具体实施方式

如背景技术所提，现有的塑料模具钢板的生产中，实现较小的不平度的技术尚待改进，存在设备成本大、生产效率过低的缺陷。为此，本发明旨在提供一种塑料模具钢板的生产方法，尤其是能够采用较低的设备成本、较快的生产效率，来得到不平度较低的塑料模具钢板。

下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的介绍，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。

<第一实施方式>

本实施方式提供了一种塑料模具钢板的生产方法，以及相应提供了一种采用所述生产方法制备而成的塑料模具钢板。

具体地，本实施方式的所述生产方法中，钢坯依序通过加热工序-轧制工序-轧后冷却工序，即可制备得到板形良好的所述钢板。其中，钢坯优选采用连铸坯，但不以此为限。下面，对各个工序进行详细介绍。

(1)加热工序

将钢坯送入加热炉中进行加热，并在均热段温度1210～1240℃中保温35～55min。

如此，钢坯经过在均热段温度1210～1240℃中保温35～55min，在能耗较低的情况下，使得钢坯加热均匀，钢坯中的合金元素完全固溶，消除钢坯中柱状晶组织、改善心部偏析缺陷；同时通过均热段温度和保温时间的控制，还可以保证钢坯表面质量，避免钢坯发生严重烧损、氧化皮过厚等。

(2)轧制工序

将所述加热工序所出的钢坯轧制成钢板，终轧温度≥Ac₃+120℃。也即，钢坯在加热工序处理完成之后，采用轧机轧制成钢板。

其中，Ac₃为加热时铁素体全部转变为奥氏体时的温度，其具体可通过钢坯的化学成分中C、Ni、Si、V、Mo的质量百分比含量[C]、[Ni]、[Si]、[V]、[Mo]计算得到，例如，本实施方式中，

本实施方式中，通过终轧温度的控制，使所述轧制工序实现正火轧制工艺，整个轧制在再结晶区进行，最终得到等轴晶粒而避免带状组织，实现钢板的组织优化；同时，能够保证轧制过程中轧机的负荷较小，一方面减小轧机的损伤，另一方面提升轧制速率和节奏。

该轧制工序中，具体可以将钢坯轧制成厚度≥50mm的钢板，也即，本实施方式所提供的生产方法适用于厚度≥50mm的大厚度塑料模具钢板的制备，且针对大厚度塑料模具钢板的制备，相对于现有技术具有更显著的优势。优选地，本实施方式中，该轧制工序可以将钢坯轧制成厚度100～165mm的钢板，如此，所得钢板的厚度为100～165mm。

(3)轧后冷却工序

将终轧所得钢板进行冷却，冷却过程分为三个阶段：

第一阶段——将钢板移至冷床上，之后首先进行自然空冷，也即不进行任何干预手段，直至钢板的上表面温度降低至T1；其中，B_s+15℃≤T1≤B_s+35℃，具体可优选为T1＝B_s+30℃；B_s为冷却中贝氏体相变开始时的温度，其具体可以从过冷奥氏体连续冷却转变曲线(即CCT曲线)中得到，或者也可以根据钢板中化学成分元素含量进行计算得到；

第二阶段——在冷床上进行，紧接着前述的第一阶段，也即钢板的上表面温度降低至T1之后，开启风扇并通过风扇扰动钢板下方的空气，以控制钢板的上表面温度和下表面温度的差值≤5℃，直至钢板的上表面温度降低至T2；其中，B_f-50℃≤T2≤B_f-20℃，具体可优选为T2＝B_f-30℃；B_f为冷却中贝氏体相变结束时的温度，其具体也可以从过冷奥氏体连续冷却转变曲线(即CCT曲线)中得到，或者也可以根据钢板中化学成分元素含量进行计算得到；

