CN116254457A - 一种气阀钢用棒材及其制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及合金技术领域，且公开了一种气阀钢用棒材及其制造工艺，包括以下组成元素及各成分的重量百分比含量为：C0.22‑0.28％、Si0.70‑1.30％、Mn0.70‑1.3％、S≤0.02％、P≤0.035％、Cr19.0‑21.0％、Ni9‑11％、W1.8‑2.5％、Mo≤0.30％、余量为Fe，本发明在优化合金元素成分的基础上，协调合金的强度和塑性之间的关系，实现了该镍基高温合金的高强度和高韧性，使得机械性能得到了显著提高，提高了气阀制品的使用寿命；本发明采用先进的中频炉冶炼工艺及电渣工艺，获得的合金成分组织均匀，同时得到高纯精度的合金锭，并通过热锻热轧固溶的方式，制得了热塑性较高的合金棒材；本发明工艺设计合理，安全可靠，获得产品合格率高，避免原料的浪费，便于推广，极大提高市场竞争力。
Description
技术领域
本发明涉及合金技术领域，特别是涉及一种气阀钢用棒材及其制造工艺。
背景技术
是制造各类内燃机的进气阀与排气阀的主要材料之一，主要用于低负荷排气阀、中高负荷进气阀及排气阀杆，工作温度一般在750℃以下。马氏体气阀钢的特点是：碳含量在0.4％以上，同时添加了适量Cr、Si、Mo、V元素(其中，C元素用于提高钢的强度和耐磨性；Cr、Si、Mo、V元素用于提高抗氧化性和热强性)。马氏体气阀钢，一般分成中碳和高碳两类，中碳马氏体气阀钢的碳质量百分比为0.4-0.5％，典型牌号如4Cr9Si2、5Cr8Si2、4Cr9Si3、4Cr10Si2Mo等；高碳马氏体气阀钢的碳质量百分比为0.8-0.9％，典型牌号如85Cr18Mo2V等。
目前现有的气阀钢用棒材合金中杂质P的含量较高，使得合金的脆性偏高，容易出现断裂，并且现有的气阀钢棒机械性能差，得到的气阀制品使用寿命短。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种气阀钢用棒材及其制造工艺。
为达到本发明的目的，本发明的一种气阀钢用棒材，包括以下组成元素及各成分的重量百分比含量为：C0.22-0.28％、Si0.70-1.30％、Mn0.70-1.3％、S≤0.02％、P≤0.035％、Cr19.0-21.0％、Ni9-11％、W1.8-2.5％、Mo≤0.30％、余量为Fe。
优选地，包括以下组成元素及各成分的重量百分比含量为：C0.28％、Si1.30％、Mn1.3％、S0.02％、P0.035％、Cr21.0％、Ni11％、W2.5％、Mo0.30％、余量为Fe。
优选地，包括以下组成元素及各成分的重量百分比含量为：C0.22％、Si0.70％、Mn0.70％、S0.01％、P0.015％、Cr19.0％、Ni9％、W1.8％、Mo0.10％、余量为Fe。
优选地，包括以下组成元素及各成分的重量百分比含量为：C0.245％、Si0.95％、Mn1.0％、S0.01％、P0.015％、Cr19.6％、Ni9.5％、W1.95％、Mo0.10％、余量为Fe。
一种气阀钢用棒材的制造工艺，包括以下步骤：
(1)中频炉冶炼
a、优选纯净材料，配料按照制度烘烤后使用。
b、炉底吹氩正常良好方可生产焊丝钢种。当前一炉严格控制其他元素带入量，确保成分不受影响。
c、底渣:坩埚底部装入的石灰-萤石混合材料,配比萤石:石灰＝2:8以便熔化后覆盖合金液面防止大气的污染,底渣的数量约占合金总量的1％～1.5％。熔化期应以最大功率供电，保持快速熔化，以便缩短熔化时间。熔清调整炉渣保持炉渣完全覆盖合金液面调整炉渣黏度，使具有良好的流动性。
d、扩散脱氧：向渣层表面分批加入矽钙粉，点渣脱氧(用搅拌棒端部轻点渣面矽钙粉，加速还原过程)当渣中氧化物充分还原之后，炉渣由浅绿色转为白色时，开始扩散脱氧过程。要定时进行点渣脱氧，保持白渣直到出钢，炉底吹氩保持大于8分钟，(总脱氧点渣次数不少于20次，出钢前10分钟加入硅钙块、进行沉淀脱氧)，沉淀脱氧用Ni-Mg：0.03％，稀土0.08％出钢前加入钢包中，精炼温度1550℃-1590℃，精炼时间大于40分钟，模具干燥装模吸风抽砂，出钢钢包烧烤暗红内部无残渣，钢包吹氩，浇注Φ220Kg电极，浇铸电极棒后期充分补缩。
(2)电渣
a、电极平头，去除耐材，电极局部修磨，地垫采用萤石粉替代镁砂粉。
b、采用渣系CaF：Al2O3＝70：30，电渣电流根据锭型大小控制；
c、电压50-55V，电流控制在6500A～7500A，
