专利名称：冷作模具模块铸造方法
技术领域：
本发明涉及冷作模具模块的制造方法，更具体地说，涉及一种冷作模具模块铸造方法。
背景技术：
传统的冷作模具钢的原材料的改锻多采用变向锻造法，主要锻造过程是:镦粗-拔长-镦粗，其存在的缺点是:锻造工艺过程复杂，成本高，加工的效率低，而且锻造模块为简单方形或圆柱体，与冷作模具模块得实际形状相差较大，需要再进行机加工。在锻造后的机加工过程中，机加工量大，会造成大量材料和能源的浪费。发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种能节约原材料、提高加工效率的冷作模具模块铸造方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种冷作模具模块铸造方法，包括以下步骤:
SI，熔炼冷作模具钢钢水；钢水中除Fe外还包含以下元素，以重量百分比计:Cl.55 1.75%, Crll.50 12.50%, V0.20 0.30%, Mo0.45 0.55%, Si ( 0.25%,Mn ( 0.20%, S ≤ 0.030%, P ≤ 0.030%, Ni ( 0.15%, Cu ( 0.2% ；
S2，向原钢水中加入稀土合金变质剂；变质剂中除Fe外还包含以下元素，以重量百分比计:RE14.0 20.5%, Mg3.0 4.5%, Si25 30%，Mn3.0 4.0%, Ca3.0 5.0%,Til.5 2.5% ;加入的变质剂的质量为原钢水的质量的0.15 0.45% ；
S3，按照冷作模具模块的尺寸制造消失模泡沫块，并将泡沫块将试块埋入砂箱；
S4，浇注加入变质剂的钢水；
S5，取出冷作模具模块铸件，并进行热处理。
在本发明所述的冷作模具模块铸造方法中，所述钢水中除Fe外还包含以下元素，以重量百分比计:C1.72%, Cr 12.03%, V0.25%, Mo0.50%, Si ( 0.25%, Mn ( 0.20%,S ≤ 0.030%, P ≤ 0.030%, Ni ( 0.15%, Cu ( 0.2%。
在本发明所述的冷作模具模块铸造方法中，所述变质剂中除Fe外还包含以下元素，以重量百分比计:RE18.2%, Mg4.1%，Si26.5%, Μη3.0%, Ca3.5%, Ti2.1%。
在本发明所述的冷作模具模块铸造方法中，在所述步骤S2中，当所述钢水的温度达到1550°C时，采用喂丝工艺加入变质剂。
在本发明所述的冷作模具模块铸造方法中，所述喂丝工艺中采用的丝的内芯为所述变质剂，所述内芯的外侧依次包覆低碳钢管和铝管。
在本发明所述的冷作模具模块铸造方法中，所述低碳钢管的壁厚为0.2 2.5mm,所述铝管的壁厚为0.5 3.0mm。
在本发明所述的冷作模具模块铸造方法中，在所述步骤S5中，所述热处理工艺先进行等温退火，再进行中温淬火，最后进行低温回火。
在本发明所述的冷作模具模块铸造方法中，所述等温退火工艺为:在井式热处理炉中加热到870°C，保温3h ;缓冷到740°C，保温3h ;随炉缓冷到500°C后出炉。
在本发明所述的冷作模具模块铸造方法中，所述中温淬火工艺为:加热到840°C，保温30min，继续升温到1040°C，保温20min，油淬。
在本发明所述的冷作模具模块铸造方法中，所述低温回火工艺为:在井式热处理炉中加热到200°C，保温2h后空冷。
实施本发明的冷作模具模块铸造方法，具有以下有益效果:
1、本发明的冷作模具钢钢水在铸造后仍具有良好的性能，具有较高的硬度和冲击韧性，能满足冷作模具模块的使用需求。
2、本发明的模具材料中加入了稀土合金变质剂，稀土合金变质剂对线收缩率影响不大，变质剂可以使铸件获得比较好的金相组织，细化晶粒并且提高硬度值和冲击韧性，改善钢液的流动性和凝固性能，改善铸件的成分偏析和钢液的充型性能，使铸件内合金元素分布更均匀，降低铸件的表面粗糙度。
3、本发明通过消失模铸造工艺来制作冷作模具模块，模具的机加工量大大减少，在保证冷作模具性能的同时，节约能源并且减少材料的浪费，生产周期也大大缩短。采用本发明的方法制作冷作模具模块成本低廉，生产效率高。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中:
