CN116000254B - 一种弧形连铸连轧工艺制备d2钢棒线材的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种弧形连铸连轧工艺制备D2钢棒线材的方法，属于冷作模具钢的连铸连轧技术领域。本发明对制备D2钢的原料进行熔炼、精炼和脱气，得到钢液；所述钢液进入连铸中包，向所述钢液中加入覆盖剂；连铸中包内的钢液进入结晶器凝固，通过连铸的方式连续拉出连铸坯；对所述连铸坯依次进行第一退火、连轧和第二退火，得到D2钢棒线材。本发明采用连铸+连轧工艺能够细化共晶碳化物网厚度，改善共晶碳化物不均匀分布；同时降低钢坯的宏观偏析，提高组织均匀性，所得D2钢棒线材低倍组织级别优异，具有良好的服役性能和使用寿命。同时，本发明采用连铸+连轧工艺制备D2钢棒线材的生产流程短，能够节约生产工序、节能降耗、降本增效。

Description

一种弧形连铸连轧工艺制备D2钢棒线材的方法

技术领域

本发明涉及冷作模具钢的连铸连轧技术领域，特别涉及一种弧形连铸连轧工艺制备D2钢棒线材的方法。

背景技术

冷作模具钢被广泛应用于各种冷冲、冷镦、冷挤压、拉丝等大中型精密复杂、长寿命、重载荷的冷加工模具，是现代机械制造的重要基础材料。其中，D2钢是具有代表性的高碳高铬冷作模具钢，基体组织为莱氏体，并且存在大量的共晶碳化物，其尺寸、数量、结构及形态都决定了D2钢的服役性能和使用寿命。

现有常规的D2钢棒线材制备工艺是采用钢锭模浇注工艺，钢锭经锻造或轧制开坯，然后轧制成不同尺寸材。然而，此法得到的D2钢共晶碳化物分布不均匀，服役性能和使用寿命较差。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种弧形连铸连轧工艺制备D2钢棒线材的方法。本发明采用连铸+连轧工艺制备的D2钢棒线材的共晶碳化物尺寸细小，均匀度高；低倍组织级别优异。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种弧形连铸连轧工艺制备D2钢棒线材的方法，包括以下步骤：

对制备D2钢的原料进行熔炼、精炼和脱气，得到钢液；

所述钢液进入连铸中包，向所述钢液中加入覆盖剂；

连铸中包内的钢液进入结晶器凝固，通过连铸的方式连续拉出连铸坯；

对所述连铸坯依次进行第一退火、连轧和第二退火，得到D2钢棒线材。

优选的，以质量百分含量计，所述D2钢的化学组成包括：

C＝1.40～1.60％，Si≤0.60％，Mn≤0.60％，Cr＝11.00～13.00％，Mo＝0.70～1.20％，V＝0.50～1.10％，Co≤1.00％，余量为Fe和不可避免的杂质。

优选的，所述钢液的出钢温度为1450～1600℃。

优选的，所述钢液进入连铸中包前，对所述连铸中包进行预热，所述预热的温度为1440～1450℃。

优选的，所述结晶器的温差为6～8℃，所述结晶器的水流量为90～95/h。

优选的，所述连铸为弧形连铸，所述拉出连铸连铸坯的速度为0.8～1.4m/min。

优选的，所述第一退火的温度为860～880℃，保温时间为4～8h。

优选的，所述连轧包括粗轧和精轧，所述连轧的开轧温度为1050～1150℃，粗轧终轧温度≥950℃，精轧终轧温度≥880℃，单道次变形量为10～15％。

优选的，所述第二退火的温度为860～880℃，保温时间为1～4h。

优选的，所述连铸时还包括振动结晶器和/或对结晶器内的钢液进行搅拌。

本发明提供了一种弧形连铸连轧工艺制备D2钢棒线材的方法，包括以下步骤：对制备D2钢的原料进行熔炼、精炼和脱气，得到钢液；所述钢液进入连铸中包，向所述钢液中加入覆盖剂；连铸中包内的钢液进入结晶器凝固，通过连铸的方式连续拉出连铸坯；对所述连铸坯依次进行第一退火、连轧和第二退火，得到D2钢棒线材。本发明采用连铸+连轧工艺能够细化共晶碳化物网厚度，改善共晶碳化物不均匀分布；同时降低钢坯的宏观偏析，提高组织均匀性，所得D2钢棒线材低倍组织级别优异，具有良好的服役性能和使用寿命。同时，本发明采用连铸+连轧工艺制备D2钢棒线材的生产流程短，能够节约生产工序、节能降耗、降本增效。

进一步的，本发明通过控制结晶器的冷却水流量、连铸坯的拉出速度为1.05～1.10m/min，控制二次冷却强度和拉坯速度来控制铸坯连续生产的拉矫温度，同时保证铸坯的内部质量和表面质量。

