CN109894473B - 一种连铸坯直锻生产热作模具钢的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了采用连铸坯直锻生产热作模具钢的方法。具体为：对锯切连铸坯进行端面封焊或堆焊，之后进行第一次均质化：在1150～1320℃下均质3～6h；对初次均质的连铸坯表面急冷至1050℃以下进行单向大压下比变形，在1150～1320℃下第二次均质10～20h；对二次均质的钢坯进行三向锻造；三向锻造的始锻温度在1250℃以下，终锻温度在800～950℃；经过晶粒细化、退火，得到产品。本发明通过将连铸坯特殊处理、两次均质和两次锻造有机结合，创造出有利于碳与合金元素扩散的动力学条件，彻底地消除了连铸坯中心的连续性疏松气孔等缺陷、分解液析碳化物以及由于枝晶偏析所产生的带状组织。

Description

一种连铸坯直锻生产热作模具钢的方法

技术领域

本发明涉及特钢生产领域，具体而言，涉及一种连铸坯直锻生产高质量热作模具钢的工艺方法。

背景技术

目前广泛使用的热作模具钢，主要是采用铸锭或电渣锭经均质化—锻造制成的。连铸坯由于其中心连续性(贯穿性)疏松、缩孔等缺陷，常规加热→锻造→晶粒细化→退火工艺不能够生产出探伤无缺陷的模具钢材料。而比较铸锭和电渣锭，连铸坯内部液析碳化物较小、组织相对均匀、成材率高成本低的优势没有发挥出来。使用本发明以连铸坯为原材料，经连铸坯锯切截面特殊的预处理→预均质化→特殊预锻→二次均质化→三向锻造等工艺，能够生产出高质量、低成本的热作模具钢。

常规方法生产出来的热作模具钢，其韧性与各向同性无法满足日益变化的技术要求。尤其是在大型压铸、大截面有色金属(铝合金)挤出、以及精密锻造模具方面，随着设备自动化、智能化的发展，模具的工况条件越来越恶化，模具寿命不能满足市场需求。利用连铸坯液析碳化物尺寸小，分布相对均匀的优势，采用特别的预处理、均质化、锻造工艺生产出高韧性、高等向性的大截面热作模具钢，以此为原材料制造高质量、长寿命的大型热作模具是现代汽车、电子家电、轨道交通运输业发展的需求。

热作模具钢通常含有Cr、Mo、V等提高钢材红硬性的合金元素，在凝固过程中产生液析碳化物和由于枝晶偏析出现的带状组织，这种现象在大截面铸锭、电渣锭的中心尤其严重。液析碳化物和枝晶偏析使得钢材的韧性和各向同向性大大降低，研究表明：超过3μm的液析碳化物每平方毫米从1个增加至2个，钢材的延展性就要降低近一倍。可见，采用这种组织的模具材料不能满足压铸、挤出与精密锻造等严酷作业环境的要求，模具寿命很低，甚至发生模具整体开裂现象。

近20年来国外国内先后研发高等向性、高韧性的模具钢采用均质化及强力锻造的方法，典型生产工艺为：电弧炉(中频炉)→钢包精炼→真空除气→铸锭→电渣重熔→均质化→锻造→晶粒细化→完全退火。这种工艺方法对于电渣锭大截面热作模具钢(厚度超过200毫米、直径超过1000毫米的截面)而言，均质化处理要在1150～1320℃保温很长时间(20小时)，尽管如此，仍然还能够在钢材组织中心部位发现相当多的液析碳化物以及由于枝晶偏析产生的带状组织。采用本发明采用连铸坯直锻生产热作模具钢锻材，充分利用连铸坯快速结晶液析碳化物尺寸小、分布相对均匀的优势，经特殊的连铸坯预处理、2次均质化、特殊的锻造工艺，消除连铸坯中心连续性缺陷，生产处高韧性、高等向性的热作模具钢。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于采用连铸坯为原材料、提供一种高质量热作模具钢低成本的生产工艺方法，所述的生产方法通过锯切连铸坯预处理，均质化和特殊锻造的交替处理，彻底消除了连铸坯中心的连续疏松、缩孔以及钢坯中的液析碳化物以及由于枝晶偏析所产生的带状组织，获得了高韧性、高延展性、高等向性的热作模具钢。

