一种器皿类双开模玻璃模具材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种器皿类双开模玻璃模具材料及其制备方法，所述器皿类双开模玻璃模具材料由下列质量百分比的组分组成：C3.5~3.6%、Si1.9~2.0%、Mn0.5~0.6%、P<0.08%、S＜0.08%、Mo 0.5~0.8%、V0.1~0.15%、Ti0.15~0.25%，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明器皿类双开模玻璃模具材料及其制备方法，通过设计合理的化学成分及配比，以及采用合理的制备工艺，使制成的器皿玻璃模具材料具有优良的高温塑性和均衡的导热性能，使得器皿玻璃模具在上机使用过程中，内腔与外壁的温度梯度减小，交变热应力幅减小，从而有效的延长器皿类模具的使用寿命。
【专利说明】
一种器皿类双开模玻璃模具材料及其制备方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及器皿类双开模玻璃模具材料领域，特别是涉及一种器皿类双开模玻璃模具材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]玻璃制品中的器皿类产品，如马克杯，玻璃碗，酒杯等，具有复杂花纹并且需要花纹清晰，要求模具具有非常高的表面质量，在制造的过程中采用一次冲压成型，相对于瓶罐类玻璃模具，两次成型过程，器皿类玻璃模具在承受高温的同时还承受了更加大的成型压力，而且成型内腔面接触面一般都比瓶罐类模具要大，这样对模具材料的物理性能要求更尚O
[0003]通常行业内采用耐热合金钢或不锈钢作为器皿类模具生产的原材料。众所周知，不锈钢、耐热合金钢的机械加工难度远高于铸铁，导致的加工效率低下，成本非常高。而且该类材料的导热性能远低于铸铁类材料。
【发明内容】
[0004]本发明主要解决的技术问题是提供一种器皿类双开模玻璃模具材料及其制备方法，能够代替不锈钢、耐热合金钢等材料，作为器皿类双开模玻璃模具的使用材质。使得机械加工难度降低，模具生产成本降低，导热性能好，使用性能可以满足玻璃器皿制品工艺的要求。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是:提供一种器皿类双开模玻璃模具材料，由下列质量百分比的组分组成:C 3.5-3.6 %、Si 1.9-2.0%^Mn 0.5~0.6%、P〈0.08%、S<0.08%、Mo 0.5-0.8%、V0.I?0.15%、T1.15?0.25%，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0006]在本发明一个较佳实施例中，O?700°C范围内，所述器皿类双开模玻璃模具材料的导热率不小于38 ff/(m.K) ο
[0007]在本发明一个较佳实施例中，所述器皿类双开模玻璃模具材料的工作表面有一层不小于5_的致密冷激层。
[0008]在本发明一个较佳实施例中，所述器皿类双开模玻璃模具材料的外表面布氏硬度为 125±15HB。
[0009]在本发明一个较佳实施例中，所述器皿类双开模玻璃模具材料的金像组织为:内腔工作表面15mm范围内为5?7级的D型石墨/B型石墨，中间及外圆处允许有不超过30%的其他片状石墨存在;基体为80%以上铁素体。
[0010]为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是:提供一种上述的器皿类双开模玻璃模具材料的制备方法，具体步骤包括:
