高合金模具钢生产工艺优化.pdf
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1、DOI:10.16683/J.CNKI.ISSN1674-0971.2023.3038前言模具是制造各种零件的主要加工工具,模具钢的质量决定了模具的质量和寿命1。长期以来高端模具钢严重依赖进口,价格远高于国内同类产品。作为用来制造使金属发生热变形的高合金模具,如热锻模、冲压模、热挤压模等2,热变形高合金钢模具在使用中,不仅要承受巨大的机械应力,还要承受热应力,这就要求高合金钢具有良好的高温强度、热疲劳稳定性和淬透性。本研究在现有高合金模具钢XC1生产工艺的基础上,进一步优化产品性能和提高质量稳定性。1材料试验与方法1.1 试验材料高合金模具钢XC1的成分如表1所示。高合金模具钢生产工艺优化高韩
2、蓉 顾畔(江阴兴澄特种钢铁有限公司一轧钢分厂,江苏 江阴 214400)摘 要:本文研究了高合金模具钢XC1的轧制生产工艺。圆钢芯部的偏析等缺陷遗传自连铸坯料,而炼钢工序无法完全解决铸坯中心偏析、疏松、缩孔缺陷,主要通过增大轧制过程中的轧制压缩比来改善。本文通过两次工艺试验比对,从而摸索出改善连铸坯中心偏析、疏松的轧制工艺,通过单道次大压下、高温入炉、冷却等方式从而减弱连铸坯至轧材的中心缺陷遗传。目前该工艺已成熟应用于生产,提高了探伤合格率和成材率。关键词:缩孔;轧制;压缩比;探伤;冷却中图分类号:TG335.6+2文献标志码:A文章编号:1674-0971(2023)-003-05Optim
3、ization of production process of high alloy die steelGao Hanrong,Gu Pan(No.1 Rolling Mill of Xingcheng Special Steel Co.,Ltd.,Jiangyin 214429,Jiangsu,China)Abstract:The formation mechanism of internal defects in high alloy die steel XC1 is studied in this paper.The shrinkagecavity of round steel com
4、es from continuous casting process,but the central segregation,porosity and shrinkage cavity cannot besolved completely in steelmaking process,and it can only be improved by increasing the reduction ratio of the steel.In this paper,the rolling process for improving central segregation and porosity o
5、f continuous casting billet has been found out by comparingtwo technological experiments,the heredity of the central defect from continuous casting slab to rolled product can be reducedby means of single pass large reduction,hot delivery and cooling.At present,this process has been mature and applie
6、d to produc-tion,which improved the qualification rate.Keywords:shrinkage,rolling,reduction ratio,flaw detection,cooling收件日期:2023-06-03作者简介:高韩蓉,(1991-),女,硕士研究生,工程师,现供职于江阴兴澄特种钢铁有限公司,主要从事钢铁冶金轧制技术研究特钢技术Special Steel Technology第29卷 总第116期2023年第3期Vol.29(116)2023.No.3采用同一炉冶炼、连铸生产的300340 mm规格连铸方坯轧制105.9 mm
