马氏体内燃机气阀用钢的冶炼方法
【专利摘要】本发明公开了一种马氏体内燃机气阀用钢的冶炼方法，包括以下步骤：（1）感应炉熔炼含铬合金料得到合金母液，电弧炉熔炼废钢得到钢水；（2）将上述（1）中合金母液兑入电弧炉出钢钢包内；（3）兑钢后的钢水进入LF站精炼，进行脱氧脱硫、成分微调操作，成分合格后出钢；（4）LF精炼出钢后入VD站进行真空脱气操作，然后出钢进行浇注，冷却后脱模得到钢锭。采用该方法生产合金元素烧损率低，合金回收率高，原料选择范围大。
【专利说明】马氏体内燃机气阀用钢的冶炼方法
[0001]【技术领域】
本发明属于钢铁冶炼【技术领域】，特别是涉及国家标准GB/T12773-2008中牌号为:40Crl0Si2Mo、42Cr9Si2、45Cr9Si3、51Cr8Si2马氏体型内燃机气阀用钢的一种冶炼方法。
[0002]【背景技术】
我国内燃机气阀钢的开发与生产是随着内燃机的不断推陈出新而发展的。内燃机包括柴油机和汽油机，主要应用于拖拉机、船舰、摩托车、汽车、内燃机车、坦克、工程机械、石油钻机等，内燃机俗称机动车辆的心脏，而气阀又是内燃机的重要组成部件。近年来，随着内燃机参数的不断提高，使得气阀钢的工作温度提高、承受应力增大、燃气腐蚀严重、气阀锥面磨损加速，气阀工况越来越苛刻，用户要求性能好且价格便宜的气阀，从而推动了气阀钢的迅速发展。
[0003]据钢的组织特性可将气阀钢分为马氏体和奥氏体两种类型的气阀钢，其中马氏体气阀钢又可分为:(1)、中碳马氏体气阀钢，如4Cr9Si2、5Cr8Si2、4Cr9Si3、4CrlOSi2Mo等；(2)高碳马氏体气阀钢，如 XB (8Cr20Si2Ni) ,MF811 (9Crl8W2VRE)、9Crl8Mo2V 等。
[0004]气阀中进气阀通常工作在400°C以下，而排气阀则工作在500_850°C的高温燃气腐蚀环境中，要求要有 足够的高温强度、塑性、硬度和良好的抗腐蚀性能。马氏体型气阀钢一般作为中型、重型柴油机的进气阀以及一些农用负荷不高的内燃机排气阀的材料，目前我国气阀钢整体处在世界中等发展水平，马氏体气阀钢钢号也有由原来的3个牌号发展到现在的7个牌号，但是部分钢材质量不稳地，气阀钢由于国内市场需求量小，而其生产加工工序繁琐，所以气阀钢很大一部分都是由一些生产规模不是很大的钢厂生产，随着技术的不断进步，马氏体气阀钢在长期的发展之中采取的冶炼工艺有以下3种:1、感应炉熔炼工艺。
[0005]2、感应炉一LF钢包精炼炉一真空抽气(VD)工艺。3、电炉一LF钢包精炼炉一真空抽气(VD)工艺。以上三种工艺中，前一种由于缺乏炉外精炼手段，生产出的钢材材质较差已很少采用，后两种工艺基本上都能达到合格的材质要求，也是气阀钢冶炼中采用较多的两种工艺，但是后两种工艺也有各自的技术上的缺陷。感应炉一LF钢包精炼炉一真空抽气(VD)工艺中对于原料的要求较为苛刻，主要采用的是马氏体钢种返回料，再经过LF钢包精炼炉成分微调达到合格的化学成分后浇注。电炉一LF钢包精炼炉一真空抽气(VD)工艺中，由于马氏体钢中含铬较高(约9%左右)，电炉吹炼中合金元素铬易氧化烧损较为严重，增加了冶炼成本。
[0006]
【发明内容】
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种合金元素烧损率低，合金回收率高，原料选择范围大的马氏体内燃机气阀用钢的冶炼方法。
[0007]本发明是通过如下技术方案来实现的:
马氏体内燃机气阀用钢的冶炼方法，包括以下步骤:
(1)感应炉熔炼含铬合金料得到合金母液，电弧炉熔炼废钢得到钢水；
(2)将上述(I)中合金母液兑入电弧炉出钢钢包内，根据冶炼成分要求保证兑钢后C、P的质量百分比不会超出国家标准GB/T12773-2008范围；
(3)兑钢后的钢水进入LF站精炼，进行脱氧脱硫、成分微调操作，使钢水化学成分在国家标准GB/T12773-2008范围内，成分合格后出钢；
(4)LF精炼出钢后入VD站进行真空脱气操作，然后出钢进行浇注，冷却后脱模得到钢锭。
[0008]上述步骤中(I)中，所述的含铬合金料为:高碳铬铁、含铬不锈钢或气阀钢返回料以及它们的混合料；所述的含铬合金料中C质量百分比≤0.5%，P质量百分比≥0.040% ;所述的含铬合金全熔后，温度> 1560°C出钢。
[0009]所述的步骤(1)中电弧炉冶炼控制C≤0.10%、P≤0.02%,温度≥1600°C时无渣出钢。
