专利名称：模具钢电渣重熔渣系及使用方法
技术领域：
本发明属冶金工程精炼技术领域。
背景技术：
电洛重熔(Electroslag remelting)是利用电流通过熔洛时产生的电阻热作为热源进行熔炼的方法，把转炉、电弧炉、感应炉冶炼的钢铸造或锻压作为自耗电极，通过熔渣电阻热进行二次精炼。在精炼过程中，自耗电极以一定速度上升，在渣溶液的保护和外部结晶器的水冷作用下，熔化后的钢液自下而上不断结晶凝固，形成精炼电渣锭。在精炼的过程中，熔化的炉渣即是电阻发热体，又起到了保护作用，熔化后的渣液悬浮在钢液的上表面， 把钢液与大气隔开，液态金属在渣液的覆盖保护下，有效地降低钢中气体含量，同时避免了再氧化。同时，由于渣液的吸附和高温反应，达到去除或降低硫、磷等非金属夹渣和铅、铋、 锡等有害兀素的目的，从而提闻了材料的热加工性能。由于电渣重熔的产品组织致密、成分均匀、性能优越、出材率高，同时具备由于生产灵活性、工艺稳定性等优点，所以电渣重熔技术现已广泛应用与航空航天、军工、石油钻探、船板桥板、模具制造等技术领域，并一直处于稳定发展状态。目前，常用的电渣重熔渣系大都采用CaF2为基的渣系，一般都采用二元渣、三元渣或多元渣，常用的二元渣如CaF2 + Al2O3 ;三元渣如 CaF2 + Al2O3 + MgOXaF2 + MgO + CaO ;多元渣系如 CaF2 + Al2O3 + MgO + CaO、CaF2 + Al2O3 + MgO + CaO + TiO 等。众所周知要炼好钢，需有好渣，渣系是炼钢工艺的一个重要的因素，现有的渣系大都是针对的大多钢种，不具有专一性，且均为高温渣系，脱硫的效果较好，但去磷效果不太明显，其原因是渣系的熔点高，液态渣温高不利于脱磷。随着我国工业进程的步伐加快，这就对在工业制造领域称为工业之母的模具材料
提出了更高的要求，而模具材料的良好机械性能和使用寿命取决于材料的制造工艺，精炼
工艺就是重中之重，因此，目前的国内模具钢冶炼技术领域，急需开发出一种新型的电渣重
熔渣系，它需比现行模具钢冶炼所采用渣系更好的去除硫、磷、非金属夹渣等有害元素，从
而为提高模具材料综合性能何使用寿命的目的，这将在在工业制造领域、冶金工程精炼技
术领域及模具制造技术领域具有十分重要的意义，也将会带来良好的经济效益和社会效 益。
发明内容
本发明的目的是提供一种模具钢电渣重熔渣系及使用方法，以解决现有技术针对的大多钢种，不具有专一性，且均为高温渣系，渣系的熔点高，液态渣温高不利于脱磷，去磷效果不太明显等问题，实现降低电渣钢锭中的有害元素硫、磷含量，保护活泼元素不受烧损，提高模具钢电渣重熔钢锭的质量。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是新型渣系具有以下质量百分比成分组分CaF2 :65-70% ；A1203 :20-25% ；Si02 :5-10% ；MgO :5_10%，渣料质量按需要精炼的模具钢电极锭质量的4-6%配制。本发明所述渣系使用方法步骤如下
(I)电渣重熔渣料的准备及烘烤按照 CaF2 :65-70% ；A1203 :20-25% ；Si02 :5-10 ；MgO 5-10%的配方进行配料，配好后将其放入电阻炉，在600-700°C烘烤5-6小时，烘烤完毕后 200°C保温，经烘烤后的渣料必须随用随取，如取出后I小时因故不能使用，应重新烘烤。(2)重熔自耗电极的准备采用电弧炉或感应炉制作模具钢电极锭，电极锭的合金含量在制作时保证，电极锭的大小及重量根据电渣重熔炉的结晶器而定，浇铸后的电极锭要进行抛丸处理，尽可能的减少模具钢电极锭的表面杂质。抛丸处理好的顶端焊接连接假电极，另一端焊接引弧板。(3)电渣重熔起弧冶炼将装卡好的模具钢电极锭引弧板正下方位置的底水箱铜板上放置好引弧剂，将电极缓缓下降使电极锭的引弧板与引弧剂接触；通电前在结晶器内加入少许渣料，通电合闸后，迅速下降电极，起弧后迅速将所需的其余渣料均匀的加入结晶器四周，确保电流很快稳定，起弧电压控制在35-45V之间，电流控制在3500-4500A之间，起弧造渣时间控制在10-15分钟，并确保电压、电流的稳定，防止突然灭弧。(4)电渣重熔正常冶炼当渣料熔化完了，电流升至7500-8000A，电流控制在 45-60V之间，转入正常冶炼，电流、电压最好控制在上述范围的下限。(5)冶炼后期补缩填充模具钢电极锭冶炼终了时，采用逐渐降流的方式进行补缩填充，每次降流控制在500-1000A，确保填充补缩充分，保证填充补缩端面平整无凹心。(6)电渣钢锭缓冷保温补缩填充完毕后断电，电渣钢锭在结晶器内保温30-60分钟，以免出模过早导致电渣钢锭的开裂。(7)电渣重熔钢锭出模电渣锭保温完成后，出模即可转入后续扩氢处理或球化退火处理，完成本发明的工艺步骤。本发明的积极效果是通过与现行常规渣系进行精炼的模具钢电渣钢锭分别取样检验进行效果比对，进行精炼的模具钢中硫、磷的含量得到了进一步的降低，而钢中活泼元素C、Si、Mn的含量基本没有烧损，从而提高了模具钢电渣重熔钢锭的质量。