(100)造型:为获得5mm以上的冷激层，在普通湿型砂的基础上，器皿类双开模玻璃模具内腔工作面，采用与内腔形状一致的冷铁进行激冷；
(200)配料:将Ql 2铸造生铁、废钢、回炉料、碳化娃、猛铁、钥铁、f凡铁和钦铁进彳丁化学分析;然后按所述组分质量百分比称取原材料，所述组分质量百分比为:C 3.5-3.6 %、Si 1.9?I.0%、Mn 0.5-0.6%、P〈0.08%、S<0.08%、Mo 0.5-0.8%、V0.I?0.15%、T1.15?0.25%，其余为Fe和不可避免的杂质；
(300)熔炼:将按比例称量好的废钢、Ql2铸造生铁、碳化硅、和回炉料放入中频炉中，等上述炉料熔化80%后，再将锰铁和钼铁，钒铁加入中频炉中，继续加热熔化并调节铁水温度至1450?1480°C，使用碳硅仪进行碳硅含量的炉前分析，并利用增碳剂或废钢调整碳当量，同时加入钛铁，调整温度到1540°C，撒覆盖剂保温3~5分钟左右，出铁水至浇包中；
(400)孕育及浇注:将熔化好的铁水，倒入准备好的第一浇包中，同时随流加入75SiFe孕育剂，粒度为5?10mm，加入量为铁水总量的0.2%;第一浇包倒入结束，然后经行扒渣，扒渣过后，再将第一浇包中的铁水倒入第二浇包中，第二浇包底部预先准备好，75SiFe孕育剂，粒度为3?5mm，加入量为铁水总量的0.3%，然后经行扒渣，扒渣过后，等铁液温度降至13700C左右，开始浇注;浇注时，专人挡渣;在直浇道和横浇道连接处加一层陶瓷过滤网，防止炉渣进入毛坯内部污染铁液；
(500)落砂工艺:浇注好的铸铁毛坯后，等待毛坯温度低于250°C，进行落砂处理。然后进行喷丸处理。喷丸结束后，切除浇冒口得到器皿类双开模玻璃模具毛坯。
[0011]在本发明一个较佳实施例中，所述步骤(100)中，所述冷铁使用前抛丸除锈，并且在其表面涂有醇基涂料，后烘干，除水和油。
[0012]在本发明一个较佳实施例中，所述步骤(400)中，所述第一浇包，第二浇包，在使用前进行烘干预热。
[0013]本发明的有益效果是:本发明器皿类双开模玻璃模具材料及其制备方法，通过设计合理的化学成分及配比，以及采用合理的制备工艺，使制成的器皿类双开模玻璃模具材料具有优良的高温塑性和均衡的导热性能，使得器皿玻璃模具在上机使用过程中，内腔与外壁的温度梯度减小，交变热应力幅减小，从而有效的延长器皿类模具的使用寿命。与耐热合金钢、不锈钢类材料相比，具有优良导热性能和良好的机械加工性能，产品成本低。
【具体实施方式】
[0014]下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0015]实施例一:
1、造型:为获得5mm以上的冷激层，在普通湿型砂的基础上，器皿类双开模玻璃模具内腔工作面，采用与内腔形状一致的冷铁进行激冷。所述冷铁使用前抛丸除锈，并且在其表面涂有醇基涂料，后烘干，除水和油，防止与器皿类双开模玻璃模具毛坯之间产生高温氧化，粘连等不良。
[0016]2、配料:将Q12铸造生铁，废钢，回炉料，碳化硅，锰铁，钼铁，纯铝进行化学分析。然后按所述组分质量百分比称取原材料，所述组分质量百分比为:C 3.5 %、Si 2.0%,Mn0.5%、Ρ 0.08%、S 0.08%、Μο 0.5%、V0.1、T1.15，其余为Fe和不可避免的杂质。称取原材料放入中频炉中熔炼。所述原材料均为国标规定牌号。
[0017]3、熔炼:将按比例称量好的废钢、Q12铸造生铁、碳化硅、和回炉料放入中频炉中，等上述炉料熔化80%后，再将锰铁和钼铁，钒铁加入中频炉中，继续加热熔化并调节铁水温度至1450?1480°C，使用碳硅仪进行碳硅含量的炉前分析，并利用增碳剂或废钢调整碳当量，同时加入钛铁，调整温度到1540°C，撒覆盖剂保温3~5分钟左右，出铁水至浇包中；