本发明的第二目的在于提供一种高韧性、高等向性热作模具钢，所述的热作模具钢具有韧性高、延展性高、等向性高等优点，与此同时，由于连铸坯成材率高、成本低，从而使得本发明在获得高质量热作模具钢的同时降低成本。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下工艺技术方案：

一种连铸坯直锻生产热作模具钢的工艺方法，包括下列步骤：

步骤A、采用以下方法对锯切连铸坯进行端面封焊(堆焊)，堆焊范围为截面的心部至少覆盖连铸坯直径的一半，堆焊层厚度至少3毫米。置入加热炉内进行初次均质化：连铸坯中心达到1150～1320℃后均质保温3～6h；

步骤B、将从炉内取出1150～1320℃以上的连铸坯进行表面冷却。当连铸坯表面温度迅速降低至950～1050℃时，中心温度最好处于1050℃以上时，立即进行直径方向上单向大压下比预锻。单道次压下比：≥10％；总压下比：≥30％；

步骤C、直径方向单向大压下比预锻后的钢坯的置于加热炉内进行第二次高温均质化处理。连铸坯中心达到1150～1320℃后恒温均质保温10～20hr；

步骤D、达到预订保温时间后，降低炉温至1100～1250℃、保温4小时以上，开始三向锻造；

步骤E、如同一火次不能完成三向锻造，在1150～1250℃重新加热热透后继续锻造，直至完成三个方向的充分变形。控制终锻温度在950℃以下；

步骤F：对所述二次锻造的钢坯进行晶粒细化、退火处理，得到产品。

上述生产方法能够彻底消除连铸坯中的中心连续性疏松、缩孔、液析碳化物以及由于枝晶偏析所产生的带状组织，从而提高钢的韧性、延展性和等向性等热作模具性能。其消除原理是：

首先针对连铸坯心部长度方向连续性缩孔、疏松，在锯切后加热高温均质化过程中造成心部缩孔、疏松表面的再氧化，从而阻碍了这些缺陷的锻压焊合。在入炉加热前，对锯切端面进行封堵堆焊。堆焊层厚度为3～6毫米，防止高温均质化过程中，空气通过疏松进入连铸坯内部。第一次高温均质化、连铸坯心部到达指定温度并保温一定时间后，冷却将连铸坯表面温度降至980℃，心部温度仍然处于高温(1050℃以上)的情况下，在直径或截面方向进行单向大压下比锻造。目的是利用表面低温变形抗力大、有效传递应力到中心部位，将高温高变形抗力小的心部在大压下比的条件下产生剧烈的心部变形，从而使得心部疏松与缩孔压实。在随后的第二次长时间均质化过程中，机械压合的疏松以及缩孔能够展开合金元素相互充分扩散。另一方面，第一次均质化是利用了碳以及合金元素与四周存在的较大的浓度梯度，在第一次均质化的高温下将大颗粒链状碳化物、粗大枝晶合金元素偏析迅速扩散至较大的区域内，即进行不稳定扩散。根据菲克第二定律，随扩散时间的延长扩散通量迅速降低，此时通过单向大压下比直径或截面方向的锻造，将还没有扩散均匀的液析碳化物、选择性结晶的枝晶偏析区域通过固态流变机械性地重新分布(碳化物破碎)，建立新的具有较大梯度的扩散浓度场，并增加扩散面积，缩短碳与合金元素的扩散距离。在新建立的浓度场的驱动下进行第二次长时间均质化，使碳及合金元素较充分的扩散，实现了完全均质化。压实后的疏松以及缩孔，在第二次长时间的均质化过程中实现机械压合的表面金属元素的扩散焊合，并彻底消除液析碳化物以及由于枝晶偏析所产生的带状组织。最后再三方向锻造、晶粒细化、退火，得到最终的产品。

以上过程中，每一步工序的温度、时间对于是否能够焊合疏松、缩孔，消除液析碳化物以及由于枝晶偏析所产生的带状组织至关重要。例如，在步骤A和C中，端面堆焊厚度与堆焊质量直接关系到是否能够彻底阻断空气中的氧气进入连铸坯内部；均质化过程若温度低于下限则均质化效果很差，高于上限可能造成晶间熔化；单向大压下比锻造的表面与心部温度过高或过低或者时间不足都无法焊合心部缺陷、形成足够大的浓度场；三向锻造的温度低于下限有可能造成开裂，高于上限容易产生晶粒粗大。

