专利名称：一种vd高合金工具钢的生产方法
技术领域：
本发明涉及一种VD高合金工具钢的生产方法。
背景技术：
W6M05Cr4V2 (M2)钢(6-5_4_2)是美国于1935年开发的高工钢品种(俗称钨钥系高速工具钢)。1950年前后定标，主要用做生产钻头、丝锥、铣刀、滚刀等工具。目前全世界高工钢材料的产量约为二十万吨左右，M2占到60— 70%。M2钢属于高合金工具钢，使用了大量的战略资源元素(6%的钨、5%的钥、2%的钒)。高合金工具钢的主要合金元素有钨、钳、铬和钒等，都是碳化物形成元素，他们在地球上的储量有限，其中特别是钨和钥储量更少，贵重而稀缺，必须节约使用。为了降低贵重金属的使用量，寻找一种可以部分代替钨、钥含量的元素成为首要任务。
发明内容
针对以上不足，本发明的目的是提供一种高硬度、高韧性的VD高合金工具钢，用M2钢高速工具钢中用部分廉价的碳和硅来代替钨和钥，其冶炼工艺采用中频冶炼双精炼法(炉中精炼采用TN法)+真空浇铸(BV法)直接生产钢锭及电极棒，后进入电炉重熔，使VD高合金工具钢具有良好的硬度及韧性。本发明的技术方案是通过以下方式实现的:一种VD高合金工具钢的生产方法，以重量百分比计，包括以下步骤:1)熔化、2)造第一次渣、3)造第二次渣、4)取第二次光谱样、
5)精炼、6)吹氩、7)钙线插入钢 水、8)钢渣混出、9)真空浇铸；其特征在于:
1)、熔化:取Cl.0± 0.1%、Si 0.85±0.1%、Μη 1.0±0.1%、Μο 4.0±0.1%、W1.6±0.1%、V 1.95±0.1%、P ( 0.023%,S ( 0.003%，其余为铁;依次在中频冶炼炉中熔化为钢水；
2)、造第一次渣:采用石灰造碱性渣，取占钢水重量2.5—3%石灰，用瑩石调到浆糊状，进行人工搅拌，均匀后取第一次光谱样，测试钢水中各合金元素的化学成份；
3)、造第二次渣，补充合金调整至步骤I)中各元素所占比例的成份并进行脱氧、脱硫，其渣量占钢水重量的2.5% ；
4)、取第二次光谱样:再次测试化学成份，精确钨、钥元素的成份；
5)、精炼:钢水的化学成分合格后进入精炼期，时间在2 O— 2 5分钟，精炼温度在1580 0C —1600 0C ；
6)、吹氩:炉底吹氩和精炼同时进行，吹氩量每分钟25L，氩气的纯度为99.995% ；
7)、钙线插入钢水:钢水出钢前三分钟将钙线插入钢水，钙线的使用为钢水重量的
0.1-0.3%，准备出钢，将渣破碎；
8)、钢渣混出:出钢为钢渣混出，钢水倒进钢包后，应镇定2—3分钟后再出钢；
9)、真空浇铸:将钢水进行真空浇铸，开浇温度:钢锭1470°C1490 °C,电极棒1490 0C —1510°C。
图1是本发明与M2钢、D950钢的耐磨性比较。图2是VD钢与M2钢，D950钢三种材料与齿状轮对轮干滑(滚)动磨损耐磨性对比。图3是VD钢的淬回火工艺曲线。图4是VD钢和M2钢做成钻头后的钻孔数值对比。图5是VD钢和M2钢的做成立铣刀的切削长度数值对比。图6是回火温度对比。本发明，以部分廉价的碳和硅来代替M2钢中的钨和钥，使钨和钥的用量减少40%，配料成本较M2钢减少13400元/吨左右。采用双精炼法，其VD钢较M2钢耐磨性提30-50% ；做成立铣刀的铣削速度提高1.13倍1.27倍。其Om含量控制在30PPM以下，H彡3PPM，N < 150PPM,并在原料N含量的基础上降低15%—20%。
具体实施方式
实施例1:
一种VD高合金工具钢，由以下成份组成:Cl.0%、Si 0.85%、Mn 1.0%、Mo 4.0%、W1.6%、V 1.95%、P ≤ 0.023%、S ≤ 0.003%,其余为铁。实施例2:
一种VD高合金工具钢，由以下成份组成:C0.950%、Si 0.90%、Mn 1.1%、Mo 4.05%、W1.55%、V 1.9%、P ≤ 0.023%、S ≤ 0.003%,其余为铁。实施例3:
一种VD高合金工具钢，由以下成份组成:Cl.1%、Si 0.80%、Mn 0.9%、Mo 4.1%、W1.5%、V 2.0%、P ≤ 0.023%、S ≤ 0.003%,其余为铁。上述实施例1-3的生产方法，以重量百分比计，包括以下步骤:
