CN111187934A

CN111187934A - Gh4080a线棒材的生产方法

Info

Publication number: CN111187934A
Application number: CN201911375113.9A
Authority: CN
Inventors: 连轶博; 高欣; 魏志刚; 宋威
Original assignee: Sinomach Metal Jiangsu Co ltd
Current assignee: Sinomach Metal Jiangsu Co ltd
Priority date: 2019-12-27
Filing date: 2019-12-27
Publication date: 2020-05-22
Anticipated expiration: 2039-12-27
Also published as: CN111187934B

Abstract

本发明公开了一种GH4080A线棒材的生产方法，通过进行配料→真空感应冶炼→电渣重熔→锻造工艺→热轧工艺→冷加工工艺的工艺流程，使得GH4080A线帮材的整个生产过程中可控制性好、生产效率高、成本投入少、锻造稳定、成品率高，且得到的GH4080A线棒材具有良好的组织、性能及纯净度。

Description

GH4080A线棒材的生产方法

技术领域

本发明涉及特种合金材料的加工及其制造技术领域，具体为一种GH4080A线棒材的生产方法。

背景技术

同GH4080A属通过添加铝、钛、碳等元素达到时效硬化的、由Ni-Cr组成的镍基高温合金，使用温度可达815℃。在高温下具有良好的强度和非常优异的耐腐蚀性能以及抗氧化性能，被广泛应用于制造燃气机轮组件(如叶片，环形件，盘)、汽车排气阀等。

近年来，随着内燃机向大功率、低能耗、长寿命、低成本的方向发展，进而对气门材料，尤其是排气门材料，提出了更高的要求，需要良好的高温力学性能、高温抗氧化、耐腐蚀、耐磨性、组织稳定性以及良好的加工性能。

GH4080A在国家标准GB/T 12773-2008《内燃机气阀用钢及合棒材》中化学成分规定如下:C％:0.04-0.10,Si％≤1.0,Mn％≤1.00,P％≤0.02,S％≤0.015,Cr％:18.0-21.0,Cu％≤ 0.2,Al％:1.0-1.8,Ti％:1.8-2.7,Fe％≤1.50,Co％≤2.0，B≤0.008,Ni％:余量，它以镍-铬为基体，添加Al、Ti形成γ′相弥散强化的高温合金，使用温度700-800℃，在650-850℃ 具有优良的抗蠕变性能和抗氧化性能,在高温使用时比21-4NWNb具有明显优势，适制造螺栓、排气阀，主要应用于高档汽车、船舶、坦克等汽油机和柴油机的排气阀等。

由于该材料合金元素含量高，高Al、高Ti，材料热加工温度区间小，整个生产制造难度大，电渣锭与真空感应棒表面质量比较差，中心收孔很深，成材率低，偏析严重，热加工工艺控制稍有不当很容易出现开裂(面裂、角裂)等缺陷，导致产品报废，电渣锭与真空感应棒易不达标，原料投入量大，成本高。目前国内该材料线棒材仅有少数产家能生产，而且产品成材率低、成本高且质量不稳定，整个工艺过程中可控性差，成品率越低。因此很难向市场大批量供货，无法满足国内对高端气阀用钢的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种GH4080A线棒材的生产方法，以解决上述背景技术中提及的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种GH4080A线棒材的生产方法，包括如下步骤：

(1)进行配料：配料包括增碳剂、金属铬原料、金属镍原料、金属铝原料、金属钛原料、硼铁原料；

(2)真空感应冶炼：将金属铬、金属镍装入真空感应熔炉，增碳剂随炉加入，抽空至40Pa以下；第一次精炼温度控制在1540℃±10℃，精炼时间为45min，第一次精炼期末真空度低于5Pa；第一次精炼结束加入Al、Ti、Nb、Ce、B、Zr，搅拌化清，进行第二次精炼，第二次精炼温度控制在1480℃±10℃，精炼时间为30min，第二次精炼期末真空度低于3Pa；取样分析成分，成分合格充Ar气25000Pa后加入Ni-Mg，搅拌化清，控制出钢温度1500℃±10℃，不断流浇注，浇铸制得真空感应锭；

