一种提高Cr12系列冷作模具钢电渣锭表面质量的控制方法

摘要

本发明提供了一种提高Cr12系列冷作模具钢电渣锭表面质量的方法，包括以下步骤，首先将引弧剂分开放置在底垫上，然后加入1/3渣料，再将模铸后的Cr12系列电极棒送入结晶器，设备开始通电，电流通过引弧剂，使引弧剂发红熔化并将前期加入的渣料熔化，最后按化渣参数加入剩下2/3渣料，逐渐形成渣池，建立起电渣重熔过程，得到电渣锭。本发明通过特定的渣料以及化渣制度，从而使得本发明能够显著的提高Cr12系列冷作模具钢电渣锭的表面质量，获得良好的电渣锭表面，实现了对电渣锭表面质量的良好的控制度，从而大幅提高了电渣锭的一次成型合格率，降低了生产成本，提高了生产效益，为生产创造了明显的经济效益。

说明书

技术领域

本发明属于Cr12系列冷作模具钢电渣锭制备技术领域，涉及一种提高Cr12系列冷作模具钢电渣锭表面质量的方法。

背景技术

模具钢是用来制造冷冲模、热锻模、压铸模等模具的钢种，而模具是机械制造、无线电仪表、电机、电器等工业部门中制造零件的主要加工工具，其质量直接影响着压力加工工艺的质量、产品的精度产量和生产成本，通常模具的质量与使用寿命，主要依靠合理的结构设计、加工精度、模具材料以及和热处理等几方面。按模具的服役条件，可以将模具钢分为四大类，包括冷作模具钢、冷作模具钢、塑料模具钢以及塑胶模具钢。这其中冷作模具钢主要是指用于制造对冷状态下的工件进行压制成型的模具。如：冷冲裁模具、冷冲压模具、冷拉深模具、压印模具、冷挤压模具、螺纹压制模具和粉末压制模具等。冷作模具钢的范围很广，从各种碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢到粉末高速工具钢和粉末高合金模具钢。

Cr12系列冷作模具钢属于高碳高铬莱氏体钢，主要是用于制作要求高耐磨性的大型复杂冷作模具、重载型落料模、冷挤压模、冲压模等等，其具有高的耐磨性、淬透性、尺寸稳定性，以及高热稳定性和高抗拉强度。而且Cr12系列冷作模具钢经电渣重熔后纯净度高、偏析小、横纵向差异小，碳化物分布均匀。

但是该系列钢种由于含碳量高凝固体积收缩大，疏松缩孔倾向严重，所以故电渣重熔时要求低熔速冶炼，从而保证成品探伤质量，然而较低的熔化速率易造成电渣锭表面起弧端出现“搓衣板”、渣沟等不同程度的表面缺陷，需修磨后才能流转下工序，不仅增加劳动强度和生产成本，又降低了生产效益。

因此，如何找到一种适宜的方式，解决Cr12系列冷作模具钢电渣锭表面存在的上述缺陷，已成为诸多研发型企业和一线研究人员亟待解决的问题之一。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种提高Cr12系列冷作模具钢电渣锭表面质量的方法，本发明提供的方法，大大提高了Cr12系列冷作模具钢电渣锭的表面质量，从而大幅提高了电渣锭一次成型合格率，降低生产成本，提高生产效益，为生产创造经济效益。

本发明提供了一种提高Cr12系列冷作模具钢电渣锭表面质量的方法，包括以下步骤：

1)首先将引弧剂分开放置在底垫上，然后加入1/3渣料，再将模铸后的Cr12系列电极棒送入结晶器，设备开始通电，电流通过引弧剂，使引弧剂发红熔化并将前期加入的渣料熔化，最后按化渣参数加入剩下2/3渣料，逐渐形成渣池，建立起电渣重熔过程，得到电渣锭；