具体实施例方式实施例I
本实施例为采用本发明用于冷作模具钢Crl2的精炼实例，其渣料组分及具体工艺步骤如下
(I)电渣重熔渣料的准备及烘烤洛料按CaF2=65% ；A1203=20% ；Si02=10% ；Mg0=5%的比例进行配料，配制渣料总质量为50kg，配好后将其放入电阻炉，设置温度650°C烘烤5小时， 烘烤完毕后200°C保温，以供试验时使用。(2)重熔自耗电极的准备采用中频感应炉制作C12冷作模具钢0280的电极锭2 支，每支重量为1000kg,分别米用现常规二兀禮:系(CaF2 + MgO + CaO)和本发明禮:系进行精炼后比较效果，电极锭的元素含量为C :2. 212 ；Si 0. 207 ；Mn :0. 205 ；S :0. 023 ；0. 022 ； Cr 11. 673 ；Cu :0. 103。浇铸好的电极锭抛丸处理后，顶端焊接连接假电极，另一端焊接引弧板，装卡完毕准备精炼。(3)电渣重熔起弧冶炼将装卡好的Crl2模具钢电极锭引弧板正下方位置的底水箱铜板上放置好引弧剂，将电极缓缓下降使电极锭的引弧板与引弧剂接触；通电前在结晶器内加入上述烘干后保温的渣料，通电合闸后，迅速下降电极，起弧后迅速将所需的其余渣料均匀的加入结晶器四周，起弧电压控制在35V，电流控制在3500A，起弧造渣时间10分钟。(4)电渣重熔正常冶炼当渣料熔化完了，电流升至7500A，电流控制在55V，转入正常冶炼。(5)冶炼后期补缩填充模具钢电极锭冶炼终了时，采用逐渐降流的方式进行补缩填充，每次降流控制在800A，保证了填充补缩端面平整无凹心。(6)电渣钢锭缓冷保温补缩填充完毕后断电，电渣钢锭在结晶器内保温45分钟。(7)电渣重熔钢锭出模电渣锭保温完成后，出模立即转入后续扩氢处理。效果对米用本发明和米用现行常规二兀禮:系(CaF2 + MgO + CaO)进行精炼的 Crl2电渣钢锭分别取样检验进行效果比对，采用本发明的化学成分检测结果为C 2. 209 ； Si 0. 197 ；Mn :0. 196 ；S :0. 002 ；P :0. 009 ；Cr :11. 671 ；Cu :0. 102。采用现行常规三元渣系的化学成分检测结果为C 2. 192 ；Si 0. 183 ；Mn :0. 174 ；S :0. 009 ；P :0. 015 ；Cr :11. 6667 ； Cu 0. 102。由以上化学成分检测结果可以看出，采用本发明进行精炼的Crl2模具钢中硫、 磷的含量得到了进一步的降低，而钢中活泼元素C、Si、Mn的含量基本没有烧损。实施例2
本实施例为采用本发明用于热作模具钢H13的精炼实例，其渣料组分及具体工艺步骤如下
(I)电渣重熔渣料的准备及烘烤洛料按CaF2=70% ；A1203=20% ；Si02=5% ；Mg0=5%的比例进行配料，配制渣料总质量为42kg，配好后将其放入电阻炉，设置温度680°C烘烤6小时，烘烤完毕后200°C保温，以供试验时使用。(2)重熔自耗电极的准备采用中频感应炉制作H13热作模具钢0220的电极锭2 支，每支重量为700kg，分别采用现常规二元渣系(CaF2 + Al2O3)和本发明渣系进行精炼后比较效果，电极锭的元素含量为C 0. 362 ；Si 0. 913，Mn :0. 365 ；Cr :4. 956 ；Mo :1. 235 ；V
