本发明属于塑料模具钢技术领域，具体涉及一种钒强化的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、交通工具，如汽车、摩托车等各类行业。针对预硬化交货的塑料模具钢，冶金部塑料模具钢板标准YB/T 107中一般都是采用高Cr、Mo成分，如SM3Cr2Mo，SM3Cr2Ni1Mo等等。该类模具钢一般都以预硬化态交货，硬度控制在28～38HRC。从原材料成本角度出发，市场上需要一定的合金成分低，成本经济的预硬化塑料模具钢。如国内的42CrMo、日本的SCM440，美国的AISI 4140等牌号逐渐被引入到塑料模具钢领域中来。其特点是Cr、Mo等合金化学成分比SM3Cr2Mo低，而硬度接近塑料模具钢的使用要求。
由于42CrMo等低合金成分的塑料模具钢淬透性相比SM3Cr2Mo要弱，所以淬火后存在心部硬度低，与表面硬度差异大等质量问题，很难满足整个钢板硬度偏差不超过3HRC的目标，厚度越大这种硬度不均匀情况越明显。本发明提供一种低Cr、Mo的化学成分设计，添加一定量的钒(V)进行合金强化，达到生产出硬度均匀的预硬化塑料模具钢的目的。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种钒强化的预硬化塑料模具钢板，同时本发明还提供了一种钒强化的预硬化塑料模具钢板的生产方法。本发明钢板化学成分设计合理，可以生产厚度达120mm的钢板，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：一种钒强化的预硬化塑料模具钢板，所述钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.39～0.45%，Mn：0.80～1.00%，Si：0.15～0.40%，S≤0.015%，P≤0.020%，Cr：0.90～1.10%，Mo：0.15～0.25%，V：0.05～0.15%，Al：0.005～0.030%，其余为铁和不可避免的杂质。
钒元素加入量控制在0.05～0.15%，不添加其它Ni、Nb、Ti等贵重合金元素。
本发明所述钢板厚度h的范围是50mm≤h≤120mm。
本发明所述钢板硬度为28～36HRC，同一块钢板硬度偏差≤3HRC。
本发明还提供了一种钒强化的预硬化塑料模具钢板的生产方法，所述生产方法包括转炉冶炼、精炼、连铸、轧制和回火热处理工序；所述轧制工序，采用控轧控冷轧制工艺；所述回火热处理工序，采用连续式辊底炉进行中温回火热处理。
本发明所述轧制工序，轧制前加热温度为1150～1260℃，终轧温度为820～900℃。
本发明所述轧制工序，轧制后采用水冷方式冷却，冷却后钢板返红温度为650～750℃。
本发明所述回火热处理工序，热处理保温温度为300～500℃，保温时间为120～300min。
本发明所述连铸工序，连铸板坯厚度为220～350mm。
本发明所述精炼工序，经过LF炉精炼、RH真空精炼得合格钢水中钒元素含量为0.05～0.15%。
RH真空精炼可采用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含量高低考虑可以采用铁水预处理。
本发明钒强化的预硬化塑料模具钢板产品检测标准参考YB/T 107-2013，硬度检测标准参考GB/T 231.1-2009。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明通过钒强化的成分设计，钒加入量控制在0.05～0.15%，确保低Cr、Mo成分的淬透性，不添加其它Ni、Nb、Ti等贵重合金元素，有效地降低了生产成本。2、采用控轧控冷轧制和中温回火热处理工艺，获得了硬度均匀的预硬化塑料模具钢，硬度范围在28～36HRC，同一块钢板硬度偏差≤3HRC，符合预硬化塑料模具钢的使用要求。3、本发明的预硬化塑料模具钢采用低Cr、Mo合金设计，添加钒元素进行微合金化，生产出合格的预硬化塑料模具钢，有效地降低了生产成本。4、本发明生产的预硬化塑料模具钢板厚度达120mm，生产工艺简单，产品性能优良。
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
本实施例钒强化的预硬化塑料模具钢板厚度规格为50mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C：0.39%，Mn：0.80%，Si：0.15%，S：0.015%，P：0.020%，Cr：0.90%，Mo：0.15%，V：0.05%，Al：0.005%，其余为铁和不可避免的杂质。
本实施例钒强化的预硬化塑料模具钢板生产方法包括转炉冶炼、精炼、连铸、轧制和回火热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）转炉冶炼工序：入转炉的铁水中，硫含量为0.050%；
（2）精炼工序：经过LF炉精炼、RH真空精炼得合格钢水，钒元素含量为0.05%；
（3）连铸工序：连铸坯厚度为220mm，连续铸造板坯规格为220×1800×3000mm；
（4）轧制工序：采用控轧控冷工艺，轧制前加热温度为1260℃，高压水除鳞，轧至50mm厚度，终轧温度为820℃；钢板轧制后采用水冷，冷却后钢板返红温度为750℃；
（5）回火热处理工序：采用连续式辊底炉进行中温回火热处理，热处理保温温度为500℃，保温时间为120min。
回火热处理后在空气中冷却，检验钢板硬度为28～31HRC，符合预硬化塑料模具钢的要求。
实施例2
本实施例钒强化的预硬化塑料模具钢板厚度规格为120mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C：0.45%，Mn：1.00%，Si：0.40%，S：0.005%，P：0.015%，Cr：1.10%，Mo：0.25%，V：0.15%，Al：0.030%，其余为铁和不可避免的杂质。
本实施例钒强化的预硬化塑料模具钢板生产方法包括转炉冶炼、精炼、连铸、轧制和回火热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）转炉冶炼工序：入转炉的铁水中，硫含量为0.050%；
（2）精炼工序：经过LF炉精炼、RH真空精炼得合格钢水，钒元素含量为0.15%；
（3）连铸工序：连铸坯厚度为350mm，连续铸造板坯规格为350×1800×3000mm；
（4）轧制工序：采用控轧控冷工艺，轧制前加热温度为1150℃，高压水除鳞，轧至120mm厚度，终轧温度为900℃；钢板轧制后采用水冷，冷却后钢板返红温度为650℃；
（5）回火热处理工序：采用连续式辊底炉进行中温回火热处理，热处理保温温度为300℃，保温时间为300min。
回火热处理后在空气中冷却，检验钢板硬度为34～36HRC，符合预硬化塑料模具钢的要求。
实施例3
本实施例钒强化的预硬化塑料模具钢板厚度规格为80mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C：0.41%，Mn：0.90%，Si：0.30%，S：0.005%，P：0.015%，Cr：1.05%，Mo：0.22%，V：0.10%，Al：0.020%，其余为铁和不可避免的杂质。
本实施例钒强化的预硬化塑料模具钢板生产方法包括转炉冶炼、精炼、连铸、轧制和回火热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）转炉冶炼工序：入转炉的铁水中，硫含量为0.050%；
（2）精炼工序：经过LF炉精炼、RH真空精炼得合格钢水，钒元素含量为0.10%；
（3）连铸工序：连铸坯厚度为280mm，连续铸造板坯规格为280×1800×3000mm；
（4）轧制工序：采用控轧控冷工艺，轧制前加热温度为1200℃，高压水除鳞，轧至80mm厚度，终轧温度为840℃；钢板轧制后采用水冷，冷却后钢板返红温度为700℃；
（5）回火热处理工序：采用连续式辊底炉进行中温回火热处理，热处理保温温度为400℃，保温时间为240min。
回火热处理后在空气中冷却，检验钢板硬度为31～34HRC，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。