专利名称：气阀钢轧制开坯的生产方法
技术领域：
本发明涉及奥氏体或马氏体型耐热钢的制备领域，尤其适用于内燃机进、排气阀用耐热钢的生产方法。
背景技术：
气阀钢型材是指表面经磨光或滚光处理的棒材，是主要用于制造汽油、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5Cr21Mn9N14N(简称21-4N)、3Cr20Ni11Mo2PB(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。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，坯料已经冷却，不能再继续轧制了，因此生产气阀钢型材，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，也需要多道次的冷拉，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，并影响了钢材的内部质量。
目前，气阀钢生产基本上采用“冶炼铸锭——锻压开坯”的传统生产工艺；≤200Kg的冶金模铸锭(主要是解决碳化物不均匀问题而作的考虑)，经2-3个火次的锻造，才能完成135方mm、55方mm规格的热加工开坯，生产周期长、成本高。
发明内容
本发明开发一种气阀钢轧制开坯的生产方法，用轧机代替锻压机进行热加工开坯，轧制出合格的气阀钢钢坯，解决了气阀钢生产周期长、金属成坯率低的问题，大大降低冶金制造的生产成本，满足用户要求和市场需要。
本发明提供的气阀钢轧制开坯的生产方法，采用“连续加热炉加热钢锭+轧机一火轧制”的热加工开坯工艺，生产气阀钢钢坯(1)、热加工开坯一火轧制要求(A)连续加热炉加热钢锭，钢锭重量30-60Kg；(B)钢锭进入预热区，入炉温度≤300℃，保温100-150分钟；(C)顶钢机将钢锭推向中温区，温度为700-900℃，保温20-40分钟；(D)钢锭进入高温区，温度为1180-1200℃，保温30-160分钟，保温期间，将钢锭进行翻身，减小钢锭阴阳面温度差；(E)钢锭阴阳面温度差≤20℃，才能进行热加工开坯，进入轧机一火轧制；(2)、轧机热加工开坯要求(A)轧制前，先关闭轧辊的冷却水，轴瓦的冷却水适当关小，且避免轴瓦的冷却水飞溅到辊身；按排其它钢锭先轧制4-6支，轧辊预热至100-200℃温度，允许轧制气阀钢；(B)轧机轧辊速度以爬行执行(类似压路机压实路面形式破碎钢锭铸态的柱状晶，最大限度地降低轧辊对轧件的拉应力)，轧辊速度≤20转/分；(C)钢锭的开轧温度≥1150℃，终轧温度≥1020℃，一火次压下规程道次10-18道；(D)钢锭在前8道次的轧机平底孔轧制时，严格控制延伸率与表面展宽量，压下量≤20mm，且保持一个方向的轧制。
和现有技术相比，本发明具有下列优点
1、工艺简单、可操作性强，生产组织便捷；2、生产周期大大缩短；3、金属成坯率大大提高；4、冶金制造成本大大降低。
具体实施方案某特钢公司实施本发明专利，采用连续加热炉加热钢锭(锭重40Kg)+轧机(400轧机)一火轧制的热加工开坯，生产气阀钢钢坯(55×55mm)。轧机一火轧制时，(A)钢锭进入预热区，入炉温度300℃，保温120分钟；(B)顶钢机将钢锭推向中温区，温度为800℃，保温30分钟；(C)钢锭进入高温区，在1180-1200℃的温度下，钢锭保温60分钟后进行翻身，减小钢锭阴阳面温度差，翻过身的钢锭再保温10分钟；(D)钢锭阴阳面温度差≤20℃，才能进行热加工开坯，进入轧机一火轧制；轧机热加工开坯时，(A)轧制前，先关闭轧辊的冷却水，轴瓦的冷却水适当关小，且避免轴瓦的冷却水飞溅到辊身；安排其它钢锭先轧制5支，使轧辊预热温度达160℃；(B)轧机轧辊速度以爬行执行，轧辊速度≤20转/分；(C)钢锭的开轧温度1150℃，终轧温度1020℃，一火压下规程道次13道；(D)钢锭在前8道次的轧机平底孔轧制时，严格控制延伸率与表面展宽量，压下量10-20mm(类似压路机压实路面形式破碎钢锭铸态的柱状晶，最大限度地降低轧辊对轧件的拉应力)，且保持一个方向的轧制。
实施本发明专利对气阀钢进行热加工开坯，具有工艺简单、生产组织便捷、冶金制造成本低的特点，与传统的“冶炼铸锭—锻压开坯”生产工艺相比，生产周期缩短5倍以上，金属成坯率92％以上，冶金制造成本降低300元/吨钢以上；由55方mm气阀钢(轧机热加工开坯生产)制成的Φ12mm成品材，其内材质量均满足GB/T12773-1991标准之规定(见表一、表二)，符合产品质量要求，钢坯表面质量优于锻压开坯，钢锭开坯、成材合格率100％，经济效益显著。
轧坯的金属成坯率、低倍质量表1
Φ12mm成品材低倍质量和退火硬度测试结果表2
权利要求
1.气阀钢轧制开坯的生产方法，其特征是采用“连续加热炉加热钢锭+轧机一火轧制”的热加工开坯工艺，生产气阀钢钢坯(1)、热加工开坯一火轧制要求(A)连续加热炉加热钢锭，钢锭重量30-60Kg；(B)钢锭进入预热区，入炉温度≤300℃，保温100-150分钟；(C)顶钢机将钢锭推向中温区，温度为700-900℃，保温20-40分钟；(D)钢锭进入高温区，温度为1180-1200℃，保温30-160分钟，保温期间，将钢锭进行翻身，减小钢锭阴阳面温度差；(E)钢锭阴阳面温度差≤20℃，才能进行热加工开坯，进入轧机一火轧制；(2)、轧机热加工开坯要求(A)轧制前，先关闭轧辊的冷却水，轴瓦的冷却水适当关小，且避免轴瓦的冷却水飞溅到辊身；按排其它钢锭先轧制4-6支，轧辊预热至100-200℃温度，允许轧制气阀钢；(B)轧机轧辊速度以爬行执行(类似压路机压实路面形式破碎钢锭铸态的柱状晶，最大限度地降低轧辊对轧件的拉应力)，轧辊速度≤20转/分；(C)钢锭的开轧温度≥1150℃，终轧温度≥1020℃，一火次压下规程道次10-18道；(D)钢锭在前8道次的轧机平底孔轧制时，严格控制延伸率与表面展宽量，压下量≤20mm，且保持一个方向的轧制。
全文摘要
本发明公开了气阀钢轧制开坯的生产方法，采用“连续加热炉加热钢锭+轧机一火轧制”的热加工开坯工艺，生产气阀钢钢坯，用轧机代替锻压机进行热加工开坯，轧制出合格的气阀钢钢坯，解决了气阀钢生产周期长、金属成坯率低的问题，大大降低冶金制造的生产成本。
文档编号C21D11/00GK101069894SQ20071002092
公开日2007年11月14日 申请日期2007年4月4日 优先权日2007年4月4日
发明者宫友军, 吴申庆, 叶刚, 练明生, 韩小军, 赵永宏 申请人:江苏申源特钢有限公司