本发明属于塑料模具钢技术领域，具体涉及一种高锰预硬化塑料模具钢板及其生产方法。
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。
随着塑料制品尺寸的日趋大型化、复杂化，对模具钢材料的寿命、耐磨性、耐蚀性、高抛光性等要求越来越高。目前，我国仍需要从日本、瑞典、德国、奥地利等国家进口大量的塑料模具钢。显然，yb/t107等行业标准的塑料模具钢牌号不能满足所有的市场要求，急需开发出一系列满足特殊要求的塑料模具钢。
专利cn102312168b提供了一种添加ti、b元素微合金化的塑料模具钢，专利cn10398141b提供了一种无mo型低成本塑料模具钢，也添加了b元素增加材料的淬透性。专利cn102899571b发明的塑料模具钢添加一定量的v进行微合金化，采用模铸钢锭再进行轧制的方法进行制造。上述工艺均添加了贵金属合金元素，均不同程度的提高了生产成本。
技术实现要素：
本发明提供了一种高锰预硬化塑料模具钢，同时还提供了一种高锰预硬化塑料模具钢的生产方法。本发明钢板化学成分设计合理，不添加ni、nb、ti、v等贵重元素，工艺简单，产品性能优良。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种高锰预硬化塑料模具钢板，所述钢板化学成分及质量百分含量如下：c：0.32～0.40%，mn：1.30～1.80%，si：0.30～0.60%，s≤0.015%，p≤0.020%，cr：1.40～2.00%，mo：0.30～0.50%，al：0.015～0.040%，其余为铁和不可避免的杂质。
本发明所述钢板中，mn/cr比和si/mo比均控制在0.60～1.50，不添加ni、nb、ti、v等贵重合金元素。
本发明所述钢板硬度为28～38hrc，同一块钢板硬度偏差≤3hrc。
本发明还提供了一种高锰预硬化塑料模具钢板的生产方法，其包括转炉冶炼、lf炉精炼、rh真空精炼、连铸板坯、控轧控冷和高温回火热处理工序，所述钢板化学成分及质量百分含量如下：c：0.32～0.40%，mn：1.30～1.80%，si：0.30～0.60%，s≤0.015%，p≤0.020%，cr：1.40～2.00%，mo：0.30～0.50%，al：0.015～0.040%，其余为铁和不可避免的杂质。
本发明所述转炉冶炼工序，入转炉铁水中s≤0.050%；转炉冶炼工序可采用电弧炉冶炼提供初炼钢水，用于转炉冶炼的铁水视s含量高低考虑采用铁水预处理。
本发明所述rh真空冶炼工序可采用vd真空处理或cas-ob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。
本发明所述连铸板坯工序，采用电磁搅拌和动态轻压下技术，电磁搅拌电流为200-350a，压下量为2～10mm，连铸坯厚度为220～320mm。
连铸板坯工序，采用电磁搅拌和动态轻压下技术，可以连续铸造出偏析小、无疏松的高质量板坯。如说明书附图1所示，1为连铸结晶器，钢水浇注到结晶器中，连续铸造，2为连铸的板坯，3、4、6、7为电磁搅拌辊，成对布置。5、8为动态轻压下辊。电磁搅拌安装在连铸结晶器下部的二次冷却区域，目的是搅拌混合钢水，降低凝固时连铸坯的偏析。动态轻压下安装在弧形段之后的矫直区，在连铸坯凝固末端位置，连铸辊施加一定的压下量，可以获得无疏松的连铸坯。
本发明所述控轧控冷工序，轧制前加热温度为1150～1260℃，高压水除鳞，终轧温度为820～900℃。
本发明所述控轧控冷工序，轧制后视钢板厚度采用空冷和水冷两种方式，对于厚度＜80mm的钢板采用空冷；厚度≥80mm的钢板采用水冷，冷却后钢板返红温度为650～800℃。
本发明所述高温回火热处理工序，采用连续式辊底炉进行高温回火热处理，热处理保温温度为520～620℃，保温时间为40～160min。
