CN1118582C

CN1118582C - 铬－锰－镍－氮系奥氏体耐热钢棒的成型方法

Info

Publication number: CN1118582C
Application number: CN 00110700
Authority: CN
Inventors: 徐世有; 李广声; 范传天; 徐振伟
Original assignee: DALIAN JINHUA SPECIAL STEEL GROUP CORP Ltd
Current assignee: Dalian Huijintai High Science & Technology Co., Ltd.
Priority date: 2000-07-21
Filing date: 2000-07-21
Publication date: 2003-08-20
Anticipated expiration: 2020-07-21
Also published as: CN1335414A

Abstract

一种铬、锰、镍、氮系奥氏体耐热钢棒的成型方法，其轧制采用电弧炉冶炼或经电渣重溶并锻压的方坯，于加热炉中加热后，在轧机上轧制。轧出的钢条在盘圆机上同步卷曲成盘圆、固溶是将盘圆置于加热温度为1110～1180℃连续式固溶炉内处理后水冷。矫直是将盘圆置于矫直机进料辊前部的盘圆固定器上，经矫直机矫直后定尺剪断。最后在无芯磨床上磨制。本发明的产品质量完全达到标准，节省能源、成本低、综合成材率为60～70%。

Description

铬-锰-镍-氮系奥氏体耐热钢棒的成型方法

本发明涉及一种不锈钢棒的热加工、冷加工及热处理等工艺方法。

现阶段汽车等发动机在650～800℃使用的气门材料基本为Cr-Ni-Mn-N系奥氏体耐热钢，其所含成分为碳0.15～0.65％、锰1.5～11.5％、镍1.5～12.5％、铬17～24％，氮0.15～0.6％及少量的钨、钒、铌等。该系钢强度高、高温变形抗力大、耐腐蚀、抗氧化性能优良。目前，国内企业用上述材料生产发动机用的钢棒冷加工定径基本有两种方法，即冷拨和冷轧，其中冷拔的缺点是易出现裂纹和断裂，产品质量很难保证，而经冷轧所得的棒材不仅给后面的热处理操作造成困难，而且钢棒的外部尺寸公差很难达到规定的质量标准。上述两种方法综合成材率基本在40％左右，导致成本很高。

本发明的目的在于提供一种综合成材率高、钢棒内部组织和外部尺寸公差均达到规定质量标准的铬、锰、镍、氮系奥氏体耐热钢棒的成型方法。

本发明的目的可通过以下措施来实现：一种铬、锰、镍、氮系奥氏体耐热钢棒的成型方法，它包括有轧制、固溶、矫直和在无芯磨床上磨制四个工序，其特征在于：

a、轧制：采用电弧炉冶炼或电渣重熔并锻压后的方坯，经予处理后置于加热炉中于1150～1180℃温度加热至保温后置于轧机上轧制，轧出的钢条在盘圆机上与轧制速度同步卷曲，

b、固溶：将盘圆置于加热温度为1110～1180℃的固溶炉内处理8～10分钟后水冷，

c、矫直：将固溶处理后的盘圆置于矫直机进料辊前部的盘圆固定器上，经矫直机扭转矫直后定尺剪断。盘圆在连续式固溶炉内处理。盘圆机其电动机通过减速器与主动皮带轮相连，从动皮带轮中心孔上固定有一根转轴，该置于支架上的转轴一端垂直固定在主动卷盘上，其上设有均布的通孔，它们的圆心到主动卷盘的圆心距离相等，在上述每个通孔中各插有一根垂直于主动卷盘的钢棒，它们的一端为自由端，另一端固定在主动卷盘背面的与之平行的从动卷盘上，上述转轴另一端固定在滚动轴承的内圈上，该滚动轴承通过连接件与直齿条的一端相连，在该齿条上设有与其相啮合的齿轮，该设在两支架轴承内的齿轮轴一端固定有与其垂直的搬杠。另在卷盘侧面的支架上设有导辊。盘圆固定器其底座上设有竖直的轴套，插在轴套内的转轴上端设有放料托盘，该托盘水平的上端面上设有2～4个挡铁。

