CN1121925C - 气阀钢小型材生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种气阀钢小型材生产制造工艺,其工艺路线为热轧-温拉-矫直-磨光,并采用涂覆低熔点金属做润滑剂的润滑工艺,使得拉拔道次减面率大幅度提高,最高可达30%以上,并可在拉拔道次间不进行退火、酸洗、碱洗等处理,而进行连拔,提高了成材率,降低了生产成本,提高了产品的表面质量,提高了劳动生产率。
Description
本发明涉及到气阀钢小型材的生产制造工艺。
气阀钢小型材是指直径小于12mm表面经磨光或滚光处理的气阀钢直条材,是主要用于制造小型汽油、柴油发动机进、排气阀的关键材料。目前,常用的气阀钢主要有5Cr21Mn9Ni4N(简称21-4N)、3Cr20Nt11Mo2PB(简称PB钢)和4Cr14Ni14W2Mo(简称双14)等奥氏体型气阀钢和4Cr9Si2及4Cr10Si2Mo等马氏体型气阀钢。由于气阀钢工作在高温、高压、高冲刷和高磨蚀等苛刻条件下,因此具有较高的机械性能和耐腐蚀性能。也正因为于此,气阀钢具有室温下强度高、塑性低、脆性大、冷变形困难、加工硬化明显、裂纹敏感性强等一系列特征,使得气阀钢小型材的生产加工十分困难。
目前,国外通常采用热精轧—矫直—磨光或热精轧—剥皮—滚光矫直的工艺路线生产气阀钢小型材。当然,这都是建立在先进的工装设备和工艺技术的基础上的。国内由于轧制工装设备落后和工艺技术落后,轧材的尺寸公差大,椭圆度大、表面质量差,不可能直接矫直磨光或剥皮滚光矫直,只有在轧制后,增加一道冷拉工艺,使轧材的尺寸公差、椭圆度、表面质量等达到能够直接磨光的要求。另外,国内目前的轧机普遍速度较慢,钢坯经多次轧制后,达到8mm左右时,坯料已经冷却,不能再继续轧制了,因此生产较小规格的气阀钢小型材(如6mm),冷拉工艺还有一个使其外径减小,达到要求的作用。由于气阀钢具有前述基本特征,通常冷拉的道次减面率不大于15%,如超过15%,则可能造成冷拉材表面产生裂纹、拉断、模具开裂等一系列问题。然而,既使以15%的道次减面率冷拉,要生产加工6mm左右的气阀钢小型材,也需要4-5道次的冷拉,而每一道次冷拉后,都需要经过退火、酸洗、碱洗等处理,不仅增加了生产成本,而且大大降低了综合成材率。
本发明提出的气阀钢小型材的生产工艺,根据我国轧制、拉拔等设备的基本情况,采用热轧—温拉—矫直—磨光的工艺路线,以温拉取代冷拉,解决了国内目前生产制造气阀钢小型材的关键技术问题。由于气阀钢在一定温度范围内,硬度降低,塑性增加,使得气阀钢拉拔道次减面率提高到30%,且在拉拔过程中,加工硬化,裂纹敏感性等现象都得到了明显的缓解,在拉拔道次之间,可不进行退火、酸洗、碱洗等处理,而直接连拔。另外,在温拉时,还采用了涂履低熔点金属做润滑剂的润滑工艺,解决了常规润滑工艺在一定温度下包覆困难、润滑失效、润滑剂附着力不强等问题,使得气阀钢的温拉速度进一步提高,道次减面率进一步增加,拉拔材的表面质量进一步提高。经试验验证,采用温拉并用涂履低熔点金属做润滑剂可顺利地拉拔21-4N、PB钢、双14、4Cr9Si2、4Cr10Si2Mo等奥氏体或马氏体型气阀钢小型材,且成材率、劳动生产率、拉拔材的表面质量都有明显的提高。