由此可见，上述生产方法有效地封焊连铸坯截面、通过两次均质和两次锻造的交替处理，将两者有机结合，创造出有利于疏松与缩孔焊合、碳与合金元素扩散的动力学条件，彻底消除了连铸坯中的连续性疏松、缩孔、液析碳化物以及由于枝晶偏析所产生的带状组织，在与现有技术相当的均质化时间内获得了韧性、延展性、等向性更高的热作模具钢。该生产方法可用于制作多种型号的热作模具钢，例如H13(4Cr5MoSiV1)、H11(4Cr5MoSiV)、1.2714(5CrNiMo)及新型Diever类(4Cr5Mo2V)等。

优选地，锯切连铸坯端面封焊过程中，至少要达到1/2R的整个内圆表面，封焊层至少要求3毫米以上，例如3-6毫米，封焊层无任何裂纹或显微裂纹。焊补后进行回火去应力处理，或随炉缓慢升温至均质化温度，升温速度不超过80℃/小时。均质化温度：1150～1320℃；均质化时间：心部到达均质化温度后3～6小时。

优选地，所述直径或截面方向单向大压下比锻造，需要在表面冷却至表面温度950～1050℃，心部温度处于高温(1050℃)以上立即进行。单道次压下比：＞10％；总压下比：＞30％。

优选的，所述第二次均质化为长时间充分扩散过程。均质化温度：1150～1320℃；均质化恒温时间：钢坯心部到达均质化温度后：10～20小时。

优选的，第二次均质化后的开锻温度为1100～1250℃。三向锻造按照以下顺序进行：钢锭镦拔→Z方向镦粗→X方向拔镦→Y方向拔镦→Z方向拔长(图2)。

优选地，在三向锻造过程中，尽量减少重新加热的次数，以节约能耗。

优选地，在均质和锻造过程中，加热时以及重复加热时保证钢坯的中心达到预设温度，以保证各个区域都能充分均质或塑性变形。

优选地，所述晶粒细化的方法为：

沙坑冷却至钢坯表面温度低于600℃后，再加热至奥氏体化温度以上30～90℃，在此温度下保温30分钟，再以20℃/分钟以上的速度冷却至200℃以下。

优选地，在所述步骤B至E中，每个方向的镦拔变形率在10％以上，优选在30％以上，从而以使得中心变形量达到要求。使钢坯各部分的锻造结果更均匀，更优选20～60％。

优选地，在所述步骤B至E中，在三向锻造时，除精整道次外，每道次的压下率在10％以上，优选在15％以上。同样，严格要求每道次的压下率也是为了保证中心变形量达到要求，使钢坯各部分的锻造结果均匀。

优选地，所述第二次均质化时长至少为所述第一次均质化时长的3倍，优选为4倍以上，保证有足够的均质化时间，达到完全均质的目的，从而彻底消除疏松、缩孔，充分分解碳化物并充分扩散。

优选地，所述晶粒细化的方法进一步为：

沙坑冷却至钢坯表面温度低于650℃以下，再加热至奥氏体化温度以上30～90℃(950-1050℃)，在此温度下保温20～50分钟(优选保温30分钟)，再以20℃/分钟以上的速度冷却至100℃以下，优选冷却至50～150℃。采用以上晶粒细化方法后，获得的钢坯内等轴晶更均匀、细小。

优选地，所述退火处理的方法为：球化退火至材料硬度≤220HB以下，得到在铁素体基体上均匀分布的球状或颗粒状碳化物。

优选地，所述三向锻造的终锻温度在800℃以上，以减少出现开裂现象的概率。

一种连铸坯直锻生产高质量热作模具钢，采用上文所述的工艺方法制得。

与上文所述，该热作模具钢具有韧性高、延展性高、等向性高等优点。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)热作模具钢连铸坯具有生产成本低，成材率高的特点。由于连铸坯结晶速度快，形成的液析碳化物颗粒小，分布相对均匀，相同原因导致连铸坯心部容易产生连续性疏松，连续贯性穿缩孔。如果通过特殊的锯切连铸坯表面封焊处理，表面降温并单向大压下比锻造，再次均质化等工艺过程的改善。一方面消除疏松和缩孔，另一方面使得金属元素充分扩散，彻底消除组织偏析，就能够在较低生产成本的基础上，制成韧性、高等向性的热作模具钢。

