[发明专利]一种优质H13钢制备方法

说明书

本发明涉及优质热作模具钢制备领域，具体为一种优质H13钢制备方法。该方法采用电炉‑LF精炼炉‑VD脱气处理‑模铸坯料制备工艺，其中电炉实现防过氧化深脱磷操作，出钢时P≤30ppm；精炼时经石灰、预熔渣、Al等脱氧剂进行深脱氧精炼处理后，使VD脱气处理前硫含量≤0.002wt％，VD脱气处理后硫含量≤0.001wt％，N含量在0.0060wt％以下，最后经全封闭氩气保护，坯料纯净度水平稳定达到T.O＝10±2ppm，P≤100ppm，S≤10ppm，N≤90ppm，夹杂物水平均小于1.0级，其中球形夹杂物数量超过65％，Ds最大夹杂物尺寸≤20μm。从而，解决在制备优质H13钢模铸坯料时，其纯净度水平要求高、并难稳定控制的技术难题。

技术领域

本发明涉及优质热作模具钢制备邻域，具体为一种优质H13钢制备方法。

背景技术

H13是用途最广泛的热作模具钢，市场用量较大，但国内优质模具钢与国外相比，仍有一定差距。国外优质热作模具钢H13纯净度控制水平高，且稳定，而国内近年来才意识到钢水纯净度的重要性，这可能是导致国内优质模具钢H13使用寿命低的一个主要原因。因此，一种有效优质H13钢制备方法将极大促进我国优质模具钢制备水平的发展。

众所周知，杂质元素P易于偏聚晶界，会降低材料韧性。而钢中的硫化物、氧化物则是热作模具钢服役期间材料失效的一个主要原因。国外，在冶炼浇注坯料过程中能够很好地将P含量控制在0.010wt％以下，S含量控制在0.001wt％以下，而氧含量控制在12ppm以下，氮含量控制90ppm以下。而对于高合金含量H13钢来说，极高的纯净度控制将极大地增加生产难度。因此，在模具钢的电炉－LF钢包精炼炉－VD处理－铸锭生产流程基础上，优化冶炼浇注工艺，获得一种有效、稳定优质H13钢制备方法，将对提升热作模具钢的使用性能具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种优质H13钢制备方法，解决生产流程(电炉→LF精炼→VD/→软吹→模铸)制备优质H13钢模铸坯料时，其纯净度水平要求高、并难稳定控制的技术难题。

本发明的技术方案是：

一种优质H13钢制备方法，该方法采用电炉-LF精炼炉-VD脱气处理-模铸坯料制备工艺，其中电炉实现防过氧化深脱磷操作，出钢时P≤30ppm；精炼时经脱氧剂进行深脱氧精炼处理后，精炼前期渣系主要为氧化钙与氧化铝，后期渣系碱度R＝CaO/SiO₂控制在3～5，VD脱气处理前硫含量≤0.002wt％，VD脱气处理后硫含量≤0.001wt％，N含量在0.0060wt％以下；浇注时采用全封闭氩气保护，坯料纯净度水平稳定达到T.O＝10±2ppm，P≤100ppm，S≤10ppm，N≤90ppm，夹杂物水平均小于1.0级，其中D类夹杂物数量超过65％，最大夹杂物尺寸≤20μm。

所述的优质H13钢制备方法，电炉配料需采用85wt％以上铁水，出钢磷含量控制在0.003wt％以下，出钢碳≥0.08wt％，出钢温度控制在1630℃以上。

所述的优质H13钢制备方法，精炼时经石灰、预熔渣、铝脱氧剂进行深脱氧精炼处理，出钢时随流加入的预熔渣成分为CaO≥50wt％，Al₂O₃≥40wt％，SiO₂≤3wt％，合金烘烤温度在600℃以上，到精炼工位时钢水温度在1560℃以上，碳含量在0.25wt％以上，硅控制在0.5wt％以下，铝控制在0.02wt％以上；精炼过程中，精炼渣的碱度控制，前期通过使用以氧化钙与氧化铝为主，当钢水中的溶解氧在8ppm以下，加入高硅预熔渣，其中CaO≥50wt％，SiO₂≥30wt％，Al₂O₃≤10wt％；冶炼环节加入的合金中Ti含量应在0.01wt％以下，预熔渣TiO₂在1wt％以下。