本发明涉及一种气阀钢的生产方法，尤其是一种气阀用钢42Cr9Si2盘条的生产方法。
背景技术：
42Cr9Si2是制造汽油发动机和柴油发动机进、排气阀用量最大的气阀钢材料，也是整个发动机中的关键材料，在交通动力机械领域的重要性很大。气阀用钢的生产在特殊钢中是一个专业性很强的领域，虽然数量不是很大，但其工作条件恶劣，通常都在高温、高压、高冲刷和高磨蚀的条件下工作，因而对气阀用钢的性能要求较高。国标《内燃机气阀用钢及合金棒材》（GBT 12773-2008）中对气阀用钢的成分、晶粒度、夹杂物、热处理性能都有明确规定，其中对夹杂物的要求严格。现有生产方法中，冶炼过程多出现钢水氧、氢气体含量超标，夹杂物不达标等问题。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种能有效地减少夹杂物的气阀用钢42Cr9Si2盘条的生产方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：其包括合金化硅铁预处理、AOD炉冶炼、LF炉精炼、连铸、轧制以及退火工序；合金化硅铁预处理工序：对合金化硅铁进行烘烤；所述AOD炉冶炼工序：全程吹氩，还原时间大于8分钟。
本发明所述烘烤的温度≥200℃，时间≥120分钟。
本发明所述LF炉精炼工序：钢水进LF炉前进行倒渣，确保渣层厚度≤50mm；造渣时采用石灰加铝矾土造高碱度渣，渣碱度≥3.0。
本发明所述轧制工序：均热段温度1130℃～1140℃；进精轧温度900～950℃，吐丝温度860～900℃。所述轧制工序中，钢坯预热温度≤850℃，加热段温度1120～1150℃。所述轧制工序中，在炉时间为120～180min。
本发明所述退火工序：保温温度880℃±5℃，保温时间4±0.5小时；保温后控制冷却速度为25℃～35℃/h。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明通过合金料烘烤去除合金料中的水分，降低合金料加入后的钢水气体含量，确保较低最终气体含量。
具体实施方式
本气阀用钢42Cr9Si2盘条的生产方法包括合金化硅铁预处理、AOD炉冶炼、LF炉精炼、连铸、轧制以及退火工序，各工序的工艺如下所述：
（1）合金化硅铁预处理工序：合金化硅铁中通常包含水分，在冶炼过程会造成钢水氧、氢气体含量超标。本方法为降低钢水中气体含量，在脱磷前，对合金料采用离线烘烤技术。通过合金料烘烤去除合金料中的水分，降低合金料加入后的钢水气体含量，确保较低最终气体含量。工艺方法为：在脱磷前将合金化硅铁放入备用钢包，在烘烤位烘烤，去除表面水分；烘烤温度≥200℃，时间≥120分钟。
（2）AOD炉冶炼工序：在AOD冶炼过程中通过全程吹氩，降低氧含量以控制夹杂物，还原时间＞8分钟；出钢前AOD扒渣。
（3）LF炉精炼工序：进LF炉前进行倒渣，确保渣层厚度≤50mm，便于造高碱度渣。在LF炉冶炼过程中，通过高碱度渣控制氧含量，LF炉造渣采用石灰加铝矾土造高碱度渣，同时保证渣的流动性，渣碱度≥3.0；渣主要成分：CaO 40～50wt%，Al2O3 15～25wt%，SiO2 10～15wt%。脱氧采用铝粒+碳化钙造白渣，在保证高碱度的同时保持渣的流动性。
（4）连铸工序：连铸机塞棒吹氩，控制吹氩量5～50NL/h，采用弱冷工艺，保证铸坯良好的低倍组织。
（5）轧制工序：在轧制过程中通过合理的加热温度和轧制过程温度，确保轧后良好的表面质量和组织尺寸。工艺过程为：A、加热过程：钢坯预热温度≤850℃，钢坯加热段温度1120～1150℃，均热段温度1130～1140℃，在炉时间120～180min；B、轧制过程：除鳞水开启，钢坯进行6+6道次粗中轧，6道次预精轧，8道次精轧，4道次减定径轧制，进精轧温度900～950℃，吐丝温度860～900℃；C、冷却过程：轧后斯太尔莫冷却线，调节风冷线保温罩和风机开度采用冷却速度2～4℃/s。
（6）退火工序：采用高温并保温的方式，降低盘条强度,同时要控制保温时间和冷却速度，保证晶粒不粗化，保证晶粒在8级以上，同时要保证硬度HB≤269。工艺过程为：保温温度880℃±5℃，保温时间4±0.5小时；采用缓冷工艺，即保温完毕控制炉冷冷却速度25℃～35℃/h，冷却至550～600℃后出炉空冷。
实施例1：本气阀用钢42Cr9Si2盘条的生产方法采用下述具体工艺。
铁水脱磷前对合金化硅铁进行烘烤，用手持红外测温仪测量温度323℃，脱磷时间63分钟, 钢包钢水量58吨，AOD冶炼过程72分钟，合金料烘烤时间在135分钟。AOD炉冶炼全程吹氩，还原时间9分钟。进精炼炉前先对钢包进行倒渣，渣层厚度42mm；LF炉配加100kg石灰、200kg铝矾土造渣；蘸渣后配加30kg碳化钙和4kg铝粒进行脱氧操作；过程渣较稀，后续共配加240kg石灰调整碱度，最终碱度3.51。连铸采用弱冷工艺，结晶器水量1500～1600L/min，吹氩量35NL/h。