所述渣料包括CaF

所述渣料，按质量百分比计，包括Al

优选的，所述Cr12系列冷作模具钢包括Cr12MoV、Cr12、Cr12Mo1V1、D2和SKD11中的一种或多种；

所述Cr12系列电极棒经EF、LF、VD精炼和模铸后得到；

所述电极棒为直径400mm或510mm的电极棒。

优选的，模铸后的Cr12系列电极棒进入结晶器前，还进行预处理工艺；

所述预处理工艺包括滚磨、锯切和焊接中的一步或多步。

优选的，所述引弧剂包括Q235小钢块或低碳钢小钢块；

所述小钢块的长宽高尺寸为(40～50)mm×(30～40)mm×(15～25)mm；

所述小钢块的尺寸为直径长度尺寸为(20～30)mm×(30～60)mm。

优选的，所述电渣锭的型号包括Φ550mm锭型和Φ650mm锭型；

所述渣料的加入量为110～168kg/单个渣锭；

所述渣料的加入时间为25～35min。

优选的，制备所述Φ550mm锭型时，所述渣料的加入量为110～120kg；

制备所述Φ650mm锭型时，所述渣料的加入量为152～168kg；

制备所述Φ550mm锭型时，所述渣料的加入时间为25～30min。

制备所述Φ650mm锭型时，所述渣料的加入时间为30～35min。

优选的，所述化渣的电流为4500～11500A；

所述化渣的电压为57～60V。

优选的，制备所述Φ550mm锭型时，所述化渣的电流为4500～11500A；

制备所述Φ650mm锭型时，所述化渣的电流为4500～10000A；

制备所述Φ550mm锭型时，所述化渣的电压为58～60V；

制备所述Φ650mm锭型时，所述化渣的电压为57～58V。

优选的，制备所述Φ550mm锭型时，所述化渣的制度为：

依次进行：电流4500A，电压58V，4min；

电流5500A，电压59V，5min；

电流6500A，电压60V，5min；

电流8500A，电压60V，10min；

电流9500A，电压60V，15min；

电流11500A，电压60V，10min。

优选的，制备所述Φ650mm锭型时，所述化渣的制度为：

依次进行：电流4500A，电压57V，4min；

电流5500A，电压58V，5min；

电流6500A，电压58V，10min；

电流8500A，电压58V，8min；

电流9000A，电压58V，8min；

电流10000A，电压58V，8min。

本发明提供了一种提高Cr12系列冷作模具钢电渣锭表面质量的方法，包括以下步骤，首先将引弧剂分开放置在底垫上，然后加入1/3渣料，再将模铸后的Cr12系列电极棒送入结晶器，设备开始通电，电流通过引弧剂，使引弧剂发红熔化并将前期加入的渣料熔化，最后按化渣参数加入剩下2/3渣料，逐渐形成渣池，建立起电渣重熔过程，得到电渣锭；所述渣料包括CaF

基于此，本发明特别设计了具有特定步骤的Cr12系列冷作模具钢电渣锭制备工艺，该工艺通过特定的渣料以及包括大电流等参数的起弧化渣制度，从而使得本发明能够显著的提高Cr12系列冷作模具钢电渣锭的表面质量，获得良好的Cr12系列冷作模具钢电渣锭表面，实现了对电渣锭表面质量的良好的控制度，从而大幅提高了电渣锭的一次成型合格率，降低了生产成本，提高了生产效益，为生产创造了明显的经济效益。而且本发明提供的电渣锭的制备过程，简单易行，可控性强，更加适于现场操作，而且均采用现有的生产工艺，不添加设备，具有良好的工业化应用的前景。

实验结果表明，本发明提供的提高Cr12系列冷作模具钢电渣锭表面质量的方法，工艺改进后电渣锭一次成型合格率由68％大幅提高到95％。

附图说明

图1为本发明改进前的电渣锭的外观图；

图2为本发明制备的电渣锭的外观图；

图3为本发明提供的经处理后的电极棒；

图4为本发明实施例1制备的Φ650mm锭型Cr12Mo1V1电渣锭表面实物照片。

具体实施方式

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。

本发明所有原料，对其纯度没有特别限制，本发明优选采用工业纯或冷作模具钢制备领域使用的常规纯度。

本发明所有原料，其牌号和简称均属于本领域常规牌号和简称，每个牌号和简称在其相关用途的领域内均是清楚明确的，本领域技术人员根据牌号、简称以及相应的用途，能够从市售中购买得到或常规方法制备得到。

本发明所有工艺，其简称均属于本领域的常规简称，每个简称在其相关用途的领域内均是清楚明确的，本领域技术人员根据简称，能够理解其常规的工艺步骤。

本发明提供了一种提高Cr12系列冷作模具钢电渣锭表面质量的方法，包括以下步骤：

1)首先将引弧剂分开放置在底垫上，然后加入1/3渣料，再将模铸后的Cr12系列电极棒送入结晶器，设备开始通电，电流通过引弧剂，使引弧剂发红熔化并将前期加入的渣料熔化，最后按化渣参数加入剩下2/3渣料，逐渐形成渣池，建立起电渣重熔过程，得到电渣锭；

所述渣料包括CaF

所述渣料，按质量百分比计，包括Al

在本发明中，所述渣料，按质量百分比计，包括Al

在本发明中，所述Cr12系列冷作模具钢优选包括Cr12MoV、Cr12、Cr12Mo1V1、D2和SKD11中的一种或多种，更优选为Cr12MoV、Cr12、Cr12Mo1V1、D2或SKD11。

