低碳、高硅含铝含铜塑胶模具钢的生产工艺

摘要

本发明属于特殊钢冶炼技术领域，具体涉及一种低碳、高硅含铝含铜塑胶模具钢的生产工艺,该冶炼工艺采用含镍、铜、铬、钼的合金钢料头、钢屑作为原材料，通过感应炉、精炼、真空吹氧精炼、精炼、VD脱气、模铸的工艺流程，得到低碳、低气体成分合适的电极坯,满足电渣生产的需要。

说明书

技术领域

本发明属于特殊钢冶炼技术领域，具体涉及一种低碳、高硅含铝含铜塑胶模具钢的生产工艺。

背景技术

NAK85是一种低碳、高硅含铝含铜塑胶模具钢，一般用在镜面抛光模具，防灰尘，电视机滤光板，化妆品盒，精密皱纹加工模具，办公自动化设备，汽车零件放电加工模具等方面。化学成分如下表：

表1.NAK85化学成分

因其对氢要求≤2.0ppm较严格。目前国内采用的冶炼方法通常为EBT电弧炉冶炼低碳、低磷钢液，经LF精炼、VD真空精炼、模铸、工艺路线进行电极坯的生产，该生产工艺路线为了保证较低的碳含量，精炼炉需使用碳含量较低的电解金属锰、微碳铬铁来调整Mn、Cr合金成分。采用该种工艺路线生产通常会出现精炼过程控制不当造成碳超差，同时使用电解金属锰、微碳铬铁等贵重合金,造成冶炼成本高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种能够控制较低碳的同时，最大限度合理降低冶炼成本的低碳、高硅含铝含铜塑胶模具钢的生产工艺。

本发明的冶炼工艺路线方案是这样实现的：一种低碳、高硅含铝含铜塑胶模具钢的生产工艺，具体步骤如下：

步骤1)、感应炉配料包括含镍2.5-4.5％钢、DIN1.4122钢、17-4PH钢、15-5PH钢、21CrMo10钢的含铜、镍、钼料头或钢屑，经感应炉熔化后，保证各个成分占钢液的重量百分比含量为：Si：0.15-0.25％、Cr：3.5-3.8％、Mn：0.3-0.5％、Ni：2.1-2.5％、Mo：0.4-0.6％、Cu：0.2-0.4％；在1570-1600℃之间进行测温、取样分析，温度在1610-1640℃之间从感应炉出钢；

步骤2)、将经步骤1)初炼的钢液转入LF精炼炉，接通氩气后送电化渣，加入电石、碳粉脱氧，渣白后取样，根据取样结果按照占钢液的重量百分比C≤0.10％，Si：0.95～1.10，Mn：0.4～0.7，P≤0.02，S≤0.015，Cr：3.8～4.2，Mo：0.9～1.1，Ni：2.9～3.1，Cu：0.3～0.55，Al：0.95～1.15的标准来调整各个成分在钢液中的含量，期间Cr、Mn调整采用高碳锰铁和高碳铬铁，调整完毕送电熔化后，取样分析，温度1610-1650℃，吊包转到扒渣位扒渣，要求渣层厚度小于等于50mm，并确保钢包净空间在900mm以上，之后转入VOD工序；

步骤3)、将经步骤2)处理的钢液，吊入VOD工位，采用专用工具测量钢包内钢水净空间H，之后开始抽真空，设定初始氧枪高度，真空度达到200mbar时开始下枪吹氧，初始流量400-600Nm3/h，吹氧后逐步调整流量至700～1200Nm³/h，逐步减低氧枪高度，总体控制氧枪高度控制在1700mm-H～1000mm-H,H代表钢包内钢液面至包沿距离；吹氧量足够后停止吹氧；停氧后，继续抽真空，并增大氩气流量，正常抽真空并保持时间13-16分钟，之后加入铝块2～4kg/t、石灰3～5kg/t、萤石2～3kg/t进行还原，加完后真空下保持时间≥12分钟，破空后测温、取样，按理论目标值0.8％喂入铝线；

步骤4)、对经步骤3)处理后的钢液返回精炼工位，接通氩气加入石灰送电，期间用C粉、Al块2～4㎏/t小批量、多批次进行脱氧并保持还原气氛，按目标值调整化学成分，成分调整完毕，温度在1630～1660℃时，吊包进入真空罐脱气；

步骤5)、对经步骤4)处理后的钢液钢包座入真空罐，接通氩气，测温，启动罐盖车、落盖后启动真空泵开始真空脱气，在≤0.7mbar下保持时间≥15分钟，破空后在线定氢，控制[H]≤1.5ppm，取玻璃管样检测氮含量，控制[N]≤100ppm；取样，根据来样情况决定是否补喂铝线，喂线后、出钢前吹氩弱搅拌时间≥15分钟，吊包温度：1535～1555℃；

