專利名稱：一種高負(fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)排氣閥用鋼的鑄錠軋制開(kāi)坯的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣閥鋼生產(chǎn)方法，具體地，本發(fā)明涉及一種高負(fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)排氣閥用鋼材料的鑄錠熱加工開(kāi)坯的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
氣閥鋼是一種特殊的合金鋼，按組織來(lái)分，一般可分為奧氏體不銹氣閥鋼、馬氏體不銹氣閥鋼、鐵鎳基合金氣閥鋼三大類。氣閥鋼材料主要用于制造內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的進(jìn)氣閥和排氣閥，主要需求對(duì)象是汽車(chē)、摩托車(chē)、艦船、軍用坦克及各種工程機(jī)械等行業(yè)。5Cr21Mn9Ni4Nb2WN是奧氏體氣閥鋼，該鋼是在制造中等負(fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)排氣閥材料5Cr21Mn9Ni4N(21 一 4N)鋼的基礎(chǔ)上發(fā)展的高強(qiáng)度奧氏體氣閥鋼；該鋼主要用于制造高負(fù) 荷發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣閥材料，該材料制造的排氣閥能夠在< 850°C工作條件下服役具有足夠的高溫強(qiáng)度，可靠的耐機(jī)械應(yīng)力和耐熱應(yīng)力疲勞性能及良好的高溫耐磨性和耐高溫燃?xì)飧g性能。5Cr21Mn9Ni4Nb2WN相應(yīng)的美國(guó)牌號(hào)為XEV-F，德國(guó)牌號(hào)X50CrMnNiNbN219，美國(guó)伊頓公司的牌號(hào)是EMS247。我國(guó)5Cr21Mn9Ni4Nb2WN材料生產(chǎn)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)是GB/T12773-2008《內(nèi)燃機(jī)用氣閥鋼及高溫合金棒材》。5Cr21Mn9Ni4Nb2WN 氣閥鋼的主要化學(xué)成分是C :0. 45 O. 55%, Mn 8. 00^10. 00%,Ni 3. 50 5· 00%, Cr 20. 00 22· 00%, N 0. 40 0· 60%, W 0. 80 1· 50%, Nb 1. 80 2· 50%,C+N彡O. 90%。5Cr21Mn9Ni4Nb2WN氣閥鋼的固有特性是鑄態(tài)高溫狀態(tài)下熱延展性差、屈服強(qiáng)度高、變形抗力大及熱變形溫度范圍窄的特點(diǎn)，屬鑄態(tài)難變形的材料。目前，國(guó)內(nèi)特殊鋼生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)5Cr21Mn9Ni4Nb2WN氣閥鋼材料，都是采用冶煉鑄錠冷送+鍛造開(kāi)坯的生產(chǎn)方法組織生產(chǎn)。鑄錠鍛造開(kāi)坯的冶金制造成本高，能源消耗也高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高負(fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)排氣閥用鋼材料的鑄錠熱加工開(kāi)坯的生產(chǎn)方法，采用軋制開(kāi)坯，制造成本低，且鑄錠軋制開(kāi)坯可以實(shí)施鑄錠全熱送裝入軋鋼工序加熱爐，能夠較大幅度地降低能源消耗。