第三阶段——在冷床上进行，紧接着前述的第二阶段，也即钢板的上表面温度降低至T2之后，将钢板在冷床上从上表面温度为T2自然空冷至室温。

也即，本实施方式的轧后冷却工序全部在冷床上进行，且第一阶段和第三阶段都是采用自然空冷的方式进行冷却，而第二阶段是采用风扇进行干预的空冷方式进行冷却。

进一步地来讲，在钢板的上表面温度降低至T1(也即贝氏体相变开始温度B_s以上15～35℃)时，第二阶段开始，在钢板的上表面温度降低至T2(也即贝氏体相变结束温度B_f以下20～50℃)时，第二阶段结束，如此，在整个相变区间内，通过风扇来扰动钢板下方的空气，以使得钢板的上表面温度和下表面温度基本一致，二者差值始终维持在5℃以内，从而实现钢板的上下表面的冷速、相变开始时间、相变结束时间、相变过程均保持一致，进而避免钢板在相变过程中发生微变形，保证最终所得钢板的不平度较小；同时，采用风扇扰动空气的方式来进行温度控制，相对现有的矫直、入坑堆垛的方式，可以降低设备成本、提高生产效率，另外还可以避免钢板的表面裂纹，保证较低的能耗成本和宽松的工艺条件，降低生产难度。

进一步地，冷床上设置有多个位于钢板下方且风量可调的风扇；如此，该轧后冷却工序的所述第二阶段期间，可以根据钢板的上表面温度和下表面温度的差值大小，来调控所开启的风扇数目以及风扇的风量，进而保证在整个相变区间内钢板的上表面温度和下表面温度的差值始终维持在5℃以内。

例如可选地，当上表面温度和下表面温度的差值＞30℃时，开启10台风扇，风扇风量为80000～100000m³/h；当上表面温度和下表面温度的差值为＞15且≤30℃时，开启7台风扇，风扇风量为70000～90000m³/h；当上表面温度和下表面温度的差值为＞5且≤15℃时，开启3台风扇，风扇风量为70000～90000m³/h；当上表面温度和下表面温度的差值为≤5℃时，则可以不开启风扇。当然，这仅为一种示例，实际还可以以其它方式实施，基本上保证随着上表面温度和下表面温度的差值阶梯性增大，控制风扇的整体风量阶梯性增大。

进一步地，风扇的吹风方向平行于钢板的下表面或者斜向下远离钢板的下表面，如此，风扇不会朝向钢板的下表面直接吹风，而只是加速钢板下方的气流流动，保证钢板下表面各处的温度均匀而不会局部偏低，进一步优化板形并避免表面裂纹。

在本实施方式中，基于所述生产方法所得的塑料模具钢板，按照GB/T709-2019标准进行检测，其不平度≤4mm/2m，甚至≤3mm/2m，板形品质达到甚至超过现有技术中的塑料模具钢板，尤其是对于大厚度钢板，本申请相对于现有技术更是具有板形优势。

另外，本实施方式提供的钢板，其化学成分以重量百分比计为：C 0.32～0.42％、Si 0.16～0.36％、Mn 1.00～2.00％、P≤0.015％、S≤0.005％、Cr 1.00～2.00％、Ni≤1.00％、Mo≤0.50％、V≤0.050％，Al 0.020～0.060％、Ti 0.010～0.050％、B≤0.0030％，其余为Fe和不可避免的杂质；

所述钢板的屈服强度≥850MPa，抗拉强度≥1200MPa，洛氏硬度为37～42HRC且洛氏硬度波动≤4HRC，也即，钢板的截面洛氏硬度差值上限为4HRC，力学性能优异，硬度佳且组织均匀。

综上，与现有技术相比，本实施方式的有益效果在于：通过钢坯加热、轧制、轧后冷却的简单工艺路线即可制得板形良好的塑料模具钢板，甚至是厚度100～165mm的大厚板，生产过程中轧制工序的工艺窗口大、简单宽松，整个生产过程工艺路线短、生产效率高、设备成本和能耗低，可广泛用于各种塑料模具钢板的制造。