(3)电渣重熔：首先对真空感应锭进行修磨，清除表面缺陷形成感应电极，然后将感应电极与辅助电极焊接在一起装入电渣重熔炉，进行电渣重熔，投入的预熔渣系成分包括CaF2、Al2O3、CaO、MgO、Ti02重熔得到电渣锭；

(4)锻造工艺：对电渣锭进行锻造，第一火次锻造加热温度为1160℃±10℃，开锻温度为1020℃±20℃，终锻温度为900℃以上，锻造每次下压量控制在30-50(mm)，锻造得到方坯；

(5)热轧工艺：将方坯进行热轧，热轧加热温度为1170℃±10℃，开轧温度大于1080℃，公差为±0.5mm，热轧后方坯晶粒度≥9级；

(6)冷加工工艺：对热轧后的方坯依次进行盘圆软化固溶、润滑、拉丝、成品固溶、矫直、研磨；盘圆软化固溶温度为1000℃±10℃，保温1h，软化材料抑制晶粒度长大；润滑干燥后进行拉丝，拉丝变形量大于30％，大变形量打碎晶粒；成品固溶温度为1060℃ ±10℃，保温1h；矫直前采用润滑油润滑防止矫直过程中划伤，矫直后线棒采用绿碳砂轮研磨确保表面光滑，研磨道次余量控制在0.5mm以内。

优选的，所述步骤(3)中，在将感应电极与辅助电极焊接之前，对感应电极进行烘烤，烘烤温度600℃，烘烤4h，能够有效防止感应电极受潮，保证电渣重溶工艺的稳定性和质量。

优选的，所述步骤(3)中，预熔渣系配比为CaF2:Al2O3:CaO:MgO:Ti02＝49:24:19:5:3；重熔电流7000-7500A，电压35-40V，熔速控制在4.3-4.5kg/min。渣系配比中添加TiO2，能够有效保证Ti的含量。

优选的，所述步骤(3)中，电渣起弧前，先预充Ar2，结晶器内氧含量低于1％后开始起弧。

优选的，所述步骤(4)中，锻造采用从中间向端部锻造，每一火次先将一端锻造成型，另一头回炉加热，锻造成型端至于炉外，锻造完毕后两头进行倒角，方便后续轧钢。传统的电渣锭采用从端部向中间的锻造方式，导致电渣锭端部缺陷蔓延导致中心裂纹缺陷产生，增加了报废量，而采用上述锻造方式，可有效避免上述缺点，提高锻造成品率。

优选的，所述步骤(4)中，将

电渣锭逐渐锻造为240方、180方、100方，每锻造一个道次均需要2个火次，锻造得到100mm×100mm方坯。采用上述多道次、少形变量的锻造工艺，可有效提高锻造成品率，提高晶粒度，降低方坯缺陷率。

优选的，锻造过程中出现缺陷时，停止进一步锻造，将缺陷部位修磨或者切除。

优选的，所述步骤(4)中，还包括锻方工艺：将100方方坯先进行修磨，去除表面缺陷；修磨完成后，对100方进行下料，下料重量控制在22-28kg；锻造加热温度为1170℃ ±10℃，开锻温度1050℃±20℃，终锻温度850℃以上，锻造得到45mm×45mm方坯。

优选的，所述步骤(4)中，方坯冷却后进行UT探伤和打磨处理，锻造后方坯晶粒度≥10级。

优选的，所述步骤(6)中，拉丝磨具每道次进行检查修磨。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明采用特定的渣系配比，能够有效保证Ti的含量；