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種高負(fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)排氣閥用鋼的鑄錠軋制開(kāi)坯的生產(chǎn)方法，包括如下步驟I)鑄錠熱送熱裝均熱爐，鑄錠成分重量百分比為CO. 45 O. 55%, Mn 8. 00^10. 00%, Ν 3. 50 5· 00%, Cr20. 00 22· 00%, N O. 40 0· 60%, W O. 80 1· 50%, Nbl. 80 2· 50%, C+N 彡 O. 90%,其余為 Fe 和不可避免雜質(zhì)；鑄錠入爐溫度60(T90(TC，以5(T80°C /h的速度加熱升溫至115(Tl230°C，保溫5飛小時(shí)，鑄錠陰陽(yáng)面溫度差< 50°C ；2)第一次軋制軋輥預(yù)熱至ΙΟΟ ΟΟ 溫度；軋制道次1(Γ18道，初軋機(jī)平底孔軋制，每次壓下量10 20mm;3)軋件加熱加熱升溫至115(T123(TC，保溫2 3小時(shí)，軋件陰陽(yáng)面溫度差< 50°C ；軋件翻身；4)第二次軋制軋輥預(yù)熱至10(T30(TC ;開(kāi)軋溫度1150 12001，終軋溫度> 900°C ；每次壓下量l(T25mm ;5)軋件再加熱 加熱升溫至115(T123(TC，保溫I 2小時(shí)；軋件陰陽(yáng)面溫度差< 50°C ；6)第三次軋制開(kāi)軋溫度1150 12001，終軋溫度> 900°C ;每次壓下量20 45臟。進(jìn)一步，第一次軋制時(shí)，軋輥咬入速度10 30轉(zhuǎn)/分。所述第二次軋制時(shí)，軋件咬入速度10 30轉(zhuǎn)/分，軋件咬入后軋輥轉(zhuǎn)速10 40轉(zhuǎn)/分。所述第三次軋制時(shí)，軋制前關(guān)閉軋輥的冷卻水；軋件在初軋機(jī)箱型孔軋制時(shí)，軋輥
轉(zhuǎn)速:40 80轉(zhuǎn)/分。在步驟I)、步驟3)、步驟5)中，對(duì)鑄錠、或軋件回爐進(jìn)行翻身即陰面與陽(yáng)面交換位置。另外,本發(fā)明所述鑄錠重量大于I噸。本發(fā)明與傳統(tǒng)的“冶煉< It鑄錠-鍛壓開(kāi)坯”的生產(chǎn)工藝相比，金屬成坯率可以達(dá)到82. 7%，噸鋼能源消耗下降大于34%，冶金制造成本降低1000余元/噸。鑄錠初軋機(jī)軋制開(kāi)坯生產(chǎn)的鋼坯表面質(zhì)量良好，內(nèi)材質(zhì)量均滿足GB/T12773-2008標(biāo)準(zhǔn)之規(guī)定，開(kāi)坯合格率 100%。和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)I、工藝簡(jiǎn)單、可操作性強(qiáng)，生產(chǎn)組織便捷。2、生產(chǎn)周期縮短。3、能源消耗大大降低及金屬成坯率提高。4、冶金制造成本大大降低。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。本發(fā)明實(shí)施例高負(fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)排氣閥用鋼的鑄錠成分重量百分比為C0. 45、. 55%，Mn 8. 00 10. 00%, Ni 3. 50 5· 00%, Cr 20. 00 22· 00%, NO. 40 0· 60%, W O. 80 1· 50%, Nb