本发明高锰预硬化塑料模具钢板产品检测标准参考gb/t231.1-2009。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明通过高锰的成分设计，mn/cr比和si/mo比均控制在0.60～1.50之间，确保淬透性，不添加ni、nb、ti、v等贵重合金元素，有效地降低了生产成本。2、采用控轧控冷和高温回火热处理工序，获得了硬度均匀的预硬化塑料模具钢，硬度范围在28～38hrc之间，同一块钢板硬度偏差≤3hrc，同时获得高寿命和较好抛光性能的塑料模具钢板，符合预硬化塑料模具钢的使用要求。3、本发明采用塑料模具钢常用的cr、mo、mn等合金元素，无需添加ti、nb、v、b等元素进行微合金化，即生产出合格的预硬化塑料模具钢，有效地降低了生产成本。
附图说明
图1为本发明电磁搅拌以及连铸结晶器位置结构图。
图中，1为连铸结晶器，2为连铸的板坯，3、4、6、7为电磁搅拌辊，5、8为动态轻压下辊。
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
厚度规格为21mm的高锰预硬化塑料模具钢板成分及生产方法。
本高锰预硬化塑料模具钢板成分及质量百分含量：c：0.38%，mn：1.36%，s：0.006%，p：0.018%，si：0.34%，al：0.022%，cr：1.65%，mo：0.38%，其余为铁和不可避免的杂质。
本高锰预硬化塑料模具钢板生产方法包括转炉冶炼、lf炉精炼、rh真空精炼、连铸板坯、控轧控冷和高温回火热处理工序，具体步骤如下：
1）转炉冶炼工序：入转炉的铁水中，硫含量为0.050%。
2）lf炉精炼：经过lf炉精炼、rh真空精炼得合格钢水，mn/cr比为0.824，si/mo比为0.89，s：0.006%。
3）连铸板坯工序：采用电磁搅拌和动态轻压下技术，电磁搅拌电流为350a，压下量为5mm，连铸坯厚度为250mm，连续铸造板坯规格为250×1800×3000mm。
4）控轧控冷工序，轧制前加热温度为1200℃，高压水除鳞，轧至21mm厚度，终轧温度为840℃。钢板轧制后采用空冷，冷却后钢板返红温度为680℃。
5）高温回火热处理工序，采用连续式辊底炉进行高温回火热处理，热处理保温温度为600℃，保温时间为40min。回火热处理后在空气中冷却，检验钢板硬度为32～34hrc，符合预硬化塑料模具钢的要求。
实施例2
厚度规格为41mm的高锰预硬化塑料模具钢板成分及生产方法。
本高锰预硬化塑料模具钢板成分及质量百分含量：c：0.38%，mn：1.35%，s：0.006%，p：0.018%，si：0.34%，al：0.018%，cr：1.68%，mo：0.38%，其余为铁和不可避免的杂质。
本高锰预硬化塑料模具钢板生产方法包括转炉冶炼、lf炉精炼、rh真空精炼、连铸板坯、控轧控冷和高温回火热处理工序，具体步骤如下：
1）转炉冶炼工序：入转炉的铁水中，硫含量为0.040%。
2）lf炉精炼：经过lf炉精炼、rh真空精炼得合格钢水，mn/cr比为0.80，si/mo比为0.89，s：0.006%。
3）连铸板坯工序：采用电磁搅拌和动态轻压下技术，电磁搅拌电流为350a，压下量为5mm，连铸坯厚度为280mm，连续铸造板坯规格为280×1800×3000mm。
4）控轧控冷工序，轧制前加热温度为1200℃，高压水除鳞，轧至41mm厚度，终轧温度为830℃。钢板轧制后采用空冷，冷却后钢板返红温度为740℃。
5）高温回火热处理工序，采用连续式辊底炉进行高温回火热处理，热处理保温温度为580℃，保温时间为80min。回火热处理后在空气中冷却，检验钢板硬度为30～33hrc，符合预硬化塑料模具钢的要求。
实施例3
厚度规格为81mm的高锰预硬化塑料模具钢板成分及生产方法。