在本发明中，所述Cr12系列电极棒优选经EF、LF、VD精炼和模铸后得到。

在本发明中，所述电极棒优选为直径400mm或510mm的电极棒。

在本发明中，优选模铸后的Cr12系列电极棒进入结晶器前，还进行预处理工艺

在本发明中，所述预处理工艺优选包括滚磨、锯切和焊接中的一步或多步，更优选为滚磨、锯切和焊接中的多步。

在本发明中，所述引弧剂优选包括Q235小钢块或低碳钢小钢块。

在本发明中，所述小钢块的长宽高尺寸优选为(40～50)mm×(30～40)mm×(15～25)mm，更优选为(44～46)mm×(30～40)mm×(15～25)mm，更优选为(40～40)mm×(34～46)mm×(15～25)mm，更优选为(40～50)mm×(30～40)mm×(19～21)mm。

在本发明中，所述小钢块的尺寸为直径长度尺寸优选为(20～30)mm×(30～60)mm，更优选为(24～26)mm×(30～60)mm，更优选为(20～30)mm×(40～50)mm。

在本发明中，所述电渣锭的型号优选包括Φ550mm锭型和Φ650mm锭型。

在本发明中，所述渣料的加入量(加入总量)优选为110～168kg/单个渣锭，更优选为120～158kg/单个渣锭，更优选为130～148kg/单个渣锭。

在本发明中，所述渣料的加入时间优选为25～35min，更优选为27～33min，更优选为29～31min。

在本发明中，制备所述Φ550mm锭型时，所述渣料的加入量(加入总量)优选为110～120kg，更优选为112～118kg，更优选为114～116kg。

在本发明中，制备所述Φ650mm锭型时，所述渣料的加入量(加入总量)优选为152～168kg，更优选为155～165kg，更优选为158～162kg。

在本发明中，制备所述Φ550mm锭型时，所述渣料的加入时间优选为25～30min，更优选为26～29min，更优选为27～28min。

在本发明中，制备所述Φ650mm锭型时，所述渣料的加入时间优选为30～35min，更优选为31～34min，更优选为32～33min。

在本发明中，所述化渣的电流优选为4500～11500A，更优选为5500～10500A，更优选为6500～10500A，更优选为7500～9500A。

在本发明中，所述化渣的电压优选为57～60V，更优选为57.5～59.5V，更优选为58～59V。

在本发明中，制备所述Φ550mm锭型时，所述化渣的电流优选为4500～11500A，更优选为5500～10500A，更优选为6500～10500A，更优选为7500～9500A。

在本发明中，制备所述Φ650mm锭型时，所述化渣的电流优选为4500～10000A，更优选为5500～9000A，更优选为6500～8000A。

在本发明中，制备所述Φ550mm锭型时，所述化渣的电压优选为58～60V，更优选为58.4～59.6V，更优选为58.8～59.2V。

在本发明中，制备所述Φ650mm锭型时，所述化渣的电压优选为57～58V，更优选为57.2～57.8V，更优选为57.4～57.6V。

在本发明中，制备所述Φ550mm锭型时，所述化渣的制度优选为：

依次进行：电流4500A，电压58V，4min；

电流5500A，电压59V，5min；

电流6500A，电压60V，5min；

电流8500A，电压60V，10min；

电流9500A，电压60V，15min；

电流11500A，电压60V，10min。

在本发明中，制备所述Φ650mm锭型时，所述化渣的制度优选为：

依次进行：电流4500A，电压57V，4min；

电流5500A，电压58V，5min；

电流6500A，电压58V，10min；

电流8500A，电压58V，8min；

电流9000A，电压58V，8min；

电流10000A，电压58V，8min。

本发明为完整和细化整体控制工艺，更好的提高Cr12系列冷作模具钢电渣锭的表面质量，上述Cr12系列冷作模具钢电渣锭的制备工艺具体可以为以下步骤：

电极棒冶炼+模铸+电极棒退火+电渣重熔

具体生产工艺如下：

电极棒制备

采用EF+LF+VD精炼+模铸，获得成分满足要求的

电渣重熔前准备

电极棒处理

(1)、退完火的电极棒须进行滚磨处理，清理干净表面杂质：电极棒棒身不得有夹渣、耐火材料、折皮等；表面横裂纹要小于周长的四分之一，防止重熔过程掉块。

(2)、锯切电极棒冒口，需保证缩孔直径小于电极直径的三分之一且如有缩孔不得残留有锯屑及冷却液等杂物。

(3)、电极棒焊接，假电极与电极棒对焊，焊接长度要大于假电极周长的80％，可在焊接端面增加加强筋板；也可直接用3～5mm的钢条包裹假电极端磨进行焊接，焊接的长度要大于假电极周长的80％。在焊接有缩孔的电极棒时，焊接处必须留有小孔用于排水气。