0.912 ；P 0. 025 ；S 0. 022。浇铸好的电极锭抛丸处理后，顶端焊接连接假电极，另一端焊接引弧板，装卡完毕准备精炼。(3)电渣重熔起弧冶炼将装卡好的H13模具钢电极锭引弧板正下方位置的底水箱铜板上放置好引弧剂，将电极缓缓下降使电极锭的引弧板与引弧剂接触；通电前在结晶器内加入上述烘干后保温的渣料，通电合闸后，迅速下降电极，起弧后迅速将所需的其余渣料均匀的加入结晶器四周，起弧电压控制在40V，电流控制在4500A之间，起弧造渣时间8分钟。(4)电渣重熔正常冶炼当渣料熔化完了，电流升至8000A，电流控制在55V，转入正常冶炼。(5)冶炼后期补缩填充模具钢电极锭冶炼终了时，采用逐渐降流的方式进行补缩填充，每次降流控制在700A，保证了填充补缩端面平整无凹心。(6)电渣钢锭缓冷保温补缩填充完毕后断电，电渣钢锭在结晶器内保温60分钟。(7)电渣重熔钢锭出模电渣锭保温完成后，出模立即转入后续球化退火处理。效果对米用本发明和米用现行常规二兀禮:系(CaF2 + Al2O3)进行精炼的H13模具钢电渣钢锭分别取样检验进行效果比对，采用本发明的化学成分检测结果为C :0. 360 ；
5Si 0. 909,Mn :0. 359 ；Cr :4. 955 ；Mo :1. 234 ；V :0. 912 ；P :0. 008 ；S :0. 001。采用现行常规三元渣系的化学成分检测结果为C 0. 358 ；Si 0. 909，Mn :0. 354 ；Cr :4. 953 ；Mo :1. 230 ；V 0. 912 ；P 0. 016 ；S 0. 013。由以上化学成分检测结果可以看出，采用本发明进行精炼的H13 模具钢中硫、磷的含量得到了进一步的降低，而钢中活泼元素C、Si、Mn的含量基本没有烧损。
权利要求
1.一种模具钢电渣重熔渣系，其特征在于该渣系成分组成质量百分比为=CaF2: 65-70% ；A1203 :20-25% ；Si02 :5-10% ；MgO :5_10%，精炼所需渣料质量按需要精炼的模具钢电极锭质量的4-6%配制。
2.一种模具钢电渣重熔渣系使用方法，其特征在于工艺步骤如下(1)电渣重熔渣料的准备及烘烤按照CaF2 :65-70% ；A1203 :20-25% ；Si02 :5-10 ；MgO 5-10%的配方进行配料，配好后将其放入电阻炉，在600-700°C烘烤5-6小时，烘烤完毕后 200°C保温，经烘烤后的渣料必须随用随取，如取出后I小时因故不能使用，应重新烘烤；(2)重熔自耗电极的准备采用电弧炉或感应炉制作模具钢电极锭，电极锭的合金含量在制作时保证，电极锭的大小及重量根据电渣重熔炉的结晶器而定，浇铸后的电极锭要进行抛丸处理，尽可能的减少模具钢电极锭的表面杂质，抛丸处理好的顶端焊接连接假电极， 另一端焊接引弧板；(3)电渣重熔起弧冶炼将装卡好的模具钢电极锭引弧板正下方位置的底水箱铜板上放置好引弧剂，将电极缓缓下降使电极锭的引弧板与引弧剂接触；通电前在结晶器内加入少许渣料，通电合闸后，迅速下降电极，起弧后迅速将所需的其余渣料均匀的加入结晶器四周，确保电流很快稳定，起弧电压控制在35-45V之间，电流控制在3500-4500A之间，起弧造渣时间控制在10-15分钟，并确保电压、电流的稳定，防止突然灭弧；(4)电渣重熔正常冶炼当渣料熔化完了，电流升至7500-8000A，电压控制在45-60V之间，转入正常冶炼，电流、电压最好控制在上述范围的下限；(5)冶炼后期补缩填充模具钢电极锭冶炼终了时，采用逐渐降流的方式进行补缩填充，每次降流控制在500-1000A，确保填充补缩充分，保证填充补缩端面平整无凹心；(6)电渣钢锭缓冷保温补缩填充完毕后断电，电渣钢锭在结晶器内保温30-60分钟， 以免出模过早导致电渣钢锭的开裂；(7)电渣重熔钢锭出模电渣锭保温完成后，出模即可转入后续扩氢处理或球化退火处理，完成本发明的工艺步骤。
全文摘要
一种模具钢电渣重熔渣系及使用方法，属冶金工程精炼技术领域。该渣系成分组成质量百分比为CaF265-70%；Al2O320-25%；SiO25-10%；MgO5-10%。精炼所需渣料质量按需要精炼的模具钢电极锭质量的4-6%配制。其使用方法步骤包括电渣重熔渣料的准备及烘烤、重熔自耗电极的准备、电渣重熔起弧冶炼、电渣重熔正常冶炼、冶炼后期补缩填充、电渣钢锭缓冷保温、电渣重熔钢锭出模工艺步骤，电渣锭保温完成后，出模立即转入后续球化退火处理。采用本发明进行精炼的模具钢中硫、磷的含量得到了进一步的降低，而钢中活泼元素C、Si、Mn的含量基本没有烧损，进一步提高了模具钢电渣重熔钢锭的质量。
文档编号C22B9/18GK102605190SQ20121010251
公开日2012年7月25日 申请日期2012年4月10日 优先权日2012年4月10日
发明者曹衍学, 王波 申请人:山东远大模具材料有限公司