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一种高氮塑料模具钢及其制备方法
申请号	CN202311510816.4	申请日	2023-11-13	公开(公告)号	CN117535589A	公开(公告)日	2024-02-09
申请人	攀钢集团江油长城特殊钢有限公司;			发明人	唐佳丽; 蔡武; 张璨; 文泽龙; 谢珍勇; 任金桥; 张宇;
摘要	本发明公开了一种高氮塑料模具钢，包括以下组分：质量百分数为0.28‑0.33％的C、质量百分数为0.25‑0.38％的Si、质量百分数为0.4‑0.8％的Mn、质量百分数为14.5‑15.5％的Cr、质量百分数为0.9‑1％的Mo、质量百分数为0.095～0.115％的N、质量百分数≤0.02％的P、质量百分数≤0.003％的S、质量百分数≤0.0025％的O。本发明采用保护气氛电渣重熔高氮塑料模具钢的方法，使得塑料模具钢在保证高氮塑料模中氮含量的同时，还提高了它的综合特征。如渣系、填充比的设置参数能保证结晶钢锭致密、成材及组织均匀，同时能良好去除非金属夹杂物；重熔过程充N流量，使炉内气氛与钢液内N含量保持平衡，确保整支钢锭N含量偏差较小且与重熔前母材保持一致。
权利要求	1.一种高氮塑料模具钢，其特征在于，所述高氮塑料模具钢包括以下组分：质量百分数为0.28‑0.33％的C、质量百分数为0.25‑0.38％的Si、质量百分数为0.4‑0.8％的Mn、质量百分数为14.5‑15.5％的Cr、质量百分数为0.9‑1％的Mo、质量百分数为0.095～0.115％的N、质量百分数≤0.02％的P、质量百分数≤0.003％的S、质量百分数≤0.0025％的O。 2.根据权利要求1所述的高氮塑料模具钢，其特征在于，所述高氮塑料模具钢中的非金属夹杂物的尺寸为1‑3um。 3.一种高氮塑料模具钢的制备方法，其特征在于，所述方法包括：获得精炼后的电极棒；通过对所述精炼后的电极棒进行保护气氛电渣炉重熔，获得电渣锭；对所述电渣锭进行脱模、退火和锻造处理，获得高氮塑料模具钢；其中，所述高氮塑料模具钢包括以下组分：质量百分数为0.28‑0.33％的C、质量百分数为0.25‑0.38％的Si、质量百分数为0.4‑0.8％的Mn、质量百分数为14.5‑15.5％的Cr、质量百分数为0.9‑1％的Mo、质量百分数为0.095～0.115％的N、质量百分数≤0.02％的P、质量百分数≤0.003％的S、质量百分数≤0.0025％的O。 4.根据权利要求3所述的高氮塑料模具钢的制备方法，其特征在于，所述获得精炼后的电极棒，包括：采用电弧炉+LF+VOD工艺，制备初始电极棒；加入N‑Cr调整所述初始电极棒的N含量，获得精炼后的电极棒。 5.根据权利要求4所述的高氮塑料模具钢的制备方法，其特征在于，所述N‑Cr中的组分包括：N的质量百分数为8.5‑9％、P的质量百分数为0.02‑0.025％、S的质量百分数为0.015‑ 0.02％、C的质量百分数为0.02‑0.025％、Si的质量百分数为0.8‑0.9％。 6.根据权利要求4所述的高氮塑料模具钢的制备方法，其特征在于，所述电渣炉重熔中的渣料包括：CaF2：Al2O3质量比为7：3的预熔渣渣系；混渣中加Al粒和Ca‑Si粉。 7.根据权利要求6所述的高氮塑料模具钢的制备方法，其特征在于，所述精炼后的电极棒为φ400mm电极棒，所述高氮塑料模具钢为φ140‑φ202mm圆钢；相应的，渣量105±5kg；混渣中加Al粒43‑48g、Ca‑Si粉170‑220g。 8.根据权利要求7所述的高氮塑料模具钢的制备方法，其特征在于，生成所述φ140‑φ 202mm圆钢的电渣炉重熔的条件包括：送电前电渣炉先充12‑15分钟氮气，其中，氮气的纯净度为97％，氮气的流量为55‑70L/min；压摆设定范围为4.0‑1.0V；熔速设定范围为7.0‑ 5.5kg/min；充填时间为50‑70min；炉冷时间为50‑60min。 9.根据权利要求3所述的高氮塑料模具钢的制备方法，其特征在于，所述高氮塑料模具钢中的非金属夹杂物的尺寸为1‑3um。
