高 陽

(沈陽鑄鍛工業(yè)有限公司鑄鋼分公司，遼寧110000)

模具材料的發(fā)展水平很大程度上來源于塑料模具的發(fā)展情況。模具工業(yè)的發(fā)展與石油化工、電子機械、建筑等行業(yè)息息相關，這些行業(yè)的發(fā)展依賴著模具鋼的發(fā)展[1]。隨著我國工業(yè)的發(fā)展與進步，市場上對P20塑料模具鋼的需求也在不斷地增長[2]。P20塑料模具鋼對應我國的牌號為3Cr2Mo，它的回火組織是均勻細小的回火托氏體組織，具有良好的拋光性能，預硬處理后具有良好的加工性能，因此被預硬的P20被廣泛應用在洗衣機等家用電器塑料模具中。根據(jù)客戶的要求，我公司對P20塑料模具鋼的生產(chǎn)工藝進行了設計與實踐，生產(chǎn)出了讓客戶滿意的產(chǎn)品。

1 P20的生產(chǎn)工藝路線

我公司現(xiàn)有40 t電弧爐、50 t LF精煉爐和VOD爐。結合現(xiàn)有設備，P20的生產(chǎn)工藝路線為：合理利用現(xiàn)有的廢鋼配料→EAF→LF鋼包精煉爐→VOD爐→鋼錠模注。

電弧爐的主要任務是熔化廢鋼脫P，LF爐的主要任務是精煉脫氣去除有害元素S及夾雜物，VOD爐主要的工作重點是抽真空起到進一步精煉脫氣去夾雜的目的。

2 P20生產(chǎn)過程中的技術要點及控制要點

2.1 化學成分要求及目標值

P20化學成分及目標值要求見表1。

2.2 技術控制要點

(1)P20塑料模具鋼對C的要求是重點。P20塑料模具鋼是中碳鋼，C含量增多對鋼的強度、硬度和耐磨性的提高都有利，但是會影響鋼的韌性，所以對C的控制是一個技術要點。

(2)P20塑料模具鋼對拋光性能有要求[3]，所以對S元素的控制尤其重要，增加S元素有利于增加其可切削性，但是S的增加會導致腐蝕不均勻性的增加，造成花紋刻蝕性增加，所以冶煉過程要對S元素進行控制。

(3)合理控制澆注速度，澆注速度會影響鋼錠的質(zhì)量及組織形態(tài)，所以在澆注過程中一定要嚴格控制澆注速度及澆注溫度。

2.3 操作過程控制

(1)配料過程控制。在選擇廢鋼方面要選擇無污染廢鋼及一部分返回廢鋼，同時保障廢鋼的干燥性，無銹，精選廢鋼，降低有害元素含量。合理的計算裝料量和出水量，以達到降低成本的目的。將廢鋼通過合理的裝料制度，分3次裝入到電弧爐中。

表1 P20化學成分(質(zhì)量分數(shù)，%)Table 1 Chemical Composition of P20(Mass,%)

(2)冶煉過程中的控制。在電弧爐冶煉過程中，要嚴格遵守操作制度，避免操作過程電極折斷的現(xiàn)象發(fā)生，防止增碳。C含量增多對鋼的強度、硬度和耐磨性的提高都有利，但是會影響鋼的韌性，因此電弧爐操作過程中要嚴格控制C含量，保證出鋼C含量在0.22%左右，P含量為0.022%，出鋼溫度1650℃左右。出鋼后鋼水再進入LF精煉爐向鋼包中投入還原造渣材料，將氧化氣氛改變?yōu)檫€原氣氛。進入LF爐后進行喂絲處理，主要是鋁鈣線。合金化過程中Cr、Mo元素以中限含量計算加入。為了保證P20塑料模具鋼的拋光性能要求，所以對S元素的控制尤其重要，在精煉爐中對脫硫有一定的要求，LF進行白渣操作，保證脫硫到0.008%。Si元素對回火穩(wěn)定性有提高作用，能防止加熱過程中的脫碳、滲碳，所以在合金化操作過程中也要考慮Si元素的含量，目標值在0.45%。當成分達到出鋼條件時，進行抽真空處理，鋼包運轉(zhuǎn)到VOD中進行抽真空處理，目的是通過真空條件對鋼水中的夾雜物及氣體進行處理，真空時間25 min。最后軟吹氬氣，調(diào)整溫度，加入復合脫氧劑進行終脫氧處理。出鋼溫度為1600～1610℃。

(3)澆注過程中的控制。澆注過程保證輔具進行嚴格的干燥烘烤，對鋼錠模內(nèi)壁進行處理，使其表面干凈、無結疤等情況。采用無碳保護渣氬氣保護澆注，嚴格控制澆注速度，采取高溫慢注、低溫快注的方式進行澆注。澆注溫度控制在1560～1580℃。

3 成品質(zhì)量

冶煉生產(chǎn)的P20塑料模具鋼成品鋼錠爐后成分見表2，完全滿足目標值要求。

表2 成品鋼錠的爐后成分(質(zhì)量分數(shù)，%)Table 2 Post furnace composition offinished ingot(Mass,%)

4 結論

(1)通過控制EAF控制C含量的方式進行冶煉，電弧爐操作過程中要嚴格控制C含量，保證出鋼C含量在0.22%左右，P含量為0.022%，出鋼溫度1650～1660℃。精煉爐LF進行白渣操作保證脫硫到0.008%以下，真空條件下對鋼水中的夾雜物及氣體進行處理，抽真空時間25 min，軟吹氬氣鎮(zhèn)靜，調(diào)整溫度，加入復合脫氧劑進行終脫氧處理的方式進行冶煉操作，冶煉出了優(yōu)質(zhì)的P20產(chǎn)品鋼錠，達到了客戶要求，為之后的預硬處理提供了保障。

(2)澆注過程保證輔具進行嚴格的干燥烘烤，對鋼錠模內(nèi)壁進行處理，使其表面干凈、無結疤等情況。采用無碳保護渣氬氣保護澆注，嚴格控制澆注速度，采取高溫慢注、低溫快注的方式進行澆注。澆注溫度控制在1560～1580℃。

[1] 王佩鑫，孫偉，李仕力. 模具用經(jīng)濟型P20板材生產(chǎn)實踐[J]. 天津冶金，2014(4)：23-26.

[2] 羅毅，吳曉春. 預硬型塑料模具鋼的研究進展[J]. 金屬熱處理，2007，32(12)：22-25.

[3] 陳卓. 預硬型塑料模具鋼P20采用B微合金化的研究[D]. 上海：上海大學，2008.