20世纪50年代以来,塑料逐步成为重要的工业原材料,并有力推动了相关产业的高速发展。特别是随着家用电器大型化和在汽车上的应用日益增加,用于塑料制品加工的成型模具产值已经跃居模具行业的首位。随着科学技术的不断发展,我国自上世纪80年代至90年代初期开始了塑模钢模块和棒材的技术开发,为塑料模具钢的国产化进程做了大量工作。
近10年来,抚顺特殊钢股份有限公司和国内的科研院校共同合作,对涉及大尺寸模块生产的LF+VD炉外精炼、钢锭模设计、氩气保护浇注、大型钢锭高温扩散、锻造工艺,淬火及高温回火等方面的冶金技术进行了系统研究,获得大量生产工艺参数和相关技术专利。
一般说来,材料中的点状脆性夹杂和条状硫化物夹杂在抛光过程中容易剥落,使模具表面形成“点蚀”和“橘皮”等缺陷。因此,提高钢材纯净度,减少钢中非金属夹杂物和T[O]、ω[S],是研制高品质塑料模具钢的材料基础。多年来的系统研究结果表明:
1)抚顺特钢研制的1.2378钢大型预硬化模块横截面硬度偏差≤3.5HRC,能够满足模具行业对高质量塑料模具钢的需求;
2)对于中国特殊钢行业普遍采用的UHP+LF+VD+MC电弧炉炼钢流程而言,LF+VD精炼过程、钢锭模设计和浇注过程保护等方面的工艺参数和过程控制,对材料的纯净度影响最为重要。通过优化LF+VD精炼工艺参数,使LF和VD精炼过程中炉渣碱度分别保持3.5~4.0和3.0~3.5,精炼后能够保证钢中ω[S]控制到0.003%,T[O]≤12×10-6;改进钢锭模设计,将28T钢锭模尾椎形状和入口倒角优化设计后,尾部夹杂废品率由6.81%降低到1.55%;通过控制氩气流量,采取氩气保护浇注等措施,非金属夹杂物≤2.0级。
3)通过可减轻成分偏析的高温扩散和用FM法锻造,保证了模块显微组织和致密度满足模具要求。为保证塑料模具钢模块内部质量,拔长时采用的FM锻造法,利用上窄砧和下宽平台拔长时坯料产生的不对称变形,使钢锭心部缺陷较多的部位避开拉应力的破坏作用,从而保证锻造效果。
4)采用水-空控时淬火冷却技术进行大型塑料模具钢模块淬火处理获得成功,为热处理技术向安全、环保方向发展做出了有益探索。
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