电渣钢锭Φ360，后期充分补缩，钢锭空冷；
(3)锻造
a、锻造加热温度1120～1160℃,锻后空冷；
b、锻造比控制在4以上，锻造规格S＝170*170方棒；
c、方棒探伤检查。
(4)热轧
热轧加热温度1120～1170℃，热轧，保温小时，开轧温度≥1100℃，终轧温度≥900℃。
(5)固溶
棒材固溶温度980～1050℃，保温3.5小时，水冷。
(6)车光
棒材机加工，表面抛磨光亮，进行超声波探伤检查。
采用本发明设计与现有技术相比，具有如下优点：
1.本发明在优化合金元素成分的基础上，协调合金的强度和塑性之间的关系，实现了该镍基高温合金的高强度和高韧性，使得机械性能得到了显著提高，提高了气阀制品的使用寿命。
2.本发明采用先进的中频炉冶炼工艺及电渣工艺，获得的合金成分组织均匀，同时得到高纯精度的合金锭，并通过热锻热轧固溶的方式，制得了热塑性较高的合金棒材。
3.本发明工艺设计合理，安全可靠，获得产品合格率高，避免原料的浪费，便于推广，极大提高市场竞争力。
附图说明
无。
具体实施方式
为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。
实施例1：
一种气阀钢用棒材，包括以下组成元素及各成分的重量百分比含量为：C0.28％、Si1.30％、Mn1.3％、S0.02％、P0.035％、Cr21.0％、Ni11％、W2.5％、Mo0.30％、余量为Fe。
实施例2：
一种气阀钢用棒材，包括以下组成元素及各成分的重量百分比含量为：C0.22％、Si0.70％、Mn0.70％、S0.01％、P0.015％、Cr19.0％、Ni9％、W1.8％、Mo0.10％、余量为Fe。
实施例3：
一种气阀钢用棒材，包括以下组成元素及各成分的重量百分比含量为：C0.245％、Si0.95％、Mn1.0％、S0.01％、P0.015％、Cr19.6％、Ni9.5％、W1.95％、Mo0.10％、余量为Fe。
一种气阀钢用棒材的制造工艺，包括以下步骤：
(1)中频炉冶炼
a、优选纯净材料，配料按照制度烘烤后使用。
b、炉底吹氩正常良好方可生产焊丝钢种。当前一炉严格控制其他元素带入量，确保成分不受影响。
c、底渣:坩埚底部装入的石灰-萤石混合材料,配比萤石:石灰＝2:8以便熔化后覆盖合金液面防止大气的污染,底渣的数量约占合金总量的1％～1.5％。熔化期应以最大功率供电，保持快速熔化，以便缩短熔化时间。熔清调整炉渣保持炉渣完全覆盖合金液面调整炉渣黏度，使具有良好的流动性。
d、扩散脱氧：向渣层表面分批加入矽钙粉，点渣脱氧(用搅拌棒端部轻点渣面矽钙粉，加速还原过程)当渣中氧化物充分还原之后，炉渣由浅绿色转为白色时，开始扩散脱氧过程。要定时进行点渣脱氧，保持白渣直到出钢，炉底吹氩保持大于8分钟，(总脱氧点渣次数不少于20次，出钢前10分钟加入硅钙块、进行沉淀脱氧)，沉淀脱氧用Ni-Mg：0.03％，稀土0.08％出钢前加入钢包中，精炼温度1550℃-1590℃，精炼时间大于40分钟，模具干燥装模吸风抽砂，出钢钢包烧烤暗红内部无残渣，钢包吹氩，浇注Φ220Kg电极，浇铸电极棒后期充分补缩。
(2)电渣
a、电极平头，去除耐材，电极局部修磨，地垫采用萤石粉替代镁砂粉。
b、采用渣系CaF：Al2O3＝70：30，电渣电流根据锭型大小控制；
c、电压50-55V，电流控制在6500A～7500A，
电渣钢锭Φ360，后期充分补缩，钢锭空冷；
(3)锻造
a、锻造加热温度1120～1160℃,锻后空冷；
b、锻造比控制在4以上，锻造规格S＝170*170方棒；
c、方棒探伤检查。
(4)热轧
热轧加热温度1120～1170℃，热轧，保温小时，开轧温度≥1100℃，终轧温度≥900℃。
(5)固溶
棒材固溶温度980～1050℃，保温3.5小时，水冷。
(6)车光
棒材机加工，表面抛磨光亮，进行超声波探伤检查。
本发明在优化合金元素成分的基础上，协调合金的强度和塑性之间的关系，实现了该镍基高温合金的高强度和高韧性，使得机械性能得到了显著提高，提高了气阀制品的使用寿命；本发明采用先进的中频炉冶炼工艺及电渣工艺，获得的合金成分组织均匀，同时得到高纯精度的合金锭，并通过热锻热轧固溶的方式，制得了热塑性较高的合金棒材；本发明工艺设计合理，安全可靠，获得产品合格率高，避免原料的浪费，便于推广，极大提高市场竞争力。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。
Claims (5)