图1是冷作模具模块的结构示意图2是冒口的结构示意图3是冒口的主视图4是冒口的俯视图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式
。
本发明的冷作模具模块铸造方法包括以下步骤:
SI，熔炼冷作模具钢钢水；钢水中除Fe外还包含以下元素，以重量百分比计:Cl.55 1.75%, Crll.50 12.50%, V0.20 0.30%, Mo0.45 0.55%, Si ( 0.25%,Mn ( 0.20%, S 彡 0.030%, P 彡 0.030%, Ni ( 0.15%, Cu ( 0.2%。在本发明的一个优选实施例中，Cl.72%, Cr 12.03%, V0.25%, Mo0.50%, Si ( 0.25%, Mn ( 0.20%，S 彡 0.030%，P 彡 0.030%,Ni ( 0.15%，Cu ( 0.2%。选用中频感应熔炼炉熔化钢水，用镁砂作为炉衬材料，在炉膛中央放置一个圆柱模块，炉衬打好后将感应线圈的功率先加到10KW，烘烤炉衬，保温6h，直到中间的圆柱形模块周围的镁砂完全烧结，呈黑色变脆为止。取出中间的圆柱形模块，放入准备好待熔炼的试块，将加热线圈功率选择到30KW，保持一小时试块可完全熔化。
S2，向原钢水中加入稀土合金变质剂；变质剂中除Fe外还包含以下元素，以重量百分比计:RE14.0 20.5%, Mg3.0 4.5%, Si25 30%，Mn3.0 4.0%, Ca3.0 5.0%,Til.5 2.5% ;加入的变质剂的质量为原钢水的质量的0.15 0.45% ;在本发明的一个优选实施例中，RE18.2%, Mg4.1%，Si26.5%, Μη3.0%, Ca3.5%, Ti2.1%，变质剂的加入量为 0.4%。
用红外线测温仪测量钢水的温度，当达到1550°C时，插铝出钢，采用喂丝工艺稀土合金进行变质处理。喂丝工艺中采用的丝的内芯为稀土合金变质剂，内芯的外侧依次包覆低碳钢管和铝管。低碳钢管的壁厚为0.2 2.5mm,出钢温度越高或量越大，管壁越厚；铝管的壁厚为0.5 3.0mm,壁厚按照每吨钢水铝管重0.3 0.6Kg制作。脱氧、钢水净化、杂质改性、微合金化处理等工艺可通过喂丝工艺一步完成。
S3，按照冷作模具模块的尺寸制造消失模泡沫块，并将泡沫块将试块埋入砂箱。冷作模具模块的形状如图1所示，将锆英粉涂料溶于水后均匀涂在泡沫型表面，在烘箱中加热到60°C保温I小时烘干涂料中的水份，再涂一层涂料烘干，反复三次直到泡沫表面完全结上一层致密的锆英粉保护层。
浇注模块是按照铸件工作面垂直向下放置的，浇冒口设置在铸型的最上方，尽量靠近模块的三角加强筋部位，经过综合比较，浇冒口位置的区别对铸型内缺陷的分布有一定影响。浇冒口设置在固定面根部形成缩松缩孔的分布和面积最小、数量最少，故冒口的最佳位置为固定面根部。增大浇冒口的尺寸，对铸件内减少最后凝固液相线区没有帮助 ’浇冒口的尺寸过小，会使铸件产生过多缩孔，对铸件内缩松影响不大；增加浇冒口的高度只能增大浇冒口内的缩孔。本实施例中浇 冒口尺寸LXBXH为110X85X80mm，如图2-图4所示。
S4，浇注加入变质剂的钢水；本发明冷作模具钢的液相线温度为1482°C，若浇注温度低于材料液相凝固温度，会影响铸件的充型凝固过程，选取浇注温度为1500°C来观察缩孔和缩松的情况。经过综合比较，随着浇注温度的升高，铸件的充型时间和铸件内缩松的体积变化不大，而缩孔变多，铸件的凝固时间也延长，继续提高浇注温度会造成能源的浪费，因此最佳的铸件浇注温度为1500°C。
S5，取出冷作模具模块铸件，并进行热处理。铸件在型号为SG2-5-12，额定功率5KW，额定温度为1200°C的井式热处理炉中进行等温退火工艺:在井式热处理炉中加热到870°C，通过型号为KSW-6D-16的温度控制仪用热电偶测量温度，保温3h ;缓冷到740V’保温3h ;随炉缓冷到500°C后出炉，冷却速度小于30°C /h。再进行中温淬火工艺:加热到840°C，保温30min，继续升温到1040°C，保温20min，取出油淬。最后进行低温回火工艺:在井式热处理炉中加热到200°C，保温2h后空冷。