<第二实施方式>

本实施方式同样提供了一种塑料模具钢板的生产方法，以及相应提供了一种采用所述生产方法制备而成的塑料模具钢板。与前述第一实施方式相同的，在本实施方式，采用钢坯例如连铸坯，依序通过加热工序-轧制工序-轧后冷却工序，即可制备得到板形良好的所述钢板。

而本实施方式，作为对前述第一实施方式的进一步优化，其与前述第一实施方式的区别主要在于：所述加热工序以及所述轧后冷却工序的第三阶段。下面，仅对本实施方式与前述第一实施方式的区别进行介绍，其余相同部分不再赘述。

首先，在前述第一实施方式中，所述轧后冷却工序的第三阶段中，将钢板在冷床上从上表面温度为T2自然空冷至室温。而不同于此，在本实施方式中，所述轧后冷却工序的第三阶段中：将钢板(指本发明所提供/制备的钢板，为便于区分，本实施方式中后续称之为“塑料模具钢板”)与温度为450～550℃的铁素体珠光体钢板进行交叉堆垛，堆垛期间塑料模具钢板自回火，直至塑料模具钢板的温度重新降低至T2；之后拆垛，自然空冷至室温。

其中，所述交叉堆垛为：底层和顶层均为铁素体珠光体钢板，且塑料模具钢板和铁素体珠光体钢板逐层间隔层叠。如此，使得每个塑料模具钢板的上表面被其上层的铁素体珠光体钢板所覆盖、下表面被其下层的铁素体珠光体钢板所覆盖。

对于本实施方式，详细来讲，所述轧后冷却工序的第二阶段结束时，也即第三阶段开始时，塑料模具钢板的上表面温度降低至T2(也即贝氏体相变结束温度B_f以下20～50℃)，其表层至心部已完全发生贝氏体相变，而由于表层和心部的贝氏体在不同冷却速度下形成，使得表层和心部的硬度差异大；第三阶段中，将塑料模具钢板与温度高于T2的铁素体珠光体钢板进行交叉堆垛，使得堆垛期间，塑料模具钢板的贝氏体组织发生稳定的回火转变，贝氏体组织中的MA分解、贝氏体铁素体中碳化物析出，进而，所得塑料模具钢板的组织均匀、性能均匀。如此，相对于现有技术，在如前述第一实施方式同样取得良好板形的同时，进一步改善组织均匀性和性能均匀性。

另外，在所述第三阶段中，塑料模具钢板的温度重新降低至T2之后拆垛，也即拆垛温度为T2，如此，堆垛时间大概为18～24h，既可以实现对组织均匀性和性能均匀性的改善，又可以保证生产效率高。

其中，在交叉堆垛期间，可以通过对塑料模具钢板的侧边进行测温，以该测温结果作为塑料模具钢板的温度，进而判断是否达到拆垛温度；当然，也可以通过将最上层的铁素体珠光体钢板吊起后对上层的塑料模具钢板的上表面进行测温，以该测温结果作为塑料模具钢板的温度，进而判断是否达到拆垛温度。

优选地，塑料模具钢板的长度L₂、宽度W₂、厚度H₂与所述铁素体珠光体钢板的长度L₁、宽度W₁、厚度H₁满足：L₁≥L₂+500mm，W₁≥W₂+300mm，H₁≥H₂。如此，铁素体珠光体钢板尺寸大于塑料模具钢板的尺寸，使得塑料模具钢板的边部也能得到有效的堆垛回火，进一步保证组织和性能的均匀性。