1、熔化:取实施例1-3中的成份；依次在中频冶炼炉中熔化为钢水。2、造第一次渣:采用石灰造碱性渣，取占钢水重量2.5 — 3%石灰，用瑩石调到浆糊状，在钢水中进行人工搅拌，均匀后取第一次光谱样，测试各元素的化学成份。3、造第二次渣，补充合金元素调整至步骤I中所占比例的成份并进行脱氧、脱硫，其渣量占钢水重量的2.5%。4、取第二次光谱样:再次测试化学成份，精确钨、钥元素的成份。5、精炼:钢水的化学成分合格后进入精炼期，时间在20— 25分钟，精炼温度在1580 0C —1600 O。6、吹氩:炉底吹氩和精炼同时进行，吹氩量每分钟25L，氩气的纯度为99.995%。7、钙线插入钢水:钢水出钢前三分钟将钙线插入钢水，钙线的使用为钢水重量的
0.1-0.3%，准备出钢，将渣破碎。8、钢渣混出:出钢为钢渣混出，钢水倒进钢包后，应镇定2— 3分钟后再出钢。9、真空浇铸:将钢水进行真空浇铸，开浇温度:钢锭1470°C 1490°C,电极棒1490 °C —1510°C。
由图1知，是本发明与M2钢、D950钢(瑞典的高速钢)三种材料的干滑动磨损耐性对比，在同等测试条件下，VD钢的耐磨性较M2钢高30%左右。图2是M2钢，D950钢，VD钢三种材料与齿状轮对轮干滑(滚)动磨损耐磨性对比，M2.D950 VD三种高速钢与齿状轮对滚轮干滑(滚)动磨损试验结果对滚环GCrl5齿状轮，转速200r/min载荷150N，磨损时间lh，在同等条件下，耐磨性较M2钢高出50%以上。图3是VD钢的淬回火工艺曲线。图4是VD钢和M2钢做成钻头后的钻孔数值对比，在同等条件下四种钻削速度VD钢制成的钻头钻孔数值超M2钢1.22—1.91倍。图5是VD钢和M2钢的做成立铣刀的切削长度数值对比，在同等条件下和铣削速度VD钢制成的立铣刀铣削长度超M2钢1.13倍一 1.27倍。图6是回火温度对M2钢、D950钢、VD钢干滑动磨损耐磨性影响。回火温度对高速钢干滑动磨损耐磨性的影响对磨件GCrl5圆轮，转速200r/min，负 载150N，磨损时间lh。
权利要求
1.一种VD高合金工具钢的生产方法，以重量百分比计，包括以下步骤:1)熔化、2)造第一次渣、3)造第二次渣、4)取第二次光谱样、5)精炼、6)吹氩、7)钙线插入钢水、8)钢渣混出、9)真空浇铸；其特征在于: 1)、熔化:取Cl.0±0.1%、Si 0.85±0.1%、Μη 1.0±0.1%、Μο 4.0±0.1%、W.1.6±0.1%、V 1.95±0.1%、P ( 0.023%,S ( 0.003%，其余为铁;依次在中频冶炼炉中熔化为钢水； 2)、造第一次渣:采用石灰造碱性渣，取占钢水重量2.5 — 3%石灰，用瑩石调到浆糊状，进行人工搅拌，均匀后取第一次光谱样，测试钢水中各合金元素的化学成份； 3)、造第二次渣，补充合金调整至步骤I)中各元素所占比例的成份并进行脱氧、脱硫，其渣量占钢水重量的2.5% ； 4)、取第二次光谱样:再次测试化学成份，精确钨、钥元素的成份； .5 )、精炼:钢水的化学成分合格后进入精炼期，时间在2 O— 2 5分钟，精炼温度在.1580 0C —1600 0C ； 6)、吹氩:炉底吹氩和精炼同时进行，吹氩量每分钟25L，氩气的纯度为99.995% ； 7)、钙线插入钢水:钢水出钢前三分钟将钙线插入钢水，钙线的使用为钢水重量的.0.1-0.3%，准备出钢，将渣破碎； 8)、钢渣混出:出钢为钢渣混出，钢水倒进钢包后，应镇定2—3分钟后再出钢； 9)、真空浇铸:将钢水进行真空浇铸，开浇温度:钢锭1470°C 1490 °C,电极棒.1490 0C —1510°C。
全文摘要
一种VD高合金工具钢的生产方法，以重量百分比计，包括以下步骤1)熔化、2)造第一次渣、3)造第二次渣、4)取第二次光谱样、5)精炼、6)吹氩、7)钙线插入钢水、8)钢渣混出、9)真空浇铸。本发明，以部分廉价的碳和硅来代替M2钢中的钨和钼，使钨和钼的用量减少40%，配料成本较M2钢减少13400元/吨左右。采用双精炼法，其VD钢较M2钢耐磨性提高30-50%；做成立铣刀的铣削速度提高1.13倍---1.27倍。其O(T)含量控制在30PPM以下，H≤3PPM，N＜150PPM，并在原料N含量的基础上降低15%--20%。
文档编号C22C38/12GK103205635SQ20131012398
公开日2013年7月17日 申请日期2013年4月10日 优先权日2013年4月10日
发明者庄国祥 申请人:江苏迅达复合材料科技有限公司