步骤6)、对经步骤5)处理后的钢液镇静时间≥8分钟，开浇温度：1525～1545℃，采用模内充氩及氩气保护浇注；1.0～1.5kg/t无碳保护渣浇注，浇完后按0.5～1.5kg/t加入发热剂、按0.5～1.5kg/t加入碳化稻壳；脱模后根据生产计划安排热送。

本发明的技术方案产生的积极效果如下：

(1)通过合理配入、感应炉熔化含镍2.5-4.5％钢、DIN1.4122钢、17-4PH钢、15-5PH钢、21CrMo10钢等含铜、镍、钼料头或钢屑等，最大限度调整Cr、Mn、Mo、Ni、Cu等合金元素，节约合金成本的同时、节约了精炼时间；

(2)VOD前不需控制较低的碳，可不使用微铬、金属锰等贵重，节约Cr、Mn合金成本；

(3)相对电炉冶炼流程，因真空吹氧前合金元素基本调整完毕，真空吹氧后碳含量较低，可以保障较低的碳含量；

(4)经过VD和VOD两次真空过程可保障较低的H含量。

具体实施方式

实施例1：一种低碳、高硅含铝含铜塑胶模具钢的生产工艺，具体步骤如下：

步骤1)感应炉料包括Ni3钢料头或钢屑、1.4122钢料头或钢304L料头(配入量≤10％)、17-4PH钢或15-5PH料头钢(配入量≤10％)、21CrMo10钢料头或钢屑，要求料头表面干净无油污，料头使用前应逐支打光谱确认主元素成分。

步骤2)感应炉加料前，炉底垫入约15-30Kg石灰，石灰应进行挑选，确认无碳块、杂物，装料要做到下紧上松，料的方向与炉子纵向一致，长料不允许在炉子横放或斜放，炉料要充实、装满。加料完成后开始送电。送电过程中及时加入石灰约90-120kg，覆盖好钢液面，冶炼过程中要用木棒撬或敲打原料，防止原料搭桥产生高温，中频炉炉料熔清后，按3～5kg/t加入铝块，温度1560～1620℃，取样，温度1610～1640℃，核对成分后出钢。

表2.感应炉熔清实际成分(％)

步骤3)精炼钢包到位后，接通氩气送电化渣，加入电石、碳粉1.0～4.0kg/t脱氧，渣白后取样根据取样结果,按照表2调整成分，期间Cr、Mn调整采用高碳锰铁和高碳铬铁，调整完毕送电熔化后，取样分析，温度1610-1650℃，吊包转到扒渣位扒渣，要求渣层厚度小于等于50mm，并确保钢包净空间在900mm以上，之后转入VOD工序。

表3.VOD前化学成分控制范围

步骤4)吊入VOD工位，接通氩气，采用专用工具测量钢包内钢水净空间Hmm，之后移动罐盖车盖上罐盖，开始抽真空，设定初始氧枪高度，真空度达到200mbar时开始下枪吹氧，初始流量400-600Nm3/h，吹氧后逐步调整流量至700～1200Nm3/h，逐步减低氧枪高度，总体控制氧枪高度(1700mm-H)～(1000mm-H)；吹氧量够后停止吹氧。停氧后，继续抽真空，并适当增大氩气流量，正常抽真空并保持时间15min，之后加入铝块2～4kg/t、石灰3～5kg/t、萤石2～3kg/t进行还原，加完后真空下保持时间≥15分钟，破空后测温、取样，按理论目标值0.8％喂入铝线。

表4.VOD后化学成分(％)

步骤5)返回精炼工位，接通氩气加入石灰送电，期间用C粉、Al块2～4㎏/t小批量、多批次进行脱氧并保持还原气氛，按表1调整化学成分，成分调整完毕(注意C、Si、Al控制)。温度1630～1660℃吊包进入真空罐脱气；6、钢包座入真空罐，接通氩气，测温，启动罐盖车、落盖后启动真空泵开始真空脱气，在≤0.7mbar下保持时间≥15分钟，破空后在线定氢，控制[H]≤1.5ppm，取玻璃管样检测氮含量，控制[N]≤100ppm。取样，根据来样情况决定是否补喂铝线，喂线后、出钢前吹氩弱搅拌时间≥15分钟，吊包温度：1535～1555℃。

表5.VD后化学成分(％)

步骤6)钢液镇静时间≥8分钟，开浇温度：1525～1545℃，采用模内充氩及氩气保护浇注。1.0～1.5kg/t无碳保护渣浇注，浇完后按0.5～1.5kg/t加入发热剂、按0.5～1.5kg/t加入碳化稻壳。脱模后根据生产计划安排热送。