本发明主要包括有：轧制、固溶、矫直和磨制等四道工序。

一、轧制

采用经电弧炉冶炼或电渣重溶的30公斤以上坯料作为原料，其规格是根据不同的轧机选用不同尺寸的方坯。

1、予处理

首先对坯料扒皮，然后进行酸洗，即用浓度为14～16％的硫酸处理钢坯表面，再用石灰中和钢坯表面的硫酸。

2、加热

将上述钢坯置于加热炉内加热，在1150～1180℃温度下保温，(钢坯入炉温度小于700℃)，确保坯料均热透烧。

3、轧制

采用轧机进行轧制。予先要调整好各道次孔型。因宽展系数大，各道次尺寸取规定的下限值，经道次型铁尺寸稍大于产品的直径，为后续加工留有余量。

4、卷曲

将轧出的钢条在盘圆机上卷曲，其卷曲的速度与轧机轧制速度同步。一个坯料卷成一个盘圆。

二、固溶处理

将盘圆置于固溶炉内处理，其均热区温度1110～1180℃，保温8～10分钟后迅速水冷。

最好采用连续式固溶炉(专利号98238284.7)对上述盘圆进行连续固溶处理。

三、矫直切断

采用矫直机和设在其进料辊前部的可转动盘圆固定器对固溶处理后的盘圆进行冷加工。

盘圆固定器底座上设有竖直的轴套，插在轴套内的转轴上端设有放料托盘，该托盘上端为水平的平面，其上设有为盘固定位的2～4个挡铁。

置于盘圆固定器上的盘圆在矫直机内矫直的过程中，钢条受到一个扭转力的作用，但钢条同时又受到盘圆自身所形成的反向拉应力的作用，在两个力共同作用下，钢条在扭转的同时矫直，形成螺旋形直条，弥补了由于轧制而形成的过度椭圆度而难以磨成圆的缺陷。盘圆矫成直条后定尺剪断。

四、磨制

采用无芯磨床，对矫直后的钢条进行磨削加工。首先磨去钢条螺旋状表面，再按所需规格磨成成品。

本发明相比现有技术具有如下优点：

1、采用本发明的方法制得的产品全部达到内燃机气阀钢棒专用技术标准GB/T12773-91及EMS(美国Eaton公司内部标准)的要求。

2、综合成材率高为60～70％，降低了生产成本。

3、钢坯经轧制后卷成的盘圆可使热处理连续作业，既保证了产品的内在质量，又提高了劳动生产率，大幅度地节省能源和降低成本；又可使钢条进行扭转矫直，保证了产品的外在质量。

图面说明如下：

图1是本发明盘圆机的俯视示意图。

图2是图1的A向视图。

图3是图1的B向视图。

图4a是本发明盘圆固定器的主视示意图。

图4b是本发明盘圆矫直机的主视示意图。

例1

取经电弧炉冶炼和锻压后的30公斤钢种为21-2N的60mm方坯，经砂轮打磨扒皮后，置于浓度为14％、温度为65～70℃硫酸溶液内处理20分钟。取出后再置于含氯化钠10％、氧化钙15％的溶液中进行中和。然后取出干燥。将上述钢坯置于连续式加热炉内加热。钢坯沿滑轨进入温度为1150～1160℃均热区均热后保温30分钟。出炉后进入调整好各道次孔型的横列式350及250轧机进行连续轧制。与此同时钢条在盘圆机上卷曲，其卷曲的速度与轧机轧制速度同步，终轧温度大于800℃。

上述盘圆机如图1所示，其电动机1通过减速器2与主动皮带轮相连。从动皮带轮3中心孔上固定有一根转轴4，该置于支架5上的转轴一端垂直固定在主动卷盘6上，该圆板形主动卷盘上设有12个均布的通孔，它们的圆心到主动卷盘的圆心距离相等。在上述每个通孔中各插有一根垂直于主动卷盘的钢棒7，它们的一端为自由端，另一端固定在主动卷盘背面的与之平行的从动卷盘8上，如图2所示，上述转轴另一端固定在滚动轴承9的内圈上，该滚动轴承通过连接件与直齿条10的一端相连。在该齿条上设有与其相啮合的齿轮11，该设在两支架12轴承内的齿轮轮轴13其一端固定有与之垂直的搬杠14，如图3所示。另在卷盘侧面的支架上设有使钢条有序卷绕的导辊15。该盘圆机的工作过程是：电动机通过减速器及皮带轮驱动从动皮带轮转动，固定在从动皮带轮上的转轴又带动主动卷盘转动，插在主动卷盘通孔内的钢棒也随之转动，其可将由轧机轧成的钢条绕在其上，形成盘圆。当钢条盘绕终止时，转动齿轮轴上的搬杠，齿条则向盘圆一侧移动并驱使主动卷盘外移，于是便将钢棒上的盘圆推下。