4、孕育及浇注:将熔化好的铁水，倒入准备好的第一个浇包中，同时随流加入75SiFe孕育剂，粒度为5?1mm，加入量为铁水总量的0.2%;第一浇包倒后结束，然后经行扒渣，扒渣过后，再将第一浇包中的铁水倒入第二浇包中，第二浇包底部预先准备好，75SiFe孕育剂，粒度为3?5mm，加入量为铁水总量的0.3%，然后经行扒渣，扒渣过后，等铁液温度降至1370°C左右，开始浇注;浇注时，专人挡渣;在直浇道和横浇道连接处加一层陶瓷过滤网，防止炉渣进入毛坯内部污染铁液；
5、落砂工艺:浇注好的铸铁毛坯后，等待毛坯温度低于2500C，进行落砂处理。然后进行喷丸处理。喷丸结束后，切除浇冒口得到器皿类双开模玻璃模具毛坯。
[0018]实施例二
配料步骤中，各组分的质量百分比为C 3.6%、Si 1.9%、Mn 0.6%、P 0.03%、S 0.03%、Mo0.8%、V0.15、T1.25，其余为Fe和不可避免的杂质，其余步骤与实施例一相同。
[0019]实施例三
配料步骤中，各组分的质量百分比为C 3.55%、Si 1.95%、Μη 0.55%、Ρ 0.06%、S 0.06%、Mo 0.7%、V0.12、T1.23，其余为Fe和不可避免的杂质，其余步骤与实施例一相同。
[0020]实施例四
配料步骤中，各组分的质量百分比为C 3.5%、Si 1.9%、Μη 0.5%、Ρ 0.06%、S 0.06%、Μο0.5%、V0.1、T1.15，其余为Fe和不可避免的杂质，其余步骤与实施例一相同。
[0021 ]实施例五
配料步骤中，各组分的质量百分比为C 3.6 %、Si 2.0%、Μη 0.6%、Ρ 0.02%、S 0.02%、Μο0.8%、V0.15、T1.25，其余为Fe和不可避免的杂质，其余步骤与实施例一相同。
[0022]本发明器皿类双开模玻璃模具材料，具有以下性能:在O?700°C，使用温度范围内，材料的导热率不小于38 ff/(m.K)。外表面布氏硬度为125±15HB，金像组织为:内腔工作表面15mm范围内为5?7级的D型石墨/B型石墨，中间及外圆处允许有不超过30%的其他片状石墨存在;基体为80%以上铁素体。所述器皿类双开模玻璃模具材料的工作表面有一层不小于5mm的致密冷激层。
[0023]本发明器皿类双开模玻璃模具的正常使用寿命达12万次以上。产品成本只有目前耐热合金钢、不锈钢同类产品的三分之一左右，并且后续机械加工性能好，产品生产周期可以大大缩短。
[0024]本发明器皿类双开模玻璃模具材料及其制备方法有以下优点:
1、通过设计合理的化学成分及配比，以及采用合理的制备工艺，使制成的器皿类双开模玻璃模具材料，以铁素体为基体，具有优良的高温塑性，配合均衡的石墨分布形态，使得材料拥有良好的导热性能，在上机使用过程中，内腔与外壁的温度梯度减小，交变热应力幅减小，从而有效的延长器皿类模具的使用寿命。
[0025]2、通常耐热合金钢、不锈钢类材料制作器皿类玻璃模具，首先要对材料做严格要求的热处理，比如调质等，材料难加工，加工成本高，生产周期比较长。使用方面性能方面，主要是导热性相对差，需要模具维修成本高。本发明提供的器皿类双开模玻璃模具材料具有优良的导热性能和良好的机械加工性能，生产周期短，产品成本低。可以代替一部分耐热合金钢、不锈钢类材料作为制作器皿类玻璃模具的材料。
[0026]以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【主权项】