进一步地，本实施方式中的所述加热工序，首先，如同前述第一实施方式、第二实施方式，同样的将钢坯送入加热炉中进行加热，并在均热段温度1210～1240℃中保温35～55min，该加热过程为第一次加热。而接下来，前述第一实施方式、第二实施方式在第一次加热结束并出炉之后即进入轧后冷却工序，而不同于此，本实施方式中则第一次加热结束并出炉之后，钢坯进行第二次加热，入炉温度≥700℃，均热段温度1140～1170℃。如此，通过进行二次加热并控制入炉温度和均热段温度，在减少能耗、避免氧化皮和氧化烧损的同时，进一步实现钢坯内的合金成分充分固溶及均匀化、改善偏析，为后续轧制中获取等轴晶粒组织以及细化再结晶晶粒奠定基础。

优选地，所述第一次加热中：将钢坯送入加热炉中以预热段、加热段和均热段的顺序进行加热，预热段温度为850～950℃，预热段停留时间≥60min，加热段温度为1100～1220℃。如此，控制钢坯升温速度，实现钢坯缓慢地、均匀地升温，以保证钢坯的表面质量，避免产生微裂纹。

再优选地，所述第一次加热在第一加热炉中进行，所述第二次加热则在第二加热炉中进行，也即所述第一次加热和所述第二次加热不在同一个加热炉中进行，如此，便于实现快速生产，简化工艺操作。

进一步地，与现有技术相比，本实施方式相较于前述第一实施方式，所得塑料模具钢板的组织均匀性得到进一步优化，其洛氏硬度为37～41HRC且洛氏硬度波动≤3HRC，也即，钢板的截面洛氏硬度差值上限为3HRC。

下面提供本发明的几个实施例来对本发明的技术方案进一步说明。

实施例1

本实施例中提供了一种钢板的生产方法。其中所用钢坯，可以按照以下化学成分进行炼钢、而后连铸得到。

所述化学成分以重量百分比计为：C 0.32～0.42％、Si 0.16～0.36％、Mn 1.00～2.00％、P≤0.015％、S≤0.005％、Cr 1.00～2.00％、Ni≤1.00％、Mo≤0.50％、V≤0.050％，Al 0.020～0.060％、Ti 0.010～0.050％、B≤0.0030％，其余为Fe和不可避免的杂质。

如此，本实施例中钢板的化学成分同样如上。基于化学成分中C、Ni、Si、V、Mo的质量百分比含量[C]、[Ni]、[Si]、[V]、[Mo]，采用公式计算得到Ac₃为805℃；通过CCT曲线得到B_s为445℃、B_f为297℃。

所述生产方法中，采用连铸坯依序通过加热工序-轧制工序-轧后冷却工序制备得到钢板。

(1)加热工序：将连铸坯送入加热炉中进行加热，并在均热段温度1210～1240℃中保温35～55min。

(2)轧制工序：将所述加热工序所出的钢坯轧制成厚度100mm的钢板，终轧温度≥925℃。

(3)轧后冷却工序：将终轧所得钢板移至冷床上进行自然空冷，直至钢板的上表面温度冷至475℃；此时检测发现钢板的下表面温度为489℃，钢板上表面温度与下表面温度温差为14℃，开启3台风扇并通过风扇扰动钢板下方的空气，以控制钢板的上表面温度和下表面温度的差值减小至5℃以内，之后根据钢板的上表面温度和下表面温度，调整所开启的风扇数目以及风扇的风量，以使得钢板的上表面温度和下表面温度的差值维持在5℃以内，直至钢板的上表面温度冷至267℃；随后，钢板在冷床上自然空冷至室温。

对该实施例的钢板，按照GB/T 709-2019标准进行检测，其不平度为3mm/2m；取样检测，金相组织图参图1a和图1b所示，屈服强度为886MPa、抗拉强度为1276MPa，并且，心部的洛氏硬度为38.3HRC、表层的洛氏硬度为41.3HRC。可见，该实施例的钢板，板形、力学性能和组织均非常优异，满足各种塑料模具钢板的使用需求。