(2)本发明的锻造工艺解决传统电渣锭锻造过程中端部缺陷容易蔓延至中心导致裂纹缺陷产生的问题，可有效降低缺陷率，提高锻造成品率；

(3)本发明上述步骤不可分割、配合紧密才使得GH4080A线帮材的整个生产过程中可控制性好、生产效率高、成本投入少、锻造稳定、成品率高，且得到的GH4080A线棒材具有良好的组织、性能及纯净度等。

附图说明

图1为本发明中经过锻造工艺的方坯的晶粒度图；

图2为本发明中成品的晶粒度图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

生产GH4080A合金

线材。其工艺流程为：配料→真空感应冶炼→电渣重熔→锻造开坯→热轧→盘圆软化固溶→冷拉→成品固溶→矫直-研磨-检验。

1、进行配料：配料包括增碳剂、金属铬原料、金属镍原料、金属铝原料、金属钛原料、硼铁原料；

2、真空感应冶炼：将金属铬、金属镍装入真空感应熔炉，增碳剂随炉加入，抽空至40Pa以下；第一次精炼温度控制在1540℃±10℃，精炼时间为45min，第一次精炼期末真空度低于5Pa；第一次精炼结束加入Al、Ti、Nb、Ce、B、Zr，搅拌化清，进行第二次精炼，第二次精炼温度控制在1480℃±10℃，精炼时间为30min，第二次精炼期末真空度低于3Pa；取样分析成分，如需补料，按第二次精炼操作，成分合格充Ar气25000Pa后加入 Ni-Mg，搅拌化清，控制出钢温度1500℃±10℃，钢水成分为：

C％:0.064,Si％:0.078,Mn％:0.0043,P％:0.005,S％:0.0012,Cr％:19.91,Cu％:0.0038,Al％:1.6 4,Ti％:2.52,Fe％≤0.45,Co％≤0.045，B≤0.0042,Ni％:75.27，不断流浇注，浇铸制得真空感应锭，该真空感应锭为

重约1605kg；

3、电渣重熔：首先对真空感应锭进行修磨，清除表面缺陷形成感应电极，然后将感应电极与辅助电极焊接在一起装入电渣重熔炉，使用预熔渣系配比 CaF2:Al2O3:CaO:MgO:Ti02＝49:24:19:5:3进行电渣重熔，采用固渣起弧方式，电渣起弧前，先预充Ar2，结晶器内氧含量低于1％后开始起弧，重熔电流7000-7500A，电压35-40V，熔速控制在4.3-4.5kg/min，得到约1523kg电渣锭，经电渣后主要成分为：

C％:0.065,Si％:0.082,Mn％:0.0043,P％:0.0047,S％:0.0011,Cr％:19.91,Cu％:0.0038,Al％:1. 62,Ti％:2.15,Fe％≤0.45,Co％≤0.045，B≤0.0042,Ni％:75.66。

4、锻造工艺：对电渣锭进行锻造，第一火次锻造加热温度为1160℃±10℃，开锻温度为1020℃±20℃，终锻温度为900℃以上，锻造每次下压量控制在30-50(mm)，锻造采用从中间向端部锻造，每一火次先将一端锻造成型，另一头回炉加热，锻造成型端至于炉外，锻造完毕后两头进行倒角，方便后续轧钢。将

电渣锭逐渐锻造为240方、180 方、100方，每锻造一个道次均需要2个火次，锻造得到100mm×100mm方坯；之后锻方步骤：对100方方坯先进行修磨，去除表面缺陷；修磨完成后，对100方方坯进行下料，下料重量控制在22-28kg；锻造加热温度为1170℃±10℃，开锻温度1050℃±20℃，终锻温度850℃以上，锻造得到45mm×45mm方坯；方坯冷却后进行UT探伤和打磨处理，锻造后方坯晶粒度≥10级。