说明书全文	一种高氮塑料模具钢及其制备方法技术领域 [0001] 本发明涉及冶金加工技术领域，尤其涉及一种高氮塑料模具钢及其制备方法。背景技术 [0002] 高氮塑料模具钢是近年来一种新型工程材料，氮的加入提高了塑料模具钢的强度和耐腐蚀性。为了更好地领域需求，需要进一步提高材料纯净度、均匀性等综合特征。 [0003] 因此，如何在保证高氮塑料模中氮含量的同时，还能提高它的综合特征成为当前亟需解决的技术问题。发明内容 [0004] 本发明目的在于提供一种高氮塑料模具钢及其制备方法，在保证高氮塑料模中氮含量的同时，还能提高它的综合特征。 [0005] 为实现上述目的，本发明提供一种高氮塑料模具钢，所述高氮塑料模具钢包括以下组分：质量百分数为0.28‑0.33％的C、质量百分数为0.25‑0.38％的Si、质量百分数为0.4‑0.8％的Mn、质量百分数为14.5‑15.5％的Cr、质量百分数为0.9‑1％的Mo、质量百分数为0.095～0.115％的N、质量百分数≤0.02％的P、质量百分数≤0.003％的S、质量百分数≤ 0.0025％的O。 [0006] 可选的，所述高氮塑料模具钢中的非金属夹杂物的尺寸为1‑3um。 [0007] 本发明还提供一种高氮塑料模具钢的制备方法，所述方法包括： [0008] 获得精炼后的电极棒； [0009] 通过对所述精炼后的电极棒进行保护气氛电渣炉重熔，获得电渣锭； [0010] 对所述电渣锭进行脱模、退火和锻造处理，获得高氮塑料模具钢； [0011] 其中，所述高氮塑料模具钢包括以下组分：质量百分数为0.28‑0.33％的C、质量百分数为0.25‑0.38％的Si、质量百分数为0.4‑0.8％的Mn、质量百分数为14.5‑15.5％的Cr、质量百分数为0.9‑1％的Mo、质量百分数为0.095～0.115％的N、质量百分数≤0.02％的P、质量百分数≤0.003％的S、质量百分数≤0.0025％的O。 [0012] 可选的，所述获得精炼后的电极棒，包括： [0013] 采用电弧炉+LF+VOD工艺，制备初始电极棒； [0014] 加入N‑Cr调整所述初始电极棒的N含量，获得精炼后的电极棒。 [0015] 可选的，所述N‑Cr中的组分包括：N的质量百分数为8.5‑9％、P的质量百分数为0.02‑0.025％、S的质量百分数为0.015‑0.02％、C的质量百分数为0.02‑0.025％、Si的质量百分数为0.8‑0.9％。 [0016] 可选的，所述电渣炉重熔中的渣料包括：CaF2：Al2O3质量比为7：3预熔渣的渣系；混渣中加Al粒和Ca‑Si粉。 [0017] 可选的，所述精炼后的电极棒为电极棒，所述高氮塑料模具钢为圆钢； [0018] 相应的，渣量105±5kg；混渣中加Al粒43‑48g、Ca‑Si粉170‑220g。 [0019] 可选的，生成所述圆钢的电渣炉重熔的条件包括：送电前电渣炉先充12‑15分钟氮气，其中，氮气的纯净度为97％，氮气的流量为55‑70L/min；压摆设定范围为4.0‑1.0V；熔速设定范围为7.0‑5.5kg/min；充填时间为50‑70min；炉冷时间为50‑60min。 [0020] 可选的，所述高氮塑料模具钢中的非金属夹杂物的尺寸为1‑3um。 [0021] 本发明的技术效果和优点： [0022] 本发明提供一种高氮塑料模具钢，所述高氮塑料模具钢包括以下组分：质量百分数为0.28‑0.33％的C、质量百分数为0.25‑0.38％的Si、质量百分数为0.4‑0.8％的Mn、质量百分数为14.5‑15.5％的Cr、质量百分数为0.9‑1％的Mo、质量百分数为0.095～0.115％的N、质量百分数≤0.02％的P、质量百分数≤0.003％的S、质量百分数≤0.0025％的O。 [0023] 本发明采用保护气氛电渣重熔高氮塑料模具钢的方法，使得塑料模具钢在保证高氮塑料模中氮含量的同时，还提高了它的综合特征。如渣系(CaF2：Al2O3质量比为7：3)、填充比(电极棒和圆钢的直径比)的设置参数能保证结晶钢锭致密、成材及组织均匀，同时能良好去除非金属夹杂物；重熔过程充N流量，使炉内气氛与钢液内N含量保持平衡，确保整支钢锭N含量偏差较小且与重熔前母材保持一致。 [0024] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。附图说明 [0025] 图1为高氮塑料模具钢的制备方法流程图； [0026] 图2为非金属夹杂物的尺寸图。具体实施方式 [0027] 下面将结合本发明提供的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，而且，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0028] 需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。 [0029] 高氮塑料模具钢是近年来一种新型工程材料，氮的加入提高了塑料模具钢的强度和耐腐蚀性。为了更好地领域需求，需要进一步提高材料纯净度、均匀性等综合特征。 [0030] 因此，如何在保证高氮塑料模中氮含量的同时，还能提高它的综合特征成为当前亟需解决的技术问题。 [0031] 为解决上述技术问题，本发明公开了一种高氮塑料模具钢，所述高氮塑料模具钢包括以下组分：质量百分数为0.28‑0.33％的C、质量百分数为0.25‑0.38％的Si、质量百分数为0.4‑0.8％的Mn、质量百分数为14.5‑15.5％的Cr、质量百分数为0.9‑1％的Mo、质量百分数为0.095～0.115％的N、质量百分数≤0.02％的P、质量百分数≤0.003％的S、质量百分数≤0.0025％的O。 [0032] 本发明采用保护气氛电渣重熔高氮塑料模具钢的方法，使得塑料模具钢在保证高氮塑料模中氮含量的同时，还提高了它的综合特征。 [0033] 为了更好地理解本方案，以下对高氮塑料模具钢进行详细解释。 [0034] 一种高氮塑料模具钢，所述高氮塑料模具钢包括以下组分：质量百分数为0.28‑0.33％的C、质量百分数为0.25‑0.38％的Si、质量百分数为0.4‑0.8％的Mn、质量百分数为 14.5‑15.5％的Cr、质量百分数为0.9‑1％的Mo、质量百分数为0.095～0.115％的N、质量百分数≤0.02％的P、质量百分数≤0.003％的S、质量百分数≤0.0025％的O。 [0035] 优选的，所述P的质量百分数为0.013％、所述S的质量百分数为0.002％、所述O的质量百分数为0.0016％。 [0036] 其中，所述高氮塑料模具钢中的非金属夹杂物的尺寸≤10um，优选为1‑3um。 [0037] 本发明还提供一种高氮塑料模具钢的制备方法，以下结合图1对高氮塑料模具钢的制备方法进行详细介绍。 [0038] 一种高氮塑料模具钢的制备方法，所述方法包括：获得精炼后的电极棒；通过对所述精炼后的电极棒进行保护气氛电渣炉重熔，获得电渣锭；对所述电渣锭进行脱模、退火和锻造处理，获得高氮塑料模具钢。 [0039] 为了更清楚的描述方法过程，以下以最后获得高氮塑料模具钢为圆钢例进行说明。 [0040] 1、精炼电极棒控N方法 [0041] (1)、采用电弧炉+LF+VOD工艺路线冶炼电极棒，VOD还原后加N‑Cr调整N含量，保证了N含量稳定控制，同时降低有害元素P、S、O含量。其中，N‑Cr包括的成分如表1所示。 [0042] 表1N‑Cr的成分含量表 [0043] [0044] (2)、浇注电极棒，其成分控制范围如表2所示。 [0045] 表2 电极棒成分含量表 [0046] [0047] 2、保护气氛电渣炉重熔电渣锭 [0048] (1)电极棒准备 [0049] 退火、滚磨、锯切冒口、焊接后备用。 [0050] (2)渣料准备 [0051] 渣系：CaF2：Al2O3＝70：30(％)预熔渣；渣量105±5kg；混渣加Al粒43‑48g、Ca‑Si粉170‑220g，确保渣系稳定性。 [0052] (3)电渣重熔 [0053] 采用精炼电极棒重熔电渣锭，需确保重熔过程电渣锭N含量的稳定控制，具体方法： [0054] 送电前电渣炉先充12‑15分钟氮气排净炉内空气，氮气纯净度要求：97％，流量55‑70L/min，冶炼全程充氮气，其他重熔参数设定如表3所示。 [0055] 表3重熔参数表 [0056] [0057] (4)电渣锭脱模后红送退火 [0058] (5)电渣锭退火后转锻造车间加工成圆钢 [0059] 3、成品圆钢性能检验 [0060] 电渣锭锻制成品圆钢给部位N含量均匀，纯净度较高。 [0061] (1)N含量均匀性，控制目标0.095～0.115，如表4所示。 [0062] 表4圆钢给部位N含量表 [0063] [0064] (2)纯净度控制，如图2所示。由于非金属夹杂物的尺寸越小越好，所以，根据图2可以看出非金属夹杂物的尺寸已经非常小，达标。 [0065] (3)有害元素含量：P含量0.013，S含量0.002，O含量0.0016。 [0066] 最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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