本高锰预硬化塑料模具钢板成分及质量百分含量：c：0.39%，mn：1.45%，s：0.006%，p：0.018%，si：0.34%，al：0.020%，cr：1.70%，mo：0.39%，其余为铁和不可避免的杂质。
本高锰预硬化塑料模具钢板生产方法包括转炉冶炼、lf炉精炼、rh真空精炼、连铸板坯、控轧控冷和高温回火热处理工序，具体步骤如下：
1）转炉冶炼工序：入转炉的铁水中，硫含量为0.050%。
2）lf炉精炼：经过lf炉精炼、rh真空精炼得合格钢水，mn/cr比为0.853，si/mo比为0.872，s：0.006%。
3）连铸板坯工序：采用电磁搅拌和动态轻压下技术，电磁搅拌电流为350a，压下量为5mm，连铸坯厚度为280mm，连续铸造板坯规格为280×1800×3000mm。
4）控轧控冷工序，轧制前加热温度为1200℃，高压水除鳞，轧至81mm厚度，终轧温度为830℃。钢板轧制后采用喷水水冷，冷却后钢板返红温度为700℃。
5）高温回火热处理工序，采用连续式辊底炉进行高温回火热处理，热处理保温温度为600℃，保温时间为160min。回火热处理后在空气中冷却，检验钢板硬度为33～35hrc，符合预硬化塑料模具钢的要求。
实施例4
厚度规格为20mm的高锰预硬化塑料模具钢板成分及生产方法。
本高锰预硬化塑料模具钢板成分及质量百分含量：c：0.32%，mn：1.30%，s：0.015%，p：0.020%，si：0.30%，al：0.015%，cr：1.40%，mo：0.30%，其余为铁和不可避免的杂质。
本高锰预硬化塑料模具钢板生产方法包括转炉冶炼、lf炉精炼、rh真空精炼、连铸板坯、控轧控冷和高温回火热处理工序，具体步骤如下：
1）转炉冶炼工序：入转炉的铁水中，s：0.050%。
2）lf炉精炼：经过lf炉精炼、cas-ob真空精炼得合格钢水，mn/cr比为0.93，si/mo比为1.00，s：0.015%。
3）连铸板坯工序：采用电磁搅拌和动态轻压下技术，电磁搅拌电流为200a，压下量为2mm，连铸坯厚度为220mm，连续铸造板坯规格为220×1800×3000mm。
4）控轧控冷工序，轧制前加热温度为1150℃，高压水除鳞，轧至20mm厚度，终轧温度为820℃。钢板轧制后采用空冷，冷却后钢板返红温度为800℃。
5）高温回火热处理工序，采用连续式辊底炉进行高温回火热处理，热处理保温温度为520℃，保温时间为100min。回火热处理后在空气中冷却，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5
厚度规格为120mm的高锰预硬化塑料模具钢板成分及生产方法。
本高锰预硬化塑料模具钢板成分及质量百分含量：c：0.40%，mn：1.80%，s：0.009%，p：0.010%，si：0.60%，al：0.040%，cr：2.00%，mo：0.50%，其余为铁和不可避免的杂质。
本高锰预硬化塑料模具钢板生产方法包括电弧炉冶炼、lf炉精炼、rh真空精炼、连铸板坯、控轧控冷和高温回火热处理工序，具体步骤如下：
1）电弧炉冶炼工序：入转炉的铁水中硫含量为0.015%。
2）lf炉精炼：经过lf炉精炼、vd真空处理精炼得合格钢水，mn/cr比为0.90，si/mo比为1.20，s：0.009%。
3）连铸板坯工序：采用电磁搅拌和动态轻压下技术，电磁搅拌电流为300a，压下量为10mm，连铸坯厚度为320mm，连续铸造板坯规格为320×1800×3000mm。
4）控轧控冷工序，轧制前加热温度为1260℃，高压水除鳞，轧至120mm厚度，终轧温度为900℃。钢板轧制后采用喷水水冷，冷却后钢板返红温度为650℃。
5）高温回火热处理工序，采用连续式辊底炉进行高温回火热处理，热处理保温温度为620℃，保温时间为160min。回火热处理后在空气中冷却，检验钢板硬度为37～38hrc，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。