(2)心部连续性疏松和缩孔的冷态连铸坯在锯切截断后，表面的疏松与缩孔，有可能在锻造加热时成为空气(氧气)的输送管道。入炉加热前在锯切端面进行堆焊封堵，堆焊材料可以是普通低碳焊条或不锈钢焊条，封堵堆焊层为2～6毫米，使得连铸坯在第一次均质化过程中心部疏松与缩孔内表面没有氧化。

(3)加热炉取出处于高温的连铸坯置于锻造枕上，表面急冷。当表面温度达到900～1050℃时，在截面方向立即进行单向大压下比锻造。单道次压下比：＞10％；总压下比：＞30％。目的是压实连铸坯中心部位的连续性疏松和缩孔。

(4)在截面方向进行单向大压下比锻造后的钢坯重新置入加热炉内进行第二次均质化。第二次均质化的温度为1150～1320℃；均质化时间为心部到达温度后恒温10～20小时。

(5)通过两次均质和两次锻造的交替处理，将两者有机结合，创造出有利于碳与金属元素扩散的动力学条件，有利于焊合部位的融合并彻底消除了钢坯中的液析碳化物以及由于枝晶偏析所产生的带状组织，在与现有技术相当的均质化时间内获得了韧性、延展性、等向性更高的热作模具钢。

(6)优化了均质化、单向大压下比以及三向锻造的锻造顺序、变形率、每道次的压下率，使制得的热作模具钢各部分组织质量更高，各区域的质量均匀。

(7)优化了两次均质化时长差，以便彻底消除碳化物及偏析现象。

(8)针对本发明的均质锻造方法，优化出与此相适应的晶粒细化和退火条件。

附图说明

图1为本发明实施例中单向大压下比初锻的流程图；

图2为本发明实施例中三向锻造流程图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例1

一种连铸坯直锻生产高质量热作模具钢的工艺方法：

第一步：经退火的连铸坯φ500毫米(钢种类型号为H13(4Cr5MoSiV1))，锯切截取长度为1200毫米(长度/直径＜2～3)。

第二步：连铸坯两个锯切端面的堆焊封堵，在截面心部堆焊范围至少连铸坯直径的一半，即截面φ250毫米半径范围内，堆焊层厚度至少3毫米。封焊后的连铸坯在450-600℃进行心部到温后2小时的去应力处理。焊丝材料为低碳钢或奥氏体不锈钢，堆焊方式可为电弧焊、氩弧焊、纯铁粉的激光熔覆等。

第三步：封焊去应力处理后的连铸坯置于加热炉内加热至1200℃，中心达到设定温度后保温4小时，完成第一次均质。

第四步：第一次均质化后的连铸坯，快速转运到锻压机操作钳上，用高压喷水的方法急冷钢坯表面，同时测量表面温度。当表面温度达到950℃，开始截面方向的单向大压下比锻造，见图1。单道次压下比：＞10％；总压下比：＞30％。

第五步：单向锻造后的扁钢坯重新置于加热炉内，进行第二次均质化，均质化温度：1200℃；均质化时间：为心部到温后恒温10小时，实现完全均质化。

第六步：完全均质化后的钢坯，缓冷至1150℃，恒温4小时后，开始三方向锻造，流程如图2所示，终锻温度最低800℃，最高950℃，得到客户需要的尺寸。

第五步：经上述均质化锻造工艺过程后获得的钢材，沙坑冷却至钢坯表面温度低于500℃后，置入加热炉内加热至奥氏体化温度以上30℃，心部到达指定温度后保温20分钟，以降温速度≥20℃/分钟强制冷却至250℃以下。随后立即进行球化退火至材料硬度≤220HB以下。