通过上述步骤制得的冷作模具模块的硬度为62HRC，抗压强度为5100Mpa，抗弯强度为4000Mpa，可以满足冷作模具的使用需求。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式
，上述的具体实施方式
仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
权利要求
1.一种冷作模具模块铸造方法，其特征在于，包括以下步骤: SI，熔炼冷作模具钢钢水；钢水中除Fe外还包含以下元素，以重量百分比计:C1.55 1.75%, Crll.50 12.50%, V0.20 0.30%, Mo0.45 0.55%, Si ( 0.25%, Mn ( 0.20%,S 彡 0.030%, P 彡 0.030%, Ni ( 0.15%, Cu ( 0.2% ； S2，向原钢水中加入稀土合金变质剂；变质剂中除Fe外还包含以下元素，以重量百分比计:RE14.0 20.5%,Mg3.0 4.5%，Si25 30%，Μη3.0 4.0%, Ca3.0 5.0%，Til.5 2.5% ;加入的变质剂的质量为原钢水的质量的0.15 0.45% ； S3，按照冷作模具模块的尺寸制造消失模泡沫块，并将泡沫块将试块埋入砂箱； S4，浇注加入变质剂的钢水； S5，取出冷作模具模块铸件，并进行热处理。
2.根据权利要求1所述的冷作模具模块铸造方法，其特征在于，所述钢水中除Fe外还包含以下元素，以重量百分比计:C1.72%, Cr 12.03%, V0.25%, Mo0.50%, Si ( 0.25%,Mn ( 0.20%, S^0.030%, P^0.030%, Ni ( 0.15%, Cu ( 0.2%。
3.根据权利要求1所述的冷作模具模块铸造方法，其特征在于，所述变质剂中除Fe外还包含以下元素，以重量百分比计:RE18.2%, Mg4.1%，Si26.5%, Μη3.0%, Ca3.5%, Ti2.1%。
4.根据权利要求1所述的冷作模具模块铸造方法，其特征在于，在所述步骤S2中，当所述钢水的温度达到1550°C时，采用喂丝工艺加入变质剂。
5.根据权利要求4所述的冷作模具模块铸造方法，其特征在于，所述喂丝工艺中采用的丝的内芯为所述变质剂，所述内芯的外侧依次包覆低碳钢管和铝管。
6.根据权利要求5所述的冷作模具模块铸造方法，其特征在于，所述低碳钢管的壁厚为0.2 2.5臟，所述铝管的壁厚为0.5 3.0mm。
7.根据权利要求1所述的冷作模具模块铸造方法，其特征在于，在所述步骤S5中，所述热处理工艺先进行等温退火，再进行中温淬火，最后进行低温回火。
8.根据权利要求7所述的冷作模具模块铸造方法，其特征在于，所述等温退火工艺为:在井式热处理炉中加热到870°C，保温3h ;缓冷到740°C，保温3h ;随炉缓冷到500°C后出炉。
9.根据权利要求7所述的冷作模具模块铸造方法，其特征在于，所述中温淬火工艺为:加热到840°C，保温30mi n，继续升温到1040°C，保温20min，油淬。
10.根据权利要求7所述的冷作模具模块铸造方法，其特征在于，所述低温回火工艺为:在井式热处理炉中加热到200°C，保温2h后空冷。
全文摘要
本发明涉及一种冷作模具模块铸造方法，包括以下步骤S1，熔炼冷作模具钢钢水；S2，向原钢水中加入稀土合金变质剂；加入的变质剂的质量为原钢水的质量的0.15～0.45%；S3，按照冷作模具模块的尺寸制造消失模泡沫块，并将泡沫块将试块埋入砂箱；S4，浇注加入变质剂的钢水；S5，取出冷作模具模块铸件，并进行热处理。与现有技术相比，本发明通过消失模铸造工艺来制作冷作模具模块，模具的机加工量大大减少，在保证冷作模具性能的同时，节约能源并且减少材料的浪费，生产周期也大大缩短。采用本发明的方法制作冷作模具模块成本低廉，生产效率高。
文档编号C22C38/24GK103147019SQ20131007991
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月13日 优先权日2013年3月13日
发明者华林, 朱春东, 余小华, 李建华, 林平, 黄瑜 申请人:武汉理工大学