5、热轧工艺：将方坯进行热轧，热轧加热温度为1170℃±10℃，开轧温度大于1080℃，公差为±0.5mm，热轧后方坯晶粒度≥9级；

6、冷加工工艺：对热轧后的方坯依次进行盘圆软化固溶、润滑、拉丝、成品固溶、矫直、研磨；盘圆软化固溶温度为1000℃±10℃，保温1h，软化材料抑制晶粒度长大；润滑干燥后进行拉丝，拉丝变形量大于30％，大变形量打碎晶粒；成品固溶温度为1060℃ ±10℃，保温1h；矫直前采用润滑油润滑防止矫直过程中划伤，矫直后线棒采用绿碳砂轮研磨确保表面光滑，研磨道次余量控制在0.5mm以内,最后得到

线材，产品性能结果如下：

1.产品成材率

冶炼	锻造	热轧	冷拉	检测	综合
						92％	90％	99％	86％	96％	67.68％

本发明的综合成材率能达到67.68％，明显高于传统的综合成材率58％。

2.成品固溶产品性能

3.时效产品性能

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，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，各实施例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。

Claims

1.GH4080A线棒材的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：

(2)真空感应冶炼：将金属铬、金属镍装入真空感应熔炉，增碳剂随炉加入，抽空至40Pa以下；第一次精炼温度控制在1540℃±10℃，精炼时间为45min，第一次精炼期末真空度低于5Pa；第一次精炼结束加入Al、Ti、Nb、Ce、B、Zr，搅拌化清，进行第二次精炼，第二次精炼温度控制在1480℃±10℃，精炼时间为30min，第二次精炼期末真空度低于3Pa；取样分析成分，成分合格充Ar气25000Pa后加入Ni-Mg，搅拌化清，控制出钢温度1500℃±10℃，不断流浇铸，制得真空感应锭；

(3)电渣重熔：首先对真空真空感应锭进行修磨，清除表面缺陷形成感应电极，然后将感应电极与辅助电极焊接在一起装入电渣重熔炉，进行电渣重熔，投入的预熔渣系成分包括CaF2、Al2O3、CaO、MgO、Ti02重熔得到电渣锭；

(6)冷加工工艺：对热轧后的方坯依次进行盘圆软化固溶、润滑、拉丝、成品固溶、矫直、研磨；盘圆软化固溶温度为1000℃±10℃，保温1h；润滑干燥后进行拉丝，拉丝变形量大于30％；成品固溶温度为1060℃±10℃，保温1h；矫直前采用润滑油润滑防止矫直过程中划伤，矫直后线棒采用绿碳砂轮研磨确保表面光滑，研磨道次余量控制在0.5mm以内。

2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述步骤(3)中，在将感应电极与辅助电极焊接之前，对感应电极进行烘烤，烘烤温度600℃，烘烤4h。

3.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述步骤(3)中，预熔渣系配比为CaF2:Al2O3:CaO:MgO:Ti02＝49:24:19:5:3；重熔电流7000-7500A，电压35-40V，熔速控制在4.3-4.5kg/min。

4.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述步骤(3)中，电渣起弧前，先预充Ar2，结晶器内氧含量低于1％后开始起弧。

5.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述步骤(4)中，锻造采用从中间向端部锻造，每一火次先将一端锻造成型，另一头回炉加热，锻造成型端至于炉外，锻造完毕后两头进行倒角，方便后续轧钢。

6.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述步骤(4)中，将

电渣锭逐渐锻造为240方、180方、100方，每锻造一个道次均需要2个火次，锻造得到100mm×100mm方坯。

7.根据权利要求6所述的生产方法，其特征在于，所述步骤(4)中，还包括锻方步骤：对100方方坯先进行修磨，去除表面缺陷；修磨完成后，对100方方坯进行下料，下料重量控制在22-28kg；锻造加热温度为1170℃±10℃，开锻温度1050℃±20℃，终锻温度850℃以上，锻造得到45mm×45mm方坯。

8.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述步骤(4)中，方坯冷却后进行UT探伤和打磨处理，锻造后方坯晶粒度≥10级。

9.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述步骤(6)中，拉丝磨具每道次进行检查修磨。