实施例2

第一步：经退火的连铸坯φ650毫米(钢种类型号为H13(4Cr5MoSiV1))，锯切截取长度为1600毫米(长度/直径＜2～3)。

第二步：连铸坯两个锯切端面的堆焊封堵，在截面心部堆焊范围至少连铸坯直径的一半，即截面φ325毫米半径范围内，堆焊层厚度至少1毫米。封焊后的连铸坯在550-750℃进行心部到温后2小时的去应力处理。焊丝材料为低碳钢或奥氏体不锈钢，堆焊方式可为电弧焊、氩弧焊、纯铁粉的激光熔覆等。

第三步：封焊去应力处理后的连铸坯置于加热炉内加热至1200℃，中心达到设定温度后保温6小时，完成第一次均质。

第四步：第一次均质化后的连铸坯，快速转运到锻压机操作钳上，用高压喷水的方法急冷钢坯表面，同时测量表面温度。当表面温度达到950℃，开始截面方向的单向大压下比锻造，见图1。单道次压下比：＞10％；总压下比：＞30％。

第五步：单向锻造后的扁钢坯重新置于加热炉内，进行第二次均质化，均质化温度：1200℃；均质化时间：为心部到温后恒温20小时，实现完全均质化。

第六步：完全均质化后的钢坯，缓冷至1200℃，恒温4小时后，开始三方向锻造，流程如图2所示，终锻温度最低800℃，最高950℃，得到客户需要的尺寸。

第五步：经上述均质化锻造工艺过程后获得的钢材，沙坑冷却至钢坯表面温度低于600℃后，置入加热炉内加热至奥氏体化温度以上30℃，心部到达指定温度后保温20分钟，以降温速度≥20℃/分钟强制冷却至200℃以下。随后立即进行球化退火至材料硬度≤220HB以下。

实施例3

一种连铸坯直锻生产高质量热作模具钢的工艺方法：

第一步：经退火的连铸坯φ390毫米(钢种类型号为H13(4Cr5MoSiV1))，锯切截取长度为1000毫米(长度/直径＜2～3)。

第二步：连铸坯两个锯切端面的堆焊封堵，在截面心部堆焊范围至少连铸坯直径的一半，即截面φ185毫米半径范围内，堆焊层厚度至少3毫米。封焊后的连铸坯在550～750℃进行心部到温后2小时的去应力处理。焊丝材料为低碳钢或奥氏体不锈钢，堆焊方式可为电弧焊、氩弧焊、纯铁粉的激光熔覆等。

第三步：封焊去应力处理后的连铸坯置于加热炉内加热至1200℃，中心达到设定温度后保温3小时，完成第一次均质。

第四步：第一次均质化后的连铸坯，快速转运到锻压机操作钳上，用高压喷水的方法急冷钢坯表面，同时测量表面温度。当表面温度达到950℃，开始截面方向的单向大压下比锻造，见图1。单道次压下比：＞10％；总压下比：＞30％。

第五步：单向锻造后的扁钢坯重新置于加热炉内，进行第二次均质化，均质化温度：1200℃；均质化时间：为心部到温后恒温12小时，实现完全均质化。

第六步：完全均质化后的钢坯，缓冷至1150℃，恒温4小时后，开始三方向锻造，流程如图2所示，终锻温度最低800℃，最高950℃，得到客户需要的尺寸。

第五步：经上述均质化锻造工艺过程后获得的钢材，沙坑冷却至钢坯表面温度低于600℃后，置入加热炉内加热至奥氏体化温度以上30℃，心部到达指定温度后保温20分钟，以降温速度≥20℃/分钟强制冷却至200℃以下。随后立即进行球化退火至材料硬度≤220HB以下。

实施例4

一种连铸坯直锻生产高质量热作模具钢的工艺方法：

第一步：经退火的连铸坯385X425毫米(钢种类型号为H13(4Cr5MoSiV1))，锯切截取长度为1000毫米(长度/直径＜2～3)。

第二步：连铸坯两个锯切端面的堆焊封堵，在截面心部堆焊范围至少连铸坯截面中心50％的面积，即截面中心200X220毫米范围内，堆焊层厚度至少3毫米。封焊后的连铸坯在550-750℃进行心部到温后2小时的去应力处理。焊丝材料为低碳钢或奥氏体不锈钢，堆焊方式可为电弧焊、氩弧焊、纯铁粉的激光熔覆等。