1.一种器皿类双开模玻璃模具材料，其特征在于，由下列质量百分比的组分组成:C3.5-3.6 %、Si 1.9-2.0% ^ Mn 0.5?0.6%、P〈0.08%、S<0.08%、Mo 0.5?0.8%、V0.I?0.15%、T1.15-0.25%，其余为Fe和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的器皿类双开模玻璃模具材料，其特征在于，O?700°C范围内，所述器皿类双开模玻璃模具材料的导热率不小于38 ff/(m.K)。3.根据权利要求1所述的器皿类双开模玻璃模具材料，其特征在于，所述器皿类双开模玻璃模具材料的内腔工作表面有一层不小于5mm的致密冷激层。4.根据权利要求1所述的器皿类双开模玻璃模具材料，其特征在于，所述器皿类双开模玻璃模具材料的外表面布氏硬度为125 ±15HB。5.根据权利要求1至4之一所述的器皿类双开模玻璃模具材料，其特征在于，所述器皿类双开模玻璃模具材料的金像组织为:内腔工作表面15mm范围内为5?8级的D型石墨/B型石墨，中间及外圆处允许有不超过30%的其他片状石墨存在;基体为80%以上铁素体。6.一种器皿类双开模玻璃模具材料的制备方法，其特征在于，具体步骤包括: (100)造型:在普通湿型砂的基础上，器皿类双开模玻璃模具内腔工作面，采用与内腔形状一致的冷铁进行激冷； (200)配料:将Q12铸造生铁、废钢、回炉料、碳化娃、猛铁、钥铁、f凡铁和钦铁进彳丁化学分析;然后按所述组分质量百分比称取原材料，所述组分质量百分比为:C 3.5-3.6 %、Si 1.9?I.0%、Mn 0.5-0.6%、P〈0.08%、S<0.08%、Mo 0.5-0.8%、V0.I?0.15%、T1.15?0.25%，其余为Fe和不可避免的杂质； (300)熔炼:将按比例称量好的废钢、Q12铸造生铁、碳化硅、和回炉料放入中频炉中，等上述炉料熔化80%后，再将锰铁和钼铁，钒铁加入中频炉中，继续加热熔化并调节铁水温度至1450?1480°C，使用碳硅仪进行碳硅含量的炉前分析，并利用增碳剂或废钢调整碳当量，同时加入钛铁，调整温度到1540°C，撒覆盖剂保温3~5分钟左右，出铁水至浇包； (400)孕育及浇注:将熔化好的铁水，倒入准备好的第一浇包中，同时随流加入75SiFe孕育剂，粒度为5?10mm，加入量为铁水总量的0.2%;第一浇包倒入结束，然后经行扒渣，扒渣过后，再将第一浇包中的铁水倒入第二浇包中，第二浇包底部预先准备好，75SiFe孕育剂，粒度为3?5mm，加入量为铁水总量的0.3%，然后经行扒渣，扒渣过后，等铁液温度降至13700C左右，开始浇注;浇注时，专人挡渣;在直浇道和横浇道连接处加一层陶瓷过滤网，防止炉渣进入毛坯内部污染铁液； (500)落砂工艺:浇注好的铸铁毛坯后，等待毛坯温度低于250°C，进行落砂处理，然后进行喷丸处理，喷丸结束后，切除浇冒口得到器皿类双开模玻璃模具毛坯。7.根据权利要求6所述的器皿类双开模玻璃模具材料的制备方法，其特征在于，步骤(100)中，所述冷铁使用前抛丸除锈，并且在其表面涂有醇基涂料，后烘干，除水和油。8.根据权利要求6所述的器皿类双开模玻璃模具材料的制备方法，其特征在于，步骤(400 )中，所述第一浇包，第二浇包，在使用前进行烘干预热。9.根据权利要求6所述的器皿类双开模玻璃模具材料的制备方法，其特征在于，O?700°C范围内，所述器皿类双开模玻璃模具材料的导热率不小于38 ff/(m.K)。10.根据权利要求6所述的器皿类双开模玻璃模具材料的制备方法，其特征在于，所述器皿类双开模玻璃模具材料的工作表面有一层不小于5mm的致密冷激层。
【文档编号】B22C9/08GK105838978SQ201610387872
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年6月6日
【发明人】唐剑锋
【申请人】苏州东海玻璃模具有限公司