一种预硬化塑料模具钢板及其TMCP生产方法及步骤

　　本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种预硬化塑料模具钢板及其tmcp生产方法。

　　背景技术：

　　塑料模具钢作为制造塑料、橡胶制品的模具材料，广泛应用于电子通讯设备、家用电器、生活用具、汽车摩托车等各类行业。yb/t107冶金部塑料模具钢板标准中给出了sm3cr2mo，sm3cr2ni1mo两个常用牌号的化学成分，分别对应美国astmp20和瑞典718塑料模具钢。一般都以预硬化态交货，硬度控制在28-38hrc之间。

　　一般来说，预硬化塑料模具钢都是通过调质或者tmcp（热机械轧制）轧制后进行回火热处理的方法生产的。调质工艺先淬火，之后进行高温回火，工艺最复杂；tmcp+回火热处理相比调质工艺省略了淬火工序，相对来说工序更简单，但仍存在生产成本高、工序复杂、时间长的问题。

　　本发明提供了一种直接用tmcp生产预硬化塑料模具钢的方法，轧制后不进行回火热处理，具有工序简单，生产成本低的特点。

　　技术实现要素：

　　本发明要解决的技术问题是提供一种预硬化塑料模具钢板；本发明还提供了一种预硬化塑料模具钢板的tmcp生产方法。本发明具有工序简单、不添加ni、nb、ti、v等贵重合金元素，成本低的优点。

　　为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：一种预硬化塑料模具钢板，所述钢板化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.40～0.46%，mn：0.80～1.10%，si：0.80～1.10%，s≤0.015%，p≤0.020%，cr：0.80～1.10%，mo≤0.25%，al：0.015～0.040%，其余为铁和不可避免的杂质。

　　本发明所述钢板厚度规格为15≤h≤100mm，h为钢板厚度。

　　本发明所述钢板硬度在28～34hrc之间，同一块钢板硬度偏差≤3hrc。

　　本发明还提供一种上述预硬化塑料模具钢板的tmcp生产方法，所述方法为连铸坯经过轧制和冷却工序，得到钢板；所述轧制工序采用tmcp轧制方法；所述冷却工序视钢板厚度采用空冷和水冷两种方式。

　　本发明所述连铸坯经过转炉冶炼或电弧炉冶、lf炉精炼、rh真空精炼或vd真空处理或cas-ob真空精炼、连铸工序得到。所述的转炉冶炼也可由电弧炉冶炼提供初炼钢水，rh真空精炼可采用vd真空处理、cas-ob等真空精炼进行脱气处理，目的是降低钢水中的气体含量，特别是h含量；用于转炉冶炼的铁水视s含量高低可采用铁水预处理，确保入转炉铁水硫含量在0.050%以下；本发明方法所述的连铸板坯工序，采用水冷结晶器获得连续铸造的板坯，加热至一定温度后作为后续tmcp轧制的原料，钢水冶炼、lf精炼、真空处理和连铸板坯均属钢铁行业的通用技术。

　　本发明所述轧制工序，采用tmcp轧制，加热温度1150～1260℃，终轧温度820～900℃。

　　本发明所述冷却工序，视钢板厚度采用空冷和水冷两种方式，对于厚度h＜30mm的钢板采用空冷。

　　本发明所述冷却工序，视钢板厚度采用空冷和水冷两种方式，30mm≤h＜50mm厚度的钢板采用水冷的方式，冷却后钢板返红温度为600～650℃。

　　本发明所述冷却工序，视钢板厚度采用空冷和水冷两种方式，50mm≤h＜80mm厚度的钢板采用水冷的方式，冷却后钢板返红温度为550～600℃。

　　本发明所述冷却工序，视钢板厚度采用空冷和水冷两种方式，80mm≤h≤100mm厚度的钢板采用水冷的方式，冷却后钢板返红温度为500～550℃。

　　tmcp法生产所述的预硬化塑料模具钢的关键是控制轧制后的冷却返红温度，冷却至室温后，不进行回火热处理，检测硬度，硬度值在28-34hrc之间，同一张钢板硬度差值≤3hrc，可以满足预硬化塑料模具钢的使用要求。