第三步：封焊去应力处理后的连铸坯置于加热炉内加热至1200℃，中心达到设定温度后保温5小时，完成第一次均质。

第四步：第一次均质化后的连铸坯，快速转运到锻压机操作钳上，用高压喷水的方法急冷钢坯表面，同时测量表面温度。当表面温度达到950℃，开始截面方向(最好为425毫米的方向)的单向大压下比锻造，见图1。单道次压下比：＞10％；总压下比：＞30％。

第五步：单向锻造后的扁钢坯重新置于加热炉内，进行第二次均质化，均质化温度：1200℃；均质化时间：为心部到温后恒温15小时，实现完全均质化。

第六步：完全均质化后的钢坯，缓冷至1150℃，恒温4小时后，开始三方向锻造，流程如图2所示，终锻温度最低800℃，最高950℃，得到客户需要的尺寸。

第五步：经上述均质化锻造工艺过程后获得的钢材，沙坑冷却至钢坯表面温度低于600℃后，置入加热炉内加热至奥氏体化温度以上30℃，心部到达指定温度后保温20分钟，以降温速度≥20℃/分钟强制冷却至200℃以下。随后立即进行球化退火至材料硬度≤220HB以下。

实施例5

一种连铸坯直锻生产高质量热作模具钢的工艺方法：

第一步：经退火的连铸坯φ500毫米(钢种类型号为H418(4Cr5Mo2V))，锯切截取长度为1200毫米(长度/直径＜2～3)。

第二步：连铸坯两个锯切端面的堆焊封堵，在截面心部堆焊范围至少连铸坯直径的一半，即截面φ250毫米半径范围内，堆焊层厚度至少3毫米。封焊后的连铸坯在550-750℃进行心部到温后2小时的去应力处理。焊丝材料为低碳钢或奥氏体不锈钢，堆焊方式可为电弧焊、氩弧焊、纯铁粉的激光熔覆等。

第三步：封焊去应力处理后的连铸坯置于加热炉内加热至1200℃，中心达到设定温度后保温6小时，完成第一次均质。

第四步：第一次均质化后的连铸坯，快速转运到锻压机操作钳上，用高压喷水的方法急冷钢坯表面，同时测量表面温度。当表面温度达到950℃，开始截面方向的单向大压下比锻造，见图1。单道次压下比：＞10％；总压下比：＞30％。

第五步：单向锻造后的扁钢坯重新置于加热炉内，进行第二次均质化，均质化温度：1200℃；均质化时间：为心部到温后恒温20小时，实现完全均质化。

第六步：完全均质化后的钢坯，缓冷至1150℃，恒温4小时后，开始三方向锻造，流程如图2所示，终锻温度最低800℃，最高950℃，得到客户需要的尺寸。

第五步：经上述均质化锻造工艺过程后获得的钢材，沙坑冷却至钢坯表面温度低于600℃后，置入加热炉内加热至奥氏体化温度以上30℃，心部到达指定温度后保温20分钟，以降温速度≥20℃/分钟强制冷却至200℃以下。随后立即进行球化退火至材料硬度≤220HB以下。

实施例6

一种连铸坯直锻生产高质量热作模具钢的工艺方法：

第一步：经退火的连铸坯φ500毫米(钢种类型号为H11(4Cr5MoSiV))，锯切截取长度为1200毫米(长度/直径＜2～3)。

第二步：连铸坯两个锯切端面的堆焊封堵，在截面心部堆焊范围至少连铸坯直径的一半，即截面φ250毫米半径范围内，堆焊层厚度至少3毫米。封焊后的连铸坯在550-750℃进行心部到温后2小时的去应力处理。焊丝材料为低碳钢或奥氏体不锈钢，堆焊方式可为电弧焊、氩弧焊、纯铁粉的激光熔覆等。

第三步：封焊去应力处理后的连铸坯置于加热炉内加热至1150℃，中心达到设定温度后保温4小时，完成第一次均质化。

第四步：第一次均质化后的连铸坯，快速转运到锻压机操作钳上，用高压喷水的方法急冷钢坯表面，同时测量表面温度。当表面温度达到950℃，开始截面方向的单向大压下比锻造，见图1。单道次压下比：＞10％；总压下比：＞30％。