附图说明

图1为实施例1所得D2钢棒线材的共晶碳化物形貌。

具体实施方式

本发明提供了一种弧形连铸连轧工艺制备D2钢棒线材的方法，包括以下步骤：

对制备D2钢的原料进行熔炼、精炼和脱气，得到钢液；

所述钢液进入连铸中包，向所述钢液中加入覆盖剂；

连铸中包内的钢液进入结晶器凝固，通过连铸的方式连续拉出连铸坯；

对所述连铸坯依次进行第一退火、连轧和第二退火，得到D2钢棒线材。

本发明对制备D2钢的原料进行熔炼、精炼和脱气，得到钢液。在本发明中，以质量百分含量计，所述D2钢的化学组成优选包括：

C＝1.40～1.60％，更优选为1.46～1.55％；

Si≤0.60％，更优选为0.40～0.60％；

Mn≤0.60％，更优选为0.40～0.06％；

Cr＝11.00～13.00％，更优选为11.50～12.50％；

Mo＝0.70～1.20％，更优选为0.80～1.0％；

V＝0.50～1.10％，更优选为0.70～1.10％；

Co≤1.00％，更优选为0.80～1.0％；

余量为Fe和不可避免的杂质。

在本发明中，制备D2钢的原料优选包括钼铁、钒铁、高碳铬铁。

在本发明中，所述熔炼优选为电弧炉熔炼或工频感应熔炼炉熔炼。在本发明中，所述熔炼为电弧炉熔炼时，所述电弧炉采用炉门氧枪和炉壁多功能氧枪吹氧助熔，全程造泡沫渣、吹氧脱碳，低温脱磷，电弧炉出钢进行留钢30吨～40吨。

在本发明中，所述精炼优选为LF精炼，所述精炼时本发明优选喂铝线并加入精炼造渣剂。在本发明中，所述LF精炼优选采用沉淀脱氧和扩散脱氧，并进行埋弧操作，白渣控制时间为≥30min。

在本发明中，所述脱气优选为真空脱气。本发明优选使用VD炉进行所述真空脱气。在本发明中，所述真空脱气时，当极限真空小于67Pa时本发明优选提高氩气流量，保证脱气效果。在本发明中，所述真空脱气时，极限真空度下的保持时间不小于20min，真空后软吹氩时间不小于20min。

在本发明中，所述钢液的出钢温度优选为1450～1600℃，更优选为1455℃。

在本发明中，所述钢液进入连铸中包，向所述钢液中加入覆盖剂。本发明对所述覆盖剂的种类没有特殊的要求，使用本领域技术人员熟知的覆盖剂即可。本发明对所述覆盖剂的加入量没有特殊的要求，采用本领域技术人员熟知的加入量即可。

在本发明中，所述钢液进入连铸中包前，本发明优选对所述连铸中包进行预热，所述预热的温度为1440～1450℃。在本发明中，所述预热的方式优选为烘烤，所述烘烤的时间优选为5h。

在本发明中，连铸中包内的钢液进入结晶器凝固，通过连铸的方式连续拉出连铸坯。在本发明中，所述凝固器优选为连铸结晶器。在本发明中，所述钢液优选通过浸入式水口进入连铸结晶器。在本发明中，所述结晶器的温差为6～8℃，更优选为7℃，所述结晶器的水流量优选为90～95t/h，更优选为94t/h。在本发明中，所述结晶器的冷却方式优选为水冷。

在本发明中，所述钢液进入结晶器后，本发明优选向结晶器内加入结晶器保护渣。本发明对所述结晶器保护渣的种类没有特殊的要求，使用本领域技术人员熟知的结晶器保护渣即可。本发明通过加入所述结晶器保护渣，能够使连铸坯与结晶器内壁润滑效果增强。

在本发明中，所述连铸为弧形连铸。在本发明中，所述连铸时连铸坯的拉出速度优选为0.8～1.4m/min，更优选为1～1.2m/min。

在本发明中，所述连铸坯的截面优选为方形或矩形。在本发明中，所述连铸坯的截面尺寸优选为100mm×100mm～200mm×200mm。

在本发明中，所述连铸时还优选包括振动结晶器和/或对结晶器内的钢液进行搅拌。

本发明对所述连铸坯依次进行第一退火、连轧和第二退火，得到D2钢棒线材。在本发明中，所述第一退火的方式优选为缓冷后退火或直接热送退火。在本发明中，所述第一退火的温度优选为860～880℃，更优选为870℃，保温时间优选为4～8h，更优选为5～6h。在本发明中，升温至所述第一退火温度的升温速率优选为30℃/h。所述第一退火后，本发明优选将所得连铸坯冷却至200℃出炉，所述冷却的方式优选为随炉冷却。