　　本发明预硬化塑料模具钢检测方法参考gb/t230.1。

　　采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明通过高硅的成分设计，可以增强模具钢的耐热腐蚀性。2、本发明mn/cr比和si/cr比均控制在0.70-1.40之间，确保淬透性。3、本发明mo含量低于0.25%，不添加ni、nb、ti、v等贵重合金元素，有效地降低了生产成本。4、本发明通过控制轧制后冷却返红温度，不进行回火热处理，可以获得28-34hrc之间的均匀硬度。5、本发明方法具有生产工艺简单、化学成分设计合理、产品性能优良的特点。

　　具体实施方式

　　下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

　　实施例1

　　本实施例厚度规格为15mm的预硬化塑料模具钢板化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.40%，mn：0.80%，s：0.015%，p：0.010%，si：0.80%，al：0.015%，cr：0.80%，mo：0.10%，其余为铁和不可避免的杂质；mn/cr和si/cr比为1。

　　生产方法包括转炉冶炼、lf炉精炼、rh真空精炼、连铸、轧制和冷却工序，具体工艺步骤如下所述：

　　（1）轧制工序：经转炉冶炼、lf炉精炼、rh真空精炼、连铸工序得到的连铸坯采用tmcp轧制，轧制前加热温度1260℃，高压水除鳞，轧至15mm厚度，终轧温度为850℃；

　　（2）冷却工序：采用空冷冷却。

　　冷却至室温后不进行回火热处理，检验钢板硬度为31～33hrc，符合预硬化塑料模具钢的要求。

　　实施例2

　　本实施例厚度规格为30mm的预硬化塑料模具钢板化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.42%，mn：0.80%，s：0.010%，p：0.020%，si：1.10%，al：0.015%，cr：0.80%，mo：0.20%，其余为铁和不可避免的杂质；mn/cr和si/cr比分别为1和1.38。

　　生产方法包括转炉冶炼、lf炉精炼、rh真空精炼、连铸、轧制和冷却工序，具体工艺步骤如下所述：

　　（1）轧制工序：经转炉冶炼、lf炉精炼、rh真空精炼、连铸工序得到的连铸坯采用tmcp轧制，轧制前加热温度1240℃，高压水除鳞，轧至30mm厚度，终轧温度为820℃；

　　（2）冷却工序：采用水冷冷却，水冷后返红温度控制在650℃。

　　冷却至室温后不进行回火热处理，检验钢板硬度为30～32hrc，符合预硬化塑料模具钢的要求。

　　实施例3

　　本实施例厚度规格为50mm的预硬化塑料模具钢板化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.42%，mn：0.90%，s：0.009%，p：0.018%，si：1.00%，al：0.015%，cr：0.95%，mo：0.20%，其余为铁和不可避免的杂质；mn/cr和si/cr比分别为0.95和1.05。

　　生产方法包括转炉冶炼、lf炉精炼、rh真空精炼、连铸、轧制和冷却工序，具体工艺步骤如下所述：

　　（1）轧制工序：经转炉冶炼、lf炉精炼、rh真空精炼、连铸工序得到的连铸坯采用tmcp轧制，轧制前加热温度1220℃，高压水除鳞，轧至50mm厚度，终轧温度为840℃；

　　（2）冷却工序：采用水冷冷却，水冷后返红温度控制在600℃。

　　冷却至室温后不进行回火热处理，检验钢板硬度为29～32hrc，符合预硬化塑料模具钢的要求。

　　实施例4

　　本实施例厚度规格为80mm的预硬化塑料模具钢板化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.44%，mn：1.00%，s：0.010%，p：0.020%，si：1.10%，al：0.015%，cr：1.00%，mo：0.22%，其余为铁和不可避免的杂质；mn/cr和si/cr比分别为1和1.1。

　　生产方法包括转炉冶炼、lf炉精炼、rh真空精炼、连铸、轧制和冷却工序，具体工艺步骤如下所述：

　　（1）轧制工序：经转炉冶炼、lf炉精炼、rh真空精炼、连铸工序得到的连铸坯采用tmcp轧制，轧制前加热温度1260℃，高压水除鳞，轧至80mm厚度，终轧温度为880℃；