I.80 2· 50%, C+N彡O. 90%，其余為Fe和不可避免雜質(zhì)，鑄錠重I. 2噸。采用均熱爐熱裝鑄錠加熱(錠重I. 2噸)+初軋機(jī)(750軋機(jī))三火軋制的熱加工開(kāi)坯，生產(chǎn) 5Cr21Mn9Ni4Nb2WN 鋼坯(120 X 120mm)。具體步驟如下I)鑄錠熱送熱裝均熱爐鑄錠澆畢到鋼錠裝入均熱爐完畢，二者之間的傳擱時(shí)間18(Γ270分鐘；鑄錠入爐溫度60(T90(TC，以7(T80°C /h的速度加熱升溫至1220°C，在121(Tl220°C的溫度下，鑄錠保溫3. O小時(shí)后，逐支鑄錠進(jìn)行陰面與陽(yáng)面交換位置操作，待均熱爐爐內(nèi)鑄錠全部陰面與陽(yáng)面交換位置完畢，鑄錠再保溫2. 5小時(shí)后出爐軋制；鑄錠陰陽(yáng)面溫度差< 30°C ；2)第一次軋制熱加工開(kāi)坯，進(jìn)入初軋機(jī)第一次軋制，軋輥預(yù)熱至15(T250°C溫度；軋制道次18道，初軋機(jī)平底孔軋制，初軋機(jī)咬入的軋輥轉(zhuǎn)速1(Γ15轉(zhuǎn)/分，鑄錠的開(kāi)軋溫度> 1170°C，終軋溫度彡1000°C，第一次軋制道次f 18道，每道次壓下量；3)軋件加熱軋件回爐的入爐溫度彡950°C ;升溫時(shí)，以7(T80°C /h的速度加熱升溫至1190 12001，保溫1.0小時(shí)后，爐內(nèi)軋件進(jìn)行陰面與陽(yáng)面交換位置操作，待均熱爐爐內(nèi)軋件全部陰面與陽(yáng)面交換位置完畢，軋件再保溫I. O小時(shí)后出爐軋制；回爐軋件加熱完畢，陰陽(yáng)面溫度差< 30°C，進(jìn)行熱加工開(kāi)坯，進(jìn)入初軋機(jī)第二次軋制； 4)第二次軋制軋輥預(yù)熱至10(T300°C ;開(kāi)軋溫度1150 12001，終軋溫度> 900°C ;每道次壓下量l(T25mm;軋制道次15道;5)軋件再加熱軋件回爐再加熱的入爐溫度彡950°C，加熱升溫至118(Tll90°C，保溫40分鐘后，爐內(nèi)軋件進(jìn)行陰面與陽(yáng)面交換位置操作，待均熱爐爐內(nèi)軋件全部陰面與陽(yáng)面交換位置完畢，軋件再保溫40分鐘后出爐軋制；再加熱完畢，陰陽(yáng)面溫度差< 30°C，進(jìn)行熱加工開(kāi)坯，進(jìn)入初軋機(jī)第三次軋制；6)第三次軋制開(kāi)軋溫度115(Tl200°C，終軋溫度> 900°C ;每道次壓下量20 45_，軋制道次16道。優(yōu)選地，第二次軋制前，關(guān)閉軋輥的冷卻水，軋輥輥面溫度預(yù)熱到15(T250°C時(shí)；軋件在初軋機(jī)箱型孔軋制時(shí)，軋輥轉(zhuǎn)速2(Γ40轉(zhuǎn)/分。優(yōu)選地，第三次軋制前，關(guān)閉軋輥冷卻水；軋件在初軋機(jī)箱型孔軋制時(shí)，軋輥轉(zhuǎn)速40 80轉(zhuǎn)/分。本發(fā)明實(shí)施奧氏體氣閥鋼5Cr21Mn9Ni4Nb2WN進(jìn)行熱加工開(kāi)坯，金屬成坯率可以達(dá)到82. 7%，噸鋼能源消耗下降大于34%，冶金制造成本降低1000余元/噸。鋼坯表面質(zhì)量良好，內(nèi)材質(zhì)量滿足GB/T12773-2008標(biāo)準(zhǔn)之規(guī)定(見(jiàn)表1)，開(kāi)坯合格率100%。表I 5Cr21Mn9Ni4Nb2WN初軋坯低倍組織
權(quán)利要求
1.一種高負(fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)排氣閥用鋼的鑄錠軋制開(kāi)坯的生產(chǎn)方法，包括如下步驟 1)鑄錠熱送熱裝均熱爐， 鑄錠成分重量百分比為C O. 4 5 O. 55%, Mn 8. 00^10. 00%, Ni3. 50 5. 