本发明所述温拉是指在300℃-900℃温度下进行拉拔的生产工艺、常规的拉拔工艺是在室温下进行的,通常称为冷拉。由于气阀钢在室温下,强度高、塑性低、脆性大,加工硬化明显,裂纹敏感性强,因此冷拉变形十分困难。当对被拉拔材料进行加热,并使其达到300℃-900℃时,气阀钢的基本特性发生相应的变化,使得从模具中拉拔时较为容易,道次减面率大幅度提高,且表面质量得到明显改善。温拉时,可采用电感应加热、电接触加热、熔融金属加热和熔融盐加热等方式对被拉拔材料进行加热,并将加热位置,设置在模具进口处,通过调节拉拔速度、加热段长度、加热功率等因素,使得温拉过程能够连续进行。不论采用何种方式进行加热,其加热段长度、加热功率,应易于控制,使被拉拔材的加热温度能随不同的拉拔速度,调节到一个恒定的温度范围。被拉拔材料的加热温度应控制在300℃-900℃视被拉拔材料的材质不同而不同,以使被拉拔材料既有较好的塑性,而又有一定的强度能承受拉拔张力为宜。一旦加热温度确定后,应将其恒定在±5℃的范围内。由于采用了温拉技术,拉拔后的材料不再需要进行退火、酸洗、碱洗等处理,可直接进行下一道次的温拉。根据最终产品尺寸规格的不同,从轧材到矫直磨光材的拉拔道次也不同。但不论进行多少道次的拉拔、温拉工艺总是可以不进行中间处理,而直接连续拉拔。
采用温拉技术后,原有的滑滑剂及润滑工艺存在着包覆困难、润滑失效、润滑剂附着力不强等问题。这是因为原有的润滑剂及润滑工艺大都是在常温下工作的,提高了温度后就可能不适应。为解决此问题,本发明提出涂覆低熔点金属作润滑剂的润滑工艺,解决了润滑剂附着力不强、包覆困难、润滑失效等问题。低熔点金属的涂覆可采用化学镀、电镀、熔融浸涂、置换沉淀等方法进行,涂覆的材料可以是铜、锌、锡等。以涂覆层均匀,附着力强,不易脱离等为宜,涂覆层的厚度可控制在5μ-0.5mm范围内,以10μ-50μ为宜。
下面以一实例对本发明做进一步的说明。
材质:5Cr21Mn9Ni4N(21-4N)
轧材规格:8mm
成品材规格:6mm
温拉温度:650℃±5℃
加热方式:电接触加热
拉拔道次及减面率:
润滑方式:电解镀铜20μm
轧材经固溶处理后,进行酸洗、洗掉轧材表面的污物及氧化皮,然后进行电解镀铜,达到规定的厚度后,冲洗掉表面的酸液,轧尖,然后进行温拉,在本实例中,从8mm拉到6.2mm,进行了两道次的拉拔,减面率分别为19.0%和25.9%,拉到6.2mm后再进行退火处理,然后矫直、磨光,磨削量为0.2mm,磨光后进行外观检验和机械性能检验,产品质量达到国家标准要求。
从本实例可以看出,采用本工艺减少了拉拔道次,减少了拉拔道次间的退火、碱洗、酸洗等处理工艺,提高了成材率,提高了表面质量,提高了劳动生产率,显然是切实可行的。
Claims (6)
1、一种气阀钢小型材的生产工艺,用于生产直径小于Ф12mm的气阀钢磨光直条材,采用热轧—拉拔—矫直—磨光的工艺过程,其特征为:拉拔的温度范围是300℃至900℃,在直条材的外表涂覆低熔点金属做润滑剂。
2、根据权利要求1所述生产工艺,其特征为温拉材的加热方式可采用电感应加热、电接触加热、熔融金属加热或熔融盐加热。
3、根据权利要求1所述生产工艺,其特征为低熔点金属的涂覆可采用化学镀、电镀、熔融浸涂或置换沉淀的方法进行。
4、根据权利要求1所述生产工艺,其特征为涂覆的低熔点金属可以是铜、锌或锡。
5、根据权利要求1所述生产工艺,其特征为低熔点金属的涂覆层厚度为5μ-0.5mm。
6、根据权利要求1所述生产工艺,其特征为该工艺可生产5Cr21Mn9Ni4N、3Cr20Ni11Mo2PB或4Cr14Ni14W2Mo奥氏体型气阀钢,或4Cr9Si2或4Cr10Si2Mo马氏体型气阀钢。
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