20世紀50年代以來,塑料逐步成為重要的工業(yè)原材料,并有力推動了相關產業(yè)的高速發(fā)展。特別是隨著家用電器大型化和在汽車上的應用日益增加,用于塑料制品加工的成型模具產值已經躍居模具行業(yè)的首位。隨著科學技術的不斷發(fā)展,我國自上世紀80年代至90年代初期開始了塑模鋼模塊和棒材的技術開發(fā),為塑料模具鋼的國產化進程做了大量工作。
近10年來,撫順特殊鋼股份有限公司和國內的科研院校共同合作,對涉及大尺寸模塊生產的LF+VD爐外精煉、鋼錠模設計、氬氣保護澆注、大型鋼錠高溫擴散、鍛造工藝,淬火及高溫回火等方面的冶金技術進行了系統(tǒng)研究,獲得大量生產工藝參數和相關技術專利。
一般說來,材料中的點狀脆性夾雜和條狀硫化物夾雜在拋光過程中容易剝落,使模具表面形成“點蝕”和“橘皮”等缺陷。因此,提高鋼材純凈度,減少鋼中非金屬夾雜物和T[O]、ω[S],是研制高品質塑料模具鋼的材料基礎。多年來的系統(tǒng)研究結果表明:
1)撫順特鋼研制的1.2378鋼大型預硬化模塊橫截面硬度偏差≤3.5HRC,能夠滿足模具行業(yè)對高質量塑料模具鋼的需求;
2)對于中國特殊鋼行業(yè)普遍采用的UHP+LF+VD+MC電弧爐煉鋼流程而言,LF+VD精煉過程、鋼錠模設計和澆注過程保護等方面的工藝參數和過程控制,對材料的純凈度影響最為重要。通過優(yōu)化LF+VD精煉工藝參數,使LF和VD精煉過程中爐渣堿度分別保持3.5~4.0和3.0~3.5,精煉后能夠保證鋼中ω[S]控制到0.003%,T[O]≤12×10-6;改進鋼錠模設計,將28T鋼錠模尾椎形狀和入口倒角優(yōu)化設計后,尾部夾雜廢品率由6.81%降低到1.55%;通過控制氬氣流量,采取氬氣保護澆注等措施,非金屬夾雜物≤2.0級。
3)通過可減輕成分偏析的高溫擴散和用FM法鍛造,保證了模塊顯微組織和致密度滿足模具要求。為保證塑料模具鋼模塊內部質量,拔長時采用的FM鍛造法,利用上窄砧和下寬平臺拔長時坯料產生的不對稱變形,使鋼錠心部缺陷較多的部位避開拉應力的破壞作用,從而保證鍛造效果。
4)采用水-空控時淬火冷卻技術進行大型塑料模具鋼模塊淬火處理獲得成功,為熱處理技術向安全、環(huán)保方向發(fā)展做出了有益探索。(余冶)