00%, Cr20.00 22· 00%, N O. 40 0· 60%, W O. 80 1· 50%, Nbl. 80 2· 50%, C+N 彡 O. 90%,其余為 Fe 和不可避免雜質(zhì)；鑄錠入爐溫度60(T90(TC，以5(T80°C /h的速度加熱升溫至115(Tl230°C，保溫5飛小時(shí)，鑄錠陰陽(yáng)面溫度差< 50°C ； 2)第一次軋制 軋輥預(yù)熱至i(KT30(rc溫度；軋制道次1(Γ18道，初軋機(jī)平底孔軋制，每次壓下量10 20mm ; 3)軋件加熱 加熱升溫至115(T123(TC，保溫2 3小時(shí)，軋件陰陽(yáng)面溫度差< 50°C ； 軋件翻身； 4)第二次軋制 軋輥預(yù)熱至10(T30(rC ;開(kāi)軋溫度1150 12001，終軋溫度> 900°C ； 每次壓下量10 25mm ； 5)軋件再加熱 加熱升溫至115(T123(TC，保溫1 2小時(shí)；軋件陰陽(yáng)面溫度差< 50°C ； 6)第三次軋制 開(kāi)軋溫度1150 12001，終軋溫度> 900°C ;每次壓下量2(T45mm。
2.如權(quán)利要求I所述的高負(fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)排氣閥用鋼的鑄錠軋制開(kāi)坯的生產(chǎn)方法，其特征是，第一次軋制時(shí)，軋輥咬入速度1(Γ30轉(zhuǎn)/分。
3.如權(quán)利要求I所述的高負(fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)排氣閥用鋼的鑄錠軋制開(kāi)坯的生產(chǎn)方法，其特征是，所述第二次軋制時(shí)，軋件咬入速度1(Γ30轉(zhuǎn)/分，軋件咬入后軋輥轉(zhuǎn)速1(Γ40轉(zhuǎn)/分。
4.如權(quán)利要求I所述的高負(fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)排氣閥用鋼的鑄錠軋制開(kāi)坯的生產(chǎn)方法，其特征是，所述第三次軋制時(shí)，軋制前關(guān)閉軋輥的冷卻水；軋件在初軋機(jī)箱型孔軋制時(shí)，軋輥轉(zhuǎn)速40 80轉(zhuǎn)/分。
5.如權(quán)利要求I所述的高負(fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)排氣閥用鋼的鑄錠軋制開(kāi)坯的生產(chǎn)方法，其特征是，在步驟I)、步驟3)、步驟5)中，對(duì)鑄錠、或軋件回爐進(jìn)行翻身即陰面與陽(yáng)面交換位置。
6.如權(quán)利要求I所述的高負(fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)排氣閥用鋼的鑄錠軋制開(kāi)坯的生產(chǎn)方法，其特征是，所述鑄錠重量大于I噸。
全文摘要
一種高負(fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)排氣閥用鋼的鑄錠軋制開(kāi)坯的生產(chǎn)方法，包括如下步驟1)錠熱送熱裝均熱爐，鑄錠入爐溫度600~900℃，以50~80℃/h的速度加熱升溫至1150~1230℃，保溫5~6小時(shí)；2)第一次軋制，軋輥預(yù)熱至100~300℃溫度；初軋機(jī)平底孔軋制，每次壓下量10~20mm；3)軋件加熱，加熱升溫至1150~1230℃，保溫2~3小時(shí)；4)第二次軋制，軋輥預(yù)熱至100~300℃；開(kāi)軋溫度1150~1200℃，終軋溫度＞900℃；5)軋件再加熱，加熱升溫至1150~1230℃，保溫1~2小時(shí)；6)第三次軋制，開(kāi)軋溫度1150~1200℃，終軋溫度＞900℃，每次壓下量20~45mm。本發(fā)明采用軋制開(kāi)坯，制造成本低，且可實(shí)施鑄錠全熱送裝入加熱爐，大幅度地降低能源消耗。
文檔編號(hào)B21B37/74GK102921721SQ20121041961
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月26日
發(fā)明者顧新根, 周燦棟, 方靜賢, 張培德, 劉凱, 劉全, 李瀑 申請(qǐng)人:寶鋼特種材料有限公司