将上述盘圆置于连续式固溶炉后部滑轨的滑块上，由推钢机将它们推入炉中并连续前移。盘圆向前行进的同时温度逐渐升高。到达加热段温度为1110～1130℃，经过8分钟出炉，于水槽中冷却。在盘圆两头取样，检查晶粒度为8级、硬度HRC40。将上述经固溶处理后的盘圆置于盘圆固定器上。在图4所示的本发明盘圆固定器的主视示意图中，底座16上设有竖直的轴套，插在轴套内的转轴17上端设有放料托盘18，该托盘上端面上设有2个挡铁19。上述盘圆固定器与矫直机(浙江机床厂制造)的进料辊20相邻。钢条在矫直机中边扭转边矫直。矫直机尾部设切断机构。当矫直的钢条长度为3.5米时即被剪断。经测量矫直后的弯曲度为1mm/m。将上述直钢条置于无芯磨床上研磨，首先磨去钢条螺旋状表面，进一步再将其磨成φ6的钢条。

经检测上述钢条表面质量和尺寸如下表：成品尺寸椭圆度弯曲度表面光洁度(Raμm)φ6mm 0.03mm 1mm/m ≤3.2

例2

取经电弧炉冶炼、电渣重溶和锻压后的65公斤钢种为21-4N+WNb的90mm方坯，重复例1的操作。酸洗是在浓度16％的硫酸中处理30分钟。中和是在含有15％氯化钠、20％氧化钙的溶液中处理。钢坯经1160～1180℃温度均热，保温40分钟。轧机采用500纵列式轧机。固溶采用间断式固溶炉，加热温度为1160～1180℃经过10分钟出炉，迅速水冷。检查晶粒度为9级、硬度HRC25。最终得到的产品经检验其表面质量和尺寸如下表：成品尺寸椭圆度弯曲度表面光洁度(Raμm)φ7.0mm 0.03mm 1mm/m ≤3.2

Claims

1、一种铬、锰、镍、氮系奥氏体耐热钢棒的成型方法，它包括有轧制、固溶、矫直和在无芯磨床上磨制四个工序，其特征在于：

c、矫直：将固溶处理后的盘圆置于矫直机进料辊前部的盘圆固定器上，经矫直机扭转矫直后定尺剪断。

2、根据权利要求1所述的的铬、锰、镍、氮系奥氏体耐热钢棒的成型方法，其特征在于：盘圆在连续式固溶炉内处理。

3、上述铬、锰、镍、氮系奥氏体耐热钢棒成型方法中的盘圆机，其特征在于：盘圆机其电动机通过减速器与主动皮带轮相连，从动皮带轮中心孔上固定有一根转轴，该置于支架上的转轴一端垂直固定在主动卷盘上，其上设有均布的通孔，它们的圆心到主动卷盘的圆心距离相等，在上述每个通孔中各插有一根垂直于主动卷盘的钢棒，它们的一端为自由端，另一端固定在主动卷盘背面的与之平行的从动卷盘上，上述转轴另一端固定在滚动轴承的内圈上，该滚动轴承通过连接件与直齿条的一端相连，在该齿条上设有与其相啮合的齿轮，该设在两支架轴承内的齿轮轴一端固定有与其垂直的搬杠，另在卷盘侧面的支架上设有导辊。

4、上述铬、锰、镍、氮系奥氏体耐热钢棒成型方法中的盘圆固定器，其特征在于：盘圆固定器其底座上设有竖直的轴套，插在轴套内的转轴上端设有放料托盘，该托盘水平的上端面上设有2～4个挡铁。