1.一种气阀钢用棒材，其特征在于，包括以下组成元素及各成分的重量百分比含量为：C0.22-0.28％、Si0.70-1.30％、Mn0.70-1.3％、S≤0.02％、P≤0.035％、Cr19.0-21.0％、Ni9-11％、W1.8-2.5％、Mo≤0.30％、余量为Fe。
2.根据权利要求1所述的一种气阀钢用棒材，其特征在于，包括以下组成元素及各成分的重量百分比含量为：C0.28％、Si1.30％、Mn1.3％、S0.02％、P0.035％、Cr21.0％、Ni11％、W2.5％、Mo0.30％、余量为Fe。
3.根据权利要求1所述的一种气阀钢用棒材，其特征在于，包括以下组成元素及各成分的重量百分比含量为：C0.22％、Si0.70％、Mn0.70％、S0.01％、P0.015％、Cr19.0％、Ni9％、W1.8％、Mo0.10％、余量为Fe。
4.根据权利要求1所述的一种气阀钢用棒材，其特征在于，包括以下组成元素及各成分的重量百分比含量为：C0.245％、Si0.95％、Mn1.0％、S0.01％、P0.015％、Cr19.6％、Ni9.5％、W1.95％、Mo0.10％、余量为Fe。
5.一种气阀钢用棒材的制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)中频炉冶炼
a、优选纯净材料，配料按照制度烘烤后使用。
b、炉底吹氩正常良好方可生产焊丝钢种。当前一炉严格控制其他元素带入量，确保成分不受影响。
c、底渣:坩埚底部装入的石灰-萤石混合材料,配比萤石:石灰＝2:8以便熔化后覆盖合金液面防止大气的污染,底渣的数量约占合金总量的1％～1.5％。熔化期应以最大功率供电，保持快速熔化，以便缩短熔化时间。熔清调整炉渣保持炉渣完全覆盖合金液面调整炉渣黏度，使具有良好的流动性。
d、扩散脱氧：向渣层表面分批加入矽钙粉，点渣脱氧(用搅拌棒端部轻点渣面矽钙粉，加速还原过程)当渣中氧化物充分还原之后，炉渣由浅绿色转为白色时，开始扩散脱氧过程。要定时进行点渣脱氧，保持白渣直到出钢，炉底吹氩保持大于8分钟，(总脱氧点渣次数不少于20次，出钢前10分钟加入硅钙块、进行沉淀脱氧)，沉淀脱氧用Ni-Mg：0.03％，稀土0.08％出钢前加入钢包中，精炼温度1550℃-1590℃，精炼时间大于40分钟，模具干燥装模吸风抽砂，出钢钢包烧烤暗红内部无残渣，钢包吹氩，浇注Φ220Kg电极，浇铸电极棒后期充分补缩。
(2)电渣
a、电极平头，去除耐材，电极局部修磨，地垫采用萤石粉替代镁砂粉。
b、采用渣系CaF：Al2O3＝70：30，电渣电流根据锭型大小控制；
c、电压50-55V，电流控制在6500A～7500A，
电渣钢锭Φ360，后期充分补缩，钢锭空冷；
(3)锻造
a、锻造加热温度1120～1160℃,锻后空冷；
b、锻造比控制在4以上，锻造规格S＝170*170方棒；
c、方棒探伤检查。
(4)热轧
热轧加热温度1120～1170℃，热轧，保温小时，开轧温度≥1100℃，终轧温度≥900℃。
(5)固溶
棒材固溶温度980～1050℃，保温3.5小时，水冷。
(6)车光
棒材机加工，表面抛磨光亮，进行超声波探伤检查。
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| CN202111519250.2A CN116254457A (zh) | 2021-12-09 | 2021-12-09 | 一种气阀钢用棒材及其制造工艺 |
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|---|---|---|---|---|
| US5257453A (en) * | 1991-07-31 | 1993-11-02 | Trw Inc. | Process for making exhaust valves |
| KR20140047451A (ko) * | 2012-10-12 | 2014-04-22 | 현대중공업 주식회사 | 선박엔진용 배기밸브 스핀들의 제조방법 |
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2021
- 2021-12-09 CN CN202111519250.2A patent/CN116254457A/zh active Pending
Patent Citations (5)
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