本发明优选在棒材或线材连轧机上对第一退火后的连铸坯进行一火次热轧至成品尺寸。在本发明中，所述连轧优选包括粗轧和精轧；所述连轧的开轧温度优选为1050～1150℃，更优选为1100℃；粗轧终轧温度优选≥950℃，更优选为950～980℃；精轧终轧温度优选≥880℃，更优选为880～900℃；单道次变形量优选为10～15％，更优选为12～14％。在本发明中，所述连轧后所得钢棒线材的直径优选为φ10～50mm，更优选为φ20～40mm。

在本发明中，所述第二退火的方式优选为缓冷后退火或直接热送退火。在本发明中，所述第一退火的温度优选为860～880℃，更优选为870℃，保温时间优选为1～4h，更优选为2h。在本发明中，升温至所述第二退火温度的升温速率优选为30℃/h。所述第二退火后，本发明优选将所得钢棒线材冷却至200℃出炉，所述冷却的方式优选为随炉冷却。

下面结合实施例对本发明提供的弧形连铸连轧工艺制备D2钢棒线材的方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

一种弧形连铸连轧工艺制备的D2钢棒线材，其化学成分按质量百分比计包括：C＝1.46wt.％，Si＝0.52wt.％，Mn＝0.34wt.％，Cr＝11.75wt.％，Mo＝0.84wt.％，V＝0.91wt.％，Co＝0.82wt.％，余量为Fe和不可避免的杂质。

一种上述弧形连铸+连轧工艺制备D2钢棒线材的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照上述D2钢的化学成分比例进行原料配备。

(2)将所述原料投放入电弧炉并经炉外精炼、真空脱气进行冶炼，直至达到质量控制目标要求的液体状态且熔炼成分合格后，进入弧形连铸工序，钢液出钢温度为1550±5℃。

(3)弧形连铸工艺开始前对连铸中包进行烘烤，烘烤时间为5h，中包温度达到1445±5℃，所述钢液进入连铸中包，向钢液中加入中包覆盖剂，然后将所述连铸中包内钢液通过浸入式水口流入连铸结晶器，结晶器温差为7±1℃，并加入结晶器保护渣控制，采用R9m弧形连铸机以1.10m/min的速度连续生产拉出所述连铸方坯，尺寸为150mm×150mm，同时开启结晶器振动，结晶器水流量为94t/h，二冷水采用自动控制方式(比水量为7L/kg)。

(4)将所述经定尺切断的连铸方坯缓冷后，放入退火炉中进行第一退火工艺处理，退火温度为870℃，升温速度为30℃/h，保温6h后随炉冷却，冷却至200℃出炉。

(5)将所述高温退火后的连铸方坯送入轧机，开轧温度为1100±10℃，粗轧终轧温度为980±10℃，精轧终轧温度为900±10℃，单道次变形量为10％，轧制至φ30mm。

(6)将所述热连轧后D2钢棒线材直接热送至罩式保护气氛退火炉中进行第二退火工艺处理，退火温度为870±10℃，保温2h后随炉冷却，冷却至200℃出炉。

D2钢棒线材的共晶碳化物形貌如图1所示。本实施例采用弧形连铸+连轧工艺制备的D2钢棒线材的共晶碳化物尺寸得到细化，且分布均匀。弧形连铸+连轧工艺制备的D2钢棒线材的低倍组织级别优异：中心疏松，等级为0.5级；中心偏析，等级为0.5级；缩孔未发现。

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。

Claims (4)

1.一种弧形连铸连轧工艺制备D2钢棒线材的方法，包括以下步骤：

对制备D2钢的原料进行熔炼、精炼和脱气，得到钢液；以质量百分含量计，所述D2钢的化学组成包括：C=1.40~1.60%，Si≤0.60%，Mn≤0.60%，Cr=11.00~13.00%，Mo=0.70~1.20%，V=0.50~1.10%，Co≤1.00%，余量为Fe和不可避免的杂质；

所述钢液进入连铸中包，向所述钢液中加入覆盖剂；

连铸中包内的钢液进入结晶器凝固，通过连铸的方式连续拉出连铸坯；所述连铸为弧形连铸，所述拉出连铸坯的速度为0.8~1.4 m/min；所述结晶器的温差为6~8℃，所述结晶器的水流量为90~95t/h；所述连铸坯的截面尺寸为100mm×100mm~200mm×200mm；

对所述连铸坯依次进行第一退火、连轧和第二退火，得到D2钢棒线材；

所述第一退火的温度为860~880℃，保温时间为4~8h；

所述连轧包括粗轧和精轧，所述连轧的开轧温度为1050~1150℃，粗轧终轧温度≥950℃，精轧终轧温度≥880℃，单道次变形量为10~15%；所述连轧后所得D2钢棒线材的直径为10~50mm；

所述第二退火的温度为860~880℃，保温时间为1~4h。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钢液的出钢温度为1450~1600℃。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钢液进入连铸中包前，对所述连铸中包进行预热，所述预热的温度为1440~1450℃。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述连铸时还包括振动结晶器和/或对结晶器内的钢液进行搅拌。