第五步：单向锻造后的扁钢坯重新置于加热炉内，进行第二次均质化，均质化温度：1150℃；均质化时间：为心部到温后恒温12小时，实现完全均质化。

第六步：完全均质化后的钢坯，缓冷至1150℃，恒温4小时后，开始三方向锻造，流程如图2所示，终锻温度最低800℃，最高950℃，得到客户需要的尺寸。

第五步：经上述均质化锻造工艺过程后获得的钢材，沙坑冷却至钢坯表面温度低于600℃后，置入加热炉内加热至奥氏体化温度以上30℃，心部到达指定温度后保温20分钟，以降温速度≥20℃/分钟强制冷却至200℃以下。随后立即进行球化退火至材料硬度≤220HB以下。

实施例7

一种连铸坯直锻生产高质量热作模具钢的工艺方法：

第一步：经退火的连铸坯φ500毫米(钢种类型号为1.2714(5CrNiMoV)，锯切截取长度为1200毫米(长度/直径＜2～3)。

第二步：连铸坯两个锯切端面的堆焊封堵，在截面心部堆焊范围至少连铸坯直径的一半，即截面φ250毫米半径范围内，堆焊层厚度至少3毫米。封焊后的连铸坯在550-750℃进行心部到温后2小时的去应力处理。焊丝材料为低碳钢或奥氏体不锈钢，堆焊方式可为电弧焊、氩弧焊、纯铁粉的激光熔覆等。

第三步：封焊去应力处理后的连铸坯置于加热炉内加热至1200℃，中心达到设定温度后保温4小时，完成第一次均质。

第四步：第一次均质化后的连铸坯，快速转运到锻压机操作钳上，用高压喷水的方法急冷钢坯表面，同时测量表面温度。当表面温度达到950℃，开始截面方向的单向大压下比锻造，见图1。单道次压下比：＞10％；总压下比：＞30％。

第五步：单向锻造后的扁钢坯重新置于加热炉内，进行第二次均质化，均质化温度：1150℃；均质化时间：为心部到温后恒温12小时，实现完全均质化。

第六步：完全均质化后的钢坯，缓冷至1100℃，恒温4小时后，开始三方向锻造，流程如图2所示，终锻温度最低800℃，最高950℃，得到客户需要的尺寸。

第五步：经上述均质化锻造工艺过程后获得的钢材，沙坑冷却至钢坯表面温度低于600℃后，置入加热炉内加热至奥氏体化温度以上30℃，心部到达指定温度后保温20分钟，以降温速度≥20℃/分钟强制冷却至200℃以下。随后立即进行球化退火至材料硬度≤220HB以下。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (3)

1.一种采用连铸坯直锻生产热作模具钢的方法，其特征在于，包括下列步骤：

步骤A、对锯切连铸坯进行端面堆焊封堵，在截面心部堆焊范围至少要达到连铸坯直径的一半，堆焊层厚度3-6毫米，置入加热炉内进行初次均质化：连铸坯中心达到1150～1320℃后均质保温3～6h；

步骤B、将从炉内取出的1150℃以上的连铸坯进行表面冷却；当连铸坯表面温度迅速降低至950～1050℃时，中心温度处于1050℃以上时，立即进行直径方向上单向大压下比预锻，单道次压下比：≥10％；总压下比：≥30％；

步骤C、预锻后的钢坯置于加热炉内进行第二次高温均质化处理；连铸坯中心达到1150～1320℃后恒温均质保温10～20h；

步骤D、达到预定保温时间后，降低炉温至1100～1250℃、保温4小时以上，开始三向锻造；三向锻造按照以下顺序进行：钢锭镦拔→Z方向镦粗→X方向拔镦→Y方向拔镦→Z方向拔长；

步骤E、如同一火次不能完成三向锻造，在1100～1250℃重新加热热透后继续锻造，直至完成三个方向的充分变形；控制终锻温度在800℃以上，950℃以下；

步骤F：对所述三向锻造的钢坯进行晶粒细化、退火处理，得到产品。

2.根据权利要求1所述的采用连铸坯直锻生产热作模具钢的方法，其特征在于，第二次均质化时间是第一次均质化时间的3～5倍。

3.一种根据权利要求1-2之一所述的采用连铸坯直锻生产热作模具钢的方法生产的热作模具钢。

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