一种热作模具钢的制备方法

本发明涉及钢铁冶金，具体为一种热作模具钢的制备方法。

背景技术：

1、模具钢中碳化物的尺寸、形态和体积分数对模具钢的性能起着至关重要的作用、由于其高c、cr、mo和v含量，在凝固过程中容易析出大的一次碳化物。一方面，一次碳化物的析出减少了基体中cr、mo、v的固溶量，导致回火过程中二次碳化物的析出量降低，影响微观结构的均匀性。添加稀土可以改善夹杂物的形状和分布，使硫氧等有害元素聚集，形成夹杂物浮出钢液或留在钢中，净化钢的基体和晶界，但同时又会使夹杂物的数量增多，尺寸增大，对钢材产生不利的影响。目前主要采用直接添加稀土或采用稀土渣系的方法实现添加。采用直接添加稀土的方法，稀土与空气、钢渣和耐火材料之间的反应可能会导致烧损大、产率低、耐火材料侵蚀、喷嘴堵塞等问题；采用稀土渣系的方法，钢中稀土的烧损严重，收得率甚微且无法精确控制钢中稀土元素的含量，发挥不出稀土元素对钢材性能的良好作用，并且造成生产成本增加、稀土资源的严重浪费。

技术实现思路

1、为解决现有技术存在的问题，本发明的主要目的是提出一种热作模具钢的制备方法。

2、为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：

3、一种热作模具钢的制备方法，包括如下步骤：

4、s1、在精炼工序控制热作模具钢钢液的温度为1600～1605℃；

5、s2、向热作模具钢钢液中加入1～3kg/t钢的纳米混合粉，纳米混合粉包括合金纳米粉、稀土氧化物纳米粉，纳米混合粉为外层是碳包裹的核壳结构；

6、s3、浇铸。

7、作为本发明所述的一种热作模具钢的制备方法，其中：所述步骤s2中，合金纳米粉和稀土氧化物纳米粉的质量比为5～10:1。

8、作为本发明所述的一种热作模具钢的制备方法，其中：所述步骤s2中，合金纳米粉包括alsi纳米粉、sica纳米粉、siba纳米粉；稀土氧化物纳米粉包括ceo2纳米粉、ce2o3纳米粉、la2o3纳米粉、nd2o3纳米粉、pr2o3纳米粉、ce2o2s纳米粉、la2o2s纳米粉。

9、作为本发明所述的一种热作模具钢的制备方法，其中：所述步骤s2中，所述纳米混合粉还包括金属纳米粉，金属纳米粉与合金纳米粉和稀土氧化物纳米粉总质量的质量比为10～20:1。

10、作为本发明所述的一种热作模具钢的制备方法，其中：所述步骤s2中，所述金属纳米粉包括mo粉、fe粉、mn粉。

11、作为本发明所述的一种热作模具钢的制备方法，其中：所述步骤s2中，纳米混合粉以纳米混合粉压制体的形式加入，所述纳米混合粉压制体采用如下工艺制备：

12、b1、采用球磨装置预分散纳米混合粉的原料；

13、b2、将预分散后的纳米混合粉，过筛后压制成纳米混合粉压制体。

14、作为本发明所述的一种热作模具钢的制备方法，其中：所述步骤b1中，球磨时间为4～24h，球磨全过程采用惰性气体或真空保护，以防止粉体之间发生反应。

15、作为本发明所述的一种热作模具钢的制备方法，其中：所述步骤s2中，采用聚多巴胺法或葡萄糖水热法制备外层是碳包裹的核壳结构(纳米混合粉@c的核壳结构)。

16、作为本发明所述的一种热作模具钢的制备方法，其中：所述步骤s2中，向热作模具钢钢液中加入纳米混合粉的工艺为：纳米混合粉压制块采用铁箔或铝箔包裹好，采用铁丝系在钼棒上，插入到钢液中实现纳米混合粉的加入，插入深度为钢液总深度的1/3～2/3。

17、本发明的有益效果如下：

18、本发明提出一种热作模具钢的制备方法，向热作模具钢钢液中加入包括合金纳米粉、稀土氧化物纳米粉的外层是碳包裹的核壳结构的纳米混合粉，直接添加纳米级稀土氧化物，从而实现稀土的添加与稀土氧化物的弥散分布，核壳结构的纳米混合粉可以改善高温下纳米粒子与钢液润湿性，纳米混合粉的收得率提高，形成的夹杂物尺寸分布均匀，尺寸较小，且有效细化了碳化物，便于工业化推广应用。

技术特征：

1.一种热作模具钢的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的热作模具钢的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，合金纳米粉和稀土氧化物纳米粉的质量比为5～10:1。

3.根据权利要求1所述的热作模具钢的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，合金纳米粉包括alsi纳米粉、sica纳米粉、siba纳米粉；稀土氧化物纳米粉包括ceo2纳米粉、ce2o3纳米粉、la2o3纳米粉、nd2o3纳米粉、pr2o3纳米粉、ce2o2s纳米粉、la2o2s纳米粉。

4.根据权利要求1所述的热作模具钢的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，所述纳米混合粉还包括金属纳米粉，金属纳米粉与合金纳米粉和稀土氧化物纳米粉总质量的质量比为10～20:1。

5.根据权利要求4所述的热作模具钢的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，所述金属纳米粉包括mo粉、fe粉、mn粉。

6.根据权利要求1所述的热作模具钢的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，纳米混合粉以纳米混合粉压制体的形式加入，所述纳米混合粉压制体采用如下工艺制备：

7.根据权利要求6所述的热作模具钢的制备方法，其特征在于，所述步骤b1中，球磨时间为4～24h，球磨全过程采用惰性气体或真空保护，以防止粉体之间发生反应。

8.根据权利要求1所述的热作模具钢的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，采用聚多巴胺法或葡萄糖水热法制备外层是碳包裹的核壳结构。

9.根据权利要求1所述的热作模具钢的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，向热作模具钢钢液中加入纳米混合粉的工艺为：纳米混合粉压制块采用铁箔或铝箔包裹好，采用铁丝系在钼棒上，插入到钢液中实现纳米混合粉的加入。

10.根据权利要求9所述的热作模具钢的制备方法，其特征在于，插入深度为钢液总深度的1/3～2/3。

技术总结
本发明属于钢铁冶金技术领域，涉及一种热作模具钢的制备方法，向热作模具钢钢液中加入包括合金纳米粉、稀土氧化物纳米粉的外层是碳包裹的核壳结构的纳米混合粉，直接添加纳米级稀土氧化物，从而实现稀土的添加与稀土氧化物的弥散分布，核壳结构的纳米混合粉可以改善高温下纳米粒子与钢液润湿性，纳米混合粉的收得率提高，形成的夹杂物尺寸分布均匀，尺寸较小，且有效细化了碳化物，便于工业化推广应用。

技术研发人员：王林珠,陈朝轶,王翔,王净丰,李翔
受保护的技术使用者：贵州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15