　　（2）冷却工序：采用水冷冷却，水冷后返红温度控制在550℃。

　　冷却至室温后不进行回火热处理，检验钢板硬度为28～31hrc，符合预硬化塑料模具钢的要求。

　　实施例5

　　本实施例厚度规格为100mm的预硬化塑料模具钢板化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.46%，mn：1.10%，s：0.008%，p：0.015%，si：0.80%，al：0.015%，cr：1.1%，mo：0.25%，其余为铁和不可避免的杂质；mn/cr和si/cr比分别为1和0.73。

　　生产方法包括转炉冶炼、lf炉精炼、rh真空精炼、连铸、轧制和冷却工序，具体工艺步骤如下所述：

　　（1）轧制工序：经转炉冶炼、lf炉精炼、rh真空精炼、连铸工序得到的连铸坯采用tmcp轧制，轧制前加热温度1150℃，高压水除鳞，轧至100mm厚度，终轧温度为900℃；

　　（2）冷却工序：采用水冷冷却，水冷后返红温度控制在500℃。

　　冷却至室温后不进行回火热处理，检验钢板硬度为29～32hrc，符合预硬化塑料模具钢的要求。

　　实施例6

　　本实施例厚度规格为40mm的预硬化塑料模具钢板化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.44%，mn：1.00%，s：0.008%，p：0.015%，si：0.80%，al：0.040%，cr：1.1%，mo：0.25%，其余为铁和不可避免的杂质；mn/cr和si/cr比分别为0.91和0.73。

　　生产方法包括转炉冶炼、lf炉精炼、vd真空处理、连铸、轧制和冷却工序，具体工艺步骤如下所述：

　　（1）轧制工序：经转炉冶炼、lf炉精炼、vd真空处理、连铸工序得到的连铸坯采用tmcp轧制，轧制前加热温度1180℃，高压水除鳞，轧至40mm厚度，终轧温度为870℃；

　　（2）冷却工序：采用水冷冷却，水冷后返红温度控制在600℃。

　　冷却至室温后不进行回火热处理，检验钢板硬度为28～30hrc，符合预硬化塑料模具钢的要求。

　　实施例7

　　本实施例厚度规格为70mm的预硬化塑料模具钢板化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.41%，mn：0.90%，s：0.008%，p：0.015%，si：1.10%，al：0.015%，cr：0.80%，mo：0.18%，其余为铁和不可避免的杂质；mn/cr和si/cr比分别为0.82和1.38。

　　生产方法包括电弧炉冶炼、lf炉精炼、cas-ob真空精炼、连铸、轧制和冷却工序，具体工艺步骤如下所述：

　　（1）轧制工序：经电弧炉冶炼、lf炉精炼、cas-ob真空精炼、连铸工序得到的连铸坯采用tmcp轧制，轧制前加热温度1210℃，高压水除鳞，轧至70mm厚度，终轧温度为890℃；

　　（2）冷却工序：采用水冷冷却，水冷后返红温度控制在550℃。

　　冷却至室温后不进行回火热处理，检验钢板硬度为31～34hrc，符合预硬化塑料模具钢的要求。

　　以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

　　技术特征：

　　技术总结

　　本发明公开了一种预硬化塑料模具钢板及其TMCP生产方法，所述钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.40～0.46%，Mn：0.80～1.10%，Si：0.80～1.10%，S≤0.015%，P≤0.020%，Cr：0.80～1.10%，Mo≤0.25%，Al：0.015～0.040%，其余为铁和不可避免的杂质；所述生产方法包括轧制和冷却工序。本发明Mo含量低于0.25%，不添加Ni、Nb、Ti、V等贵重合金元素，有效地降低了生产成本；通过控制轧制后冷却返红温度，不进行回火热处理，可以获得28?34HRC之间的均匀硬度；具有生产工艺简单、化学成分设计合理、产品性能优良的特点。

　　技术研发人员：任树洋;秦坤;尹绍江;王云阁;李行;孟庆勇;郑文超;王重君;侯蕾

　　受保护的技术使用者：唐山钢铁集团有限责任公司;河钢股份有限公司唐山分公司

　　技术研发日：2017.07.19

　　技术公布日：2018.01.09