7、规格圆钢,表1为两种不同入炉状态的轧制加热工艺,第一次连铸坯入炉方式为温送,第二次生产连铸坯入炉方式为高温热送,因高合金模具钢合金含量高,加热过程可能产生裂纹,所以炉尾温度要控制在较低的水平,并进行保温后才可缓速升温至1 100 以上,并顺利进入高温段。轧制过程均采用大压下生产工艺,经过初轧、中轧、精轧后上冷床缓慢冷却,锯切下线、冷却至室温后先矫直后按照GB/T 4162 B级标准对钢材逐支进行超声波探伤。高合金模具钢XC1轧制的105.9 mm规格平均探伤合格率为83.77%,平均合格率不大于85%,成材率低,大大影响了产品的效益。第二次生产的105.9 mm的合格率较高,为89.99%,接
8、近90%,表 2 为统计 2022 年两次不同工艺生产的105.9mm规格的高合金模具钢XC1轧材探伤合格率。1.2试验方法高合金模具钢XC1圆钢探伤后,对第一次生产的合格率低于80%的XC1圆钢进行取样,共5支,长度500 mm,每支加工一个低倍试样,试样规格105.9 mm10,观察横截面,试验目的在于根据低倍宏观形貌,观察疏松、缩孔等偏析缺陷。对第二次生产所用的300340 mm规格高合金模具钢XC1连铸方坯进行取样,取样部位:选取中间支距端部800 mm处横切取样300340800mm,纵剖成3片,每片规格30050020 mm,试样状态为连铸态,按照GB/T226-2015 钢的低倍
9、组织及缺陷酸蚀检验法 对试样进行低倍检验,观察纵剖截面,根据低倍宏观形貌,观察疏松、缩孔等偏析缺陷。对第二次生产的合格率高于90%的XC1圆钢进行取样,探伤合格的正品中随机选取5支圆钢,取样部位:在距离圆钢端部1 m处截取,长度500特钢技术第29卷第3期表1 XC1钢标准成分/%Table 1Standard components of XC1/%C0.370.42Si0.81.20Mn0.20.5P0.015S0.005Cr4.755.50Mo1.101.75V0.81.2Ni0.25高合金模具钢热轧圆钢XC1的具体生产工艺流程为:100 t电炉100 t LF精炼炉100 t VD真空3
10、00340连铸热装加热轧制冷却探伤表面检验打包入库。表2 轧制加热工艺Table 2Heating process for rolling入炉高温热送(600)温送(550600)炉尾温度850950 800900 保温0.5 h1 h升温至900980 加热段115050 加热1 h均热段、高温段1200(050)加热3 h表3105.9 mm轧材探伤合格率Table 3 UT qualification rate of105.9 mm rolled bar生产批次第一次第二次轧制号2206291220629222062672206265220626422077972207796220779
11、522077942207793钢种XC1XC1XC1XC1XC1XC1XC1XC1XC1XC1成品厚度105.9105.9105.9105.9105.9105.9105.9105.9105.9105.9探伤合格率83.76%87.25%84.36%83.88%79.62%90.11%89.82%90.08%91.23%88.76%入炉方式温送(560580)温送(560580)温送(571585)温送(551575)温送(528583)高温热送(600)高温热送(600)高温热送(600)高温热送(600)高温热送(600)27mm,每支加工1个金相、1个低倍,试样数量及规格10105.9 m
12、m10 mm,试样状态为热轧态,观察横截面,按照同样方法进行低倍检验,金相检验按照GB/T 13299-1991 钢的显微组织评定方法;金相检验设备采用Leica-DMRX型金相显微镜,观察显微组织形貌。在第一次生产的合格率约80%的XC1圆钢上取样,探伤合格的正品中随机选取一支,取样部位:在距离圆钢端部1 m处截取,长度500 mm,将其加工成10 mm15 mm的圆柱试样,共10个,利用Gleeble-3800热模拟试验机对XC1进行高温压缩试验,变形温度分别为900、1000、1050、1100,应变速率为0.5/s、1/s,最大压缩变形量为60%,试验目的在于观察在该变形温度和应变速率
13、下的微观组织。2试验结果与讨论2.1 低倍宏观形貌图1所示为第二次生产所用的连铸坯料纵剖酸洗宏观组织形貌照片,观察可知芯部有明显不连续疏松、缩孔。图2(a)所示为第一次生产的的XC1轧材低倍解剖结果,表面有少量缩孔,疏松明显,低倍评级2.0级,图2(b)所示第二次生产的XC1圆钢,低倍未见明显缩孔。从探伤结果统计分析,探伤合格率为80%的主要是第一次生产的105.9 mm规格圆钢,第二次生产的105.9 mm棒材探伤合格率接近90%,由图1连铸坯纵剖截面低倍可知,连铸坯料芯部有明显疏松、缩孔,圆钢芯部有同样的遗传自连铸坯的疏松、缩孔缺陷,而炼钢工序无法完全解决铸坯中心偏析、疏松、缩孔缺陷,只能
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