[0010]所述的步骤(3)中进入LF炉成分C质量百分比< 0.03%，温度≥1560°C出钢。
[0011]所述的步骤(4)中进入VD站后，保持在真空度67Pa不小于10分钟后，温度高于液相线40°C出钢。
[0012]本发明利用感应炉熔炼合金，合金回收率高，有效的解决了金属元素的烧损高的问题；电弧炉熔炼废钢；再将二者进行兑钢处理，得到化学成分合格的钢水，最后进行浇注成铸坯。本发明也可以将钢水兑入感应炉出合金母液钢包内或兑入同一钢包内。所述的含铬合金料中C、P含量不能过高，防止 兑钢后C、P含量超标；进入LF炉成分C含量控制低于国标成分下限0.03，防止冶炼过程中电极增碳。步骤(4)中进入VD站后，保持在真空度67Pa大于等于10分钟后温度高于液相线40°C出钢，未具体说明温度范围，因为马氏体气阀钢钢种有几种，各钢种的液相线温度也不一样，所以浇注温度也不一样，液相线是指钢从液态转化为固态的温度。
[0013]本发明与现有技术相比具有以下有益效果:
1)合金回收率高，利用感应炉冶炼可得到含较高合金元素的合金母液；
2)原料的选择范围大，配料时可以将富含铬的合金如高碳铬、低碳铬、以及含铬较高的返回料等搭配入感应炉熔炼，电弧炉冶炼废钢得到低磷钢水后兑钢即可。
【专利附图】
【附图说明】
图1为本发明实施例的工艺流程图。
[0014]【具体实施方式】
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
[0015]实施例一:
45Cr9Si3马氏体气阀钢的冶炼:
1)、45Cr9Si3钢的化学成分见表1
表145Cr9Si3钢的化学成分
【权利要求】
1.马氏体内燃机气阀用钢的冶炼方法，包括以下步骤: (1)感应炉熔炼含铬合金料得到合金母液，电弧炉熔炼废钢得到钢水； (2)将上述(I)中合金母液兑入电弧炉出钢钢包内，根据冶炼成分要求保证兑钢后C、P的质量百分比不会超出国家标准GB/T12773-2008范围； (3)兑钢后的钢水进入LF站精炼，进行脱氧脱硫、成分微调操作，使钢水化学成分在国家标准GB/T12773-2008范围内，成分合格后出钢； (4)LF精炼出钢后入VD站进行真空脱气操作，然后出钢进行浇注，冷却后脱模得到钢 锭。
2.根据权利要求1所述的马氏体内燃机气阀用钢的冶炼方法，其特征在于:上述步骤中(I)中，所述的含铬合金料为:高碳铬铁、含铬不锈钢或气阀钢返回料以及它们的混合料；所述的含铬合金料中C质量百分比≤0.5%，P质量百分比≤0.040% ;所述的含铬合金全熔后，温度≥1560°C出钢。
3.根据权利要求1或2所述的马氏体内燃机气阀用钢的冶炼方法，其特征在于:所述的步骤(1)中电弧炉冶炼控制C≤0.10%、P≤0.02%，温度≥1600°C时无渣出钢。
4.根据权利要求1或2所述的马氏体内燃机气阀用钢的冶炼方法，其特征在于:所述的步骤(3)中进入LF炉成分C质量百分比< 0.03%，温度≥1560°C出钢。
5.根据权利要求3所述的马氏体内燃机气阀用钢的冶炼方法，其特征在于:所述的步骤(3)中进入LF炉成分C质量百分比< 0.03%，温度≥1560°C出钢。
6.根据权利要求1或2所述的马氏体内燃机气阀用钢的冶炼方法，其特征在于:所述的步骤(4)中进入VD站后，保持在真空度67Pa不小于10分钟后，温度高于液相线40°C出钢。
7.根据权利要求3所述的马氏体内燃机气阀用钢的冶炼方法，其特征在于:所述的步骤(4)中进入VD站后，保持在真空度67Pa不小于10分钟后，温度高于液相线40°C出钢。
8.根据权利要求4所述的马氏体内燃机气阀用钢的冶炼方法，其特征在于:所述的步骤(4)中进入VD站后，保持在真空度67Pa不小于10分钟后，温度高于液相线40°C出钢。
9.根据权利要求5所述的马氏体内燃机气阀用钢的冶炼方法，其特征在于:所述的步骤(4)中进入VD站后，保持在真空度67Pa不小于10分钟后，温度高于液相线40°C出钢。
【文档编号】C21C7/072GK103667600SQ201210356142
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月24日 优先权日:2012年9月24日
【发明者】张国富, 叶刚, 涂玉国, 柯红什, 夏友春, 王冶芳 申请人:江苏鑫悦汽车零部件有限公司, 江苏申源特钢有限公司