[发明专利]一种高合金钢D2的轧制方法

说明书

技术领域

本发明涉及冷作模具钢轧制扁钢制造方法，具体涉及一种高合金钢D2的轧制方法。

背景技术

合金钢模具钢可分为冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢，其中冷作模具钢主要用于制造在室温条件下将金属材料压制成型的各种模具；冷作模具的种类很多、应用范围广，其产值占模具总产值的1/3左右。根据模具的工作条件和生产产品的批量，冷作模具钢按性能可分为：淬透性低的碳素工具钢T8～T12等、淬透性较高的9SiCr、CrWMn等、高韧性的6CrW2Si等、高淬透性高耐磨性和淬火变形小的D2类高碳高铬Cr12Mo1V1、Cr6WV等及粉末冶金的高合金冷作模具钢等。高碳高铬冷作模具钢属于莱氏体钢，由于钢中含有大量Cr、Mo、V等碳化物形成元素，在凝固和共析转变过程中会形成大量共晶碳化物，导致钢材的热塑性差，在轧制变形过程中容易出现表面、角部裂纹及内部裂纹等缺陷。目前，国内生产厂对D2类高碳高铬型冷作模具钢一般均采用锻锤或压机进行生产，很少采用轧制工艺生产，即使采用轧制工艺生产也因为表面裂纹（见图1）或内部探伤不合，成材率低而不能大批量规模生产；国外厂家也在进行轧制开坯试验，但没有资料详细介绍，这是目前国内、外特殊钢材制造业一直很关注的问题。

发明内容

本发明的目的是公开一种高合金钢D2的轧制方法，目的是解决高合金钢D2钢锭在轧制过程中易出现表面及角部裂纹，内部探伤不合格，易出现内部裂纹及中心孔洞等缺陷问题，使得高合金钢D2能够顺利轧制。成品材按SEP1921中3组超声波探伤，质量等级满足E/e级。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

  ⑴钢的化学成分控制： C：1.4%～1.6%、Mn：≤0.60%、Si：≤0.60%、S：≤0.030%、P：≤0.030%、Cr：11.0%～13.0%、Mo：0.70%～1.20%、V：0.50%～1.10%，其余为Fe；为使该方法顺利实施轧制过程中不出现裂纹现象，适当控制P元素含量在0.022%以下;

⑵钢采用EAF+LF+VD方法冶炼，浇注1.7t钢锭;

①EAF冶炼过程中采取适当提前吹氧助熔、适当加矿、调整好炉渣

的碱度和流动性，流渣和换渣操作，降低P元素含量;

②在LF炉精炼过程中：采用白渣法，保持时间≥30min；

③在VD炉真空度≤1mbar，保持时间≥15 min；

④浇注前软吹Ar气10min～15min，浇注温度为1460℃～1470℃；

⑶钢锭在轧制前进行高温扩散退火均质化处理，扩散温度为1150℃～1200℃，扩散时间控制在15h～17h；

⑷采用850轧机轧制，分为三个步骤：

第一步，小变形量轧制：钢锭经扩散退火后，头四道次采用小变形量对钢锭进行轧制，该工序每道次变形量按3%～6%控制；

第二步，大变形量轧制：承接第一步对钢锭继续轧制，轧制时采取大变形量轧两道次，该工序每道次变形量按20%～30%控制；

第三步，小变形量轧制并控制轧制速度：承接第二步，对成品及成品前一道次辊速控制在40r/min～60 r/min，该工序轧9～11道次，每道次变形量在5%～12%；终轧温度不低于900℃；

⑸成品材260mm～310mm×100mm扁钢轧后红送退火，退火温度为850℃～900℃。

本发明通过上述工艺方案实现了D2类高合金钢以轧制生产替代锻制生产。通过采用加强EAF脱P、LF精炼、VD脱气等炼钢工艺措施提高了钢水洁净度，直接改善了钢锭的可轧性。轧制前对钢锭进行高温均质化处理，改善共晶碳化物偏析和钢的热加工塑性；并通过对钢锭轧制过程中不同变形量及轧制速度的控制，破碎大颗粒碳化物和改善共晶碳化物不均匀度、防止轧制过程中出现表面裂纹及内部裂纹等缺陷，生产出表面无缺陷，并且按SEP1921中3组超声波探伤，质量等级达到E/e级良好水平的成品。

主要工艺措施如下：

①化学成分优化设计

高碳高铬冷作模具钢中的C、Cr、Mo、V是强碳化物形成元素，在退火态钢中含有16%～18%的碳化物。在保证材料性能的基础上，通过调整、控制上述元素的含量，能够有效控制碳化物的数量及形态；同时低控制P含量，提高可轧性；

②EAF、LF、VD炉各冶炼环节的工艺控制