实施例2

本实施例中提供了一种钢板的生产方法。其中所用钢坯，与前述实施例1所用钢坯为同一炉制备而成，也即化学成分、Ac₃、B_s和B_f与实施例1相同。

所述生产方法中，采用连铸坯依序通过加热工序-轧制工序-轧后冷却工序制备得到钢板。

(1)加热工序：将连铸坯送入第一加热炉中以预热段、加热段和均热段的顺序进行加热，预热段温度为850～950℃，预热段停留时间≥60min，加热段温度为1100～1220℃，均热段温度1210～1240℃，在均热段保温35～55min，出炉；而后，将连铸坯送入第二加热炉中进行第二次加热，入炉温度≥700℃，均热段温度1140～1170℃，在炉时间≥200min。

(2)轧制工序：将所述加热工序所出的钢坯轧制成厚度100mm的钢板，终轧温度≥925℃。

(3)轧后冷却工序：

将终轧所得钢板移至冷床上进行自然空冷，直至钢板的上表面温度冷至475℃；

此时检测发现钢板的下表面温度为494℃，钢板上表面温度与下表面温度温差为19℃，开启7台风扇并通过风扇扰动钢板下方的空气，以控制钢板的上表面温度和下表面温度的差值减小至5℃以内，之后根据钢板的上表面温度和下表面温度，调整所开启的风扇数目以及风扇的风量，以使得钢板的上表面温度和下表面温度的差值维持在5℃以内，直至钢板的上表面温度冷至267℃；

随后，将钢板与温度为450～550℃的铁素体珠光体钢板，按照——底层和顶层均为铁素体珠光体钢板、钢板和铁素体珠光体钢板逐层间隔层叠的方式，进行交叉堆垛，堆垛期间钢板自回火升温，直至钢板的温度重新冷至267℃；之后拆垛，钢板自然空冷至室温；

其中，钢板的长度L₂、宽度W₂、厚度H₂与铁素体珠光体钢板的长度L₁、宽度W₁、厚度H₁满足：L₁≥L₂+500mm，W₁≥W₂+300mm，H₁≥H₂。

对该实施例的钢板，按照GB/T 709-2019标准进行检测，其不平度为2mm/2m，板形优异；取样检测得到屈服强度为864MPa、抗拉强度为1225MPa，并且，心部的洛氏硬度为37.4HRC、表层的洛氏硬度为39.1HRC。可见，该实施例的钢板，板形、力学性能和组织均非常优异，且在前述实施例1基础上进一步提高了组织性能均匀性，满足各种塑料模具钢板的使用需求。

对比例1

本对比例中提供了一种钢板的生产方法。其中所用钢坯，与前述实施例1所用钢坯为同一炉制备而成，也即化学成分、Ac₃与实施例1相同。

所述生产方法中，采用连铸坯依序通过加热工序-轧制工序-轧后冷却工序制备得到钢板。

(1)加热工序：将连铸坯送入加热炉中进行加热，并在均热段温度1210～1240℃中保温35～55min。

(2)轧制工序：将所述加热工序所出的钢坯轧制成厚度100mm的钢板，终轧温度≥925℃。

(3)轧后冷却工序：将终轧所得钢板移至冷床上进行自然空冷，直至室温。

对该对比例的钢板，按照GB/T 709-2019标准进行检测，其不平度为7mm/2m；取样检测，金相组织图参图2a和图2b所示，屈服强度为872MPa、抗拉强度为1264MPa，并且，心部的洛氏硬度为37.4HRC、表层的洛氏硬度为40.6HRC。可见，该对比例的钢板，板形较差，且组织均匀性也较差。

结合实施例1、2和对比例1可见，本发明相较于现有技术具有以下有益效果：通过钢坯加热、轧制、轧后冷却的简单工艺路线即可制得板形良好的塑料模具钢板，并且还可以进一步改善组织性能均匀性，生产过程中轧制工序的工艺窗口大、简单宽松，整个生产过程工艺路线短、生产效率高、设备成本和能耗低，可广泛用于各种塑料模具钢板的制造。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。