中频炉生产模具钢工艺流程

forging

一、前期准备阶段

1. 原料筛选与配比
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- 核心原料：选用低磷、低硫优质废钢（如报废模具钢、优质碳素结构钢废件）、生铁（调整碳含量）、合金元素（铬、钼、钒、镍等，根据模具钢牌号精准配比，如H13需添加5%左右Cr、1.5%左右Mo）。
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- 预处理：废钢切割成≤300mm的块状，去除表面油污、铁锈、泥沙等杂质；合金元素按粒度要求破碎（10-50mm），避免结块影响熔化均匀性。
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- 配料计算：根据目标牌号（如42CrMo、P20、H13）的化学成分要求，用配料软件精准计算各原料加入量，确保碳、合金元素含量误差≤±0.05%。
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2. 设备检查与调试
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- 中频炉：检查炉体耐火材料（高铝质或镁质耐火砖）是否完好，无裂纹、剥落；清理炉内残留炉渣与积钢，确保炉膛光滑。
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- 辅助系统：调试中频电源、冷却水路（进水温度≤30℃，水压0.3-0.5MPa）、测温装置（热电偶精度±5℃）、除尘系统，确保运行稳定。

二、熔化阶段（中频炉核心工序）

1. 装料与引弧
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- 装料顺序：先加入小块废钢打底（占炉料总量30%），通电引弧后逐步加入大块废钢，最后加入生铁与合金元素（易氧化元素如钒、钛待后期加入），避免炉料搭桥。
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- 引弧参数：中频电源频率1000-2500Hz，初始功率控制在额定功率的50%，待炉料熔化形成熔池后逐步提升至80%-90%。
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2. 熔池升温与成分调整
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- 升温过程：熔池形成后，升温至1500-1550℃，保温30-40分钟，促进原料充分熔化与扩散；期间用石墨棒搅拌熔池2-3次，消除成分偏析。
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- 成分检测：采用光谱分析仪快速检测钢水碳、硅、锰、铬等元素含量，根据检测结果补加合金元素（如H13钢铬含量不足时，补加高碳铬铁），确保成分符合GB/T 1299-2014标准。
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- 脱氧处理：分三次脱氧，先加入硅锰合金（0.5-1.0kg/吨钢）预脱氧，再加入铝块（0.3-0.5kg/吨钢）终脱氧，最后加入钙线（1.0-1.5kg/吨钢）深脱氧，降低钢水氧含量≤0.003%，减少氧化物夹杂。

三、精炼与净化阶段

1. 炉内精炼
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- 造渣脱硫：加入石灰、萤石混合造渣剂（3-5kg/吨钢），形成碱性炉渣（炉渣碱度R=3-4），吸附钢水中的硫、磷等杂质，脱硫率≥85%，确保钢水硫含量≤0.03%、磷含量≤0.035%。
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- 保温扩散：保持钢水温度1520-1560℃，保温20-30分钟，促进夹杂物上浮至炉渣，通过扒渣机清除浮渣，确保钢水纯净度。
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2. 真空处理（可选，高端模具钢必备）
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- 对于H13、5CrNiMo等高端模具钢，将钢水转入真空精炼炉（真空度≤100Pa），保温15-20分钟，进一步去除钢水中的氢气（≤0.0002%）与细小夹杂物，提升钢材韧性与抗疲劳性能。

四、铸造成型阶段

1. 钢水浇铸
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- 浇铸温度：根据模具钢牌号调整，碳素模具钢（如45号钢）1480-1500℃，合金模具钢（如42CrMo、H13）1500-1530℃，避免温度过高导致晶粒粗大，过低造成浇不足。
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- 浇铸方式：采用模铸（砂型或金属型）或连铸，模铸适用于小批量、大规格钢锭（500-2000kg），连铸适用于大批量、中小规格铸坯（截面150×150mm-300×300mm）。
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- 浇铸速度：模铸控制在0.5-1.0kg/s，连铸拉速0.8-1.2m/min，确保钢锭/铸坯组织致密，无缩孔、疏松、裂纹等缺陷。
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2. 脱模与缓冷
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- 模铸钢锭浇铸后保温6-8小时，待温度降至800-900℃时脱模；连铸坯切割后立即送入缓冷坑，缓慢冷却至室温（冷却速度≤50℃/h），消除铸造内应力，避免开裂。

五、后续处理阶段

1. 锻轧开坯
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- 钢锭/铸坯加热：送入步进式加热炉，加热温度1100-1200℃，保温4-6小时，确保钢材内部温度均匀。
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- 锻轧加工：通过水压机锻造或轧机轧制，变形量控制在40%-60%，破碎铸态组织中的粗大晶粒与共晶碳化物，细化晶粒（晶粒度≥6级），提升钢材致密度与力学性能。
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2. 热处理与精整
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- 退火处理：锻轧后的钢材送入退火炉，加热至750-850℃，保温3-5小时，随炉冷却至300℃以下出炉，降低硬度（≤229HB），改善切削加工性能。
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- 精整加工：对钢材进行表面修磨（去除氧化皮、裂纹）、矫直（直线度误差≤3mm/m），根据客户需求切割成定尺长度（1-6m）。
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3. 成品检测与出厂
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- 质量检测：进行硬度测试（符合牌号标准）、金相组织分析（无异常组织）、超声波探伤（探伤级别≥Ⅱ级）、化学成分复检，确保产品合格。
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- 包装出厂：合格钢材喷标（标注牌号、规格、炉号），采用防潮包装，附带材质证明与检测报告，完成出厂交付。