渣料准备

渣系：CaF

引弧剂准备

引弧剂可使用Q235或低碳钢的小钢块，引弧剂表面不得有水、油污、锈迹，以及其他粘连的异金属；块度要求：(长：40～50)mm×(宽：30～40)mm×(厚：15～25)mm或(直径20～30)mm×(长度30～60)mm。每炉小钢块的用量克数是冶炼结晶器直径毫米数1.5～2.5倍。引弧剂需分开放置(或焊接)在底垫上；底垫边缘要放置一些，达到边缘发热快速化渣

起弧化渣

起弧化渣就是熔化渣料以形成渣池。渣池的建立，通常采用的是重熔开始时使较大电流通过车屑或小钢块，使车屑或小钢块发红熔化，熔化的车屑将前期加入的渣料，逐渐形成渣池，建立起稳定的电渣重熔过程。具体参数如下：

(1)、起弧化渣电制度如表1，表2所示

表1Φ650mm锭型起弧化渣电制度

表2Φ550mm锭型起弧化渣电制度

(2)、加渣料参数

渣料需使用自动加渣料机均匀加入，加渣的控制参数见表3

表3各锭型加渣料控制参数

参见图1，图1为本发明改进前的电渣锭的外观图。

参见图2，图2为本发明制备的电渣锭的外观图。

由图1和2对比可以看出，改进前电渣锭表面质量较差，特别是起弧端的表面渣沟，而改进后电渣锭的表面光滑，质量高。

本发明上述步骤提供了一种提高Cr12系列冷作模具钢电渣锭表面质量的方法，这是一种具有特定步骤的Cr12系列冷作模具钢电渣锭制备工艺，该工艺通过特定的渣料以及包括大电流等参数的起弧化渣制度，从而使得本发明能够显著的提高Cr12系列冷作模具钢电渣锭的表面质量，获得良好的Cr12系列冷作模具钢电渣锭表面，实现了对电渣锭表面质量的良好的控制度，从而大幅提高了电渣锭的一次成型合格率，降低了生产成本，提高了生产效益，为生产创造了明显的经济效益。而且本发明提供的电渣锭的制备过程，简单易行，可控性强，更加适于现场操作，而且均采用现有的生产工艺，不添加设备，具有良好的工业化应用的前景。

实验结果表明，本发明提供的提高Cr12系列冷作模具钢电渣锭表面质量的方法，工艺改进后电渣锭一次成型合格率由68％大幅提高到95％。

为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种提高Cr12系列冷作模具钢电渣锭表面质量的方法进行详细描述，但是应当理解，这些实施例是在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制，本发明的保护范围也不限于下述的实施例。

实施例1

电极棒冶炼+模铸+电极棒退火+电渣重熔

1、电极棒制备

采用EF+LF+VD精炼+模铸，获得Cr12Mo1V1的

表4

电渣重熔前准备

电极棒处理

(1)、退完火的电极棒须进行滚磨处理，清理干净表面杂质：电极棒棒身不得有夹渣、耐火材料、折皮等；表面横裂纹要小于周长的四分之一，防止重熔过程掉块。

(2)、锯切电极棒冒口，需保证缩孔直径小于电极直径的三分之一且如有缩孔不得残留有锯屑及冷却液等杂物。

(3)、电极棒焊接，假电极与电极棒对焊，焊接长度要大于假电极周长的80％，可在焊接端面增加加强筋板；也可直接用3～5mm的钢条包裹假电极端磨进行焊接，焊接的长度要大于假电极周长的80％。在焊接有缩孔的电极棒时，焊接处必须留有小孔用于排水气。

参见图3，图3为本发明提供的经处理后的电极棒。

2、渣料准备

渣系：CaF

3、引弧剂准备

引弧剂使用Q235小钢块，块度：(长：45)mm×(宽：35)mm×(厚：20)mm。

4、起弧造渣

具体参数如下：

(1)、起弧化渣电制度如表5所示：

表5

(2)、加渣料参数

渣料需使用自动加渣料机均匀加入，加渣的控制参数见表6.

表6

5、电渣锭表面质量：

参见图4，图4为本发明实施例1制备的Φ650mm锭型Cr12Mo1V1电渣锭表面实物照片。

以上对本发明提供的一种提高Cr12系列冷作模具钢电渣锭表面质量的方法进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本领域的任何技术人员都能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，和实施任何结合的方法。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。本发明专利保护的范围通过权利要求来限定，并可包括本领域技术人员能够想到的其他实施例。如果这些其他实施例具有不是不同于权利要求文字表述的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的文字表述无实质差异的等同结构要素，那么这些其他实施例也应包含在权利要求的范围内。