将钢坯在加热炉中加热，预热温度820℃，加热段温度1142℃，均热段温度1138℃，在炉时间150min。钢坯经高速轧机轧制成盘条，进精轧温度910℃，卷取温度870℃。轧后线材进入斯太尔莫冷却线，调节风冷线保温罩开启数量和风机开度冷却速度为3℃/s。线材进退火炉退火，保温温度878℃，保温时间4小时，冷却速度30℃/小时，冷却至600℃后出炉空冷。
本实施例所得Φ10mm规格的42Cr9Si2盘条，氧含量0.0014wt%，氮含量0.0082wt%，氢含量0%；表面质量良好，晶粒度9级，退火材硬度HB252，夹杂物B 0.5、D 1.0、D 0.5e；线材低倍，中心疏松1.5，一般疏松1.5，锭型偏析1.5；盘条成材率98.5%，合格率100%。
实施例2：本气阀用钢42Cr9Si2盘条的生产方法采用下述具体工艺。
铁水脱磷前对合金化硅铁进行烘烤，用手持红外测温仪测量温度323℃，脱磷时间61分钟，钢包钢水量58吨，AOD冶炼过程70分钟，合金料烘烤时间在131分钟。AOD炉冶炼全程吹氩，还原时间10分钟。进精炼炉前先对钢包进行倒渣，渣层厚度42mm；LF炉配加100kg石灰、200kg铝矾土造渣，渣主要成分（wt）：CaO 47.5%，Al2O3 17.6%，SiO2 12.3%；蘸渣后配加30kg碳化钙和4kg铝粒进行脱氧操作；过程渣较稀，后续共配加240kg石灰调整碱度，最终碱度3.3。连铸采用弱冷工艺结晶器，水量1500～1600L/min，吹氩量20NL/h。
将钢坯在加热炉中加热，预热段温度840℃，加热温度1135℃，均热温度1140℃，在炉时间155min。钢坯经高速轧机轧制成盘条，进精轧温度915℃，卷取温度890℃。线材进入斯太尔莫冷却线，调节风冷线保温罩开启数量和风机开度，冷却速度为2℃/s。线材经退火炉退火，保温温度882℃，保温时间4小时，冷却速度32℃/小时，冷却至580℃后出炉空冷。
本实施例所得Φ11mm规格的42Cr9Si2盘条，氧含量0.0019wt%，氮含量0.0083wt%，氢含量0.00003wt%；表面质量良好，晶粒度9级，退火材硬度HB243，夹杂物A 0.5、D 1.5、D 0.5e；线材低倍，中心疏松0.5，一般疏松0.5，锭型偏析0；盘条成材率98.7%，合格率100%。
实施例3：本气阀用钢42Cr9Si2盘条的生产方法采用下述具体工艺。
铁水脱磷前对合金化硅铁进行烘烤，用手持红外测温仪测量温度323℃，脱磷时间63分钟，钢包钢水量58吨，AOD冶炼过程72分钟，合金料烘烤时间在135分钟。AOD冶炼全程吹氩，还原时间9分钟。进精炼炉前先对钢包进行倒渣，渣层厚度45mm；LF炉配加100kg石灰、200kg铝矾土造渣；蘸渣后配加30kg碳化钙和4kg铝粒进行脱氧操作；过程渣较稀，后续共配加240kg石灰调整碱度，最终碱度3.4。连铸采用弱冷工艺结晶器，水量1500～1600L/min，吹氩量50NL/h。
将钢坯在加热炉中加热，预热段温度850℃，加热温度1140℃，均热温度1137℃，在炉时间150min。钢坯经高速轧机轧制成盘条，进精轧温度900℃，卷取温度860℃。线材进入斯太尔莫冷却线，调节风冷线保温罩开启数量和风机开度冷却速度为2℃/s。线材经退火炉退火，保温温度875℃，保温时间4小时，冷却速度32℃/小时，冷却至570℃后出炉空冷。
本实施例所得Φ12mm规格的盘条，氧含量0.0012wt%，氮含量0.0103wt%，氢含量0.00004wt%；表面质量良好，晶粒度9级，退火材硬度HB236，夹杂物A 0.5、D 1.5、D 0.5e；线材低倍，中心疏松0.5，一般疏松0.5，锭型偏析0.5；盘条成材率98.3%，合格率100%。
实施例4：本气阀用钢42Cr9Si2盘条的生产方法采用下述具体工艺。
铁水脱磷前对合金化硅铁进行烘烤，在255℃烘烤140分钟。钢包钢水量58吨，AOD冶炼全程吹氩，还原时间8.5分钟。进精炼炉前先对钢包进行倒渣，渣层厚度44mm；LF炉配加100kg石灰、200kg铝矾土造渣；蘸渣后配加30kg碳化钙和4kg铝粒进行脱氧操作；过程渣较稀，后续共配加石灰调整碱度，最终碱度3.3。连铸采用弱冷工艺结晶器，水量1500～1600L/min，吹氩量30NL/h。
将钢坯在加热炉中加热，预热段温度830℃，加热温度1120℃，均热温度1135℃，在炉时间180min。钢坯经高速轧机轧制成盘条，进精轧温度930℃，卷取温度900℃。线材进入斯太尔莫冷却线，调节风冷线保温罩开启数量和风机开度冷却速度为3℃/s。线材经退火炉退火，保温温度880℃，保温时间4.5小时，冷却速度28℃/小时，冷却至550℃后出炉空冷。
本实施例所得Φ12mm规格的盘条，氧含量0.0012wt%，氮含量0.0105wt%，氢含量0.00006wt%；表面质量良好，晶粒度9级，退火材硬度HB225，夹杂物A 0.5、D 1.5、D 0.5e；线材低倍，中心疏松1.0，一般疏松1.0，锭型偏析0.5；盘条成材率98.5%，合格率100%。
实施例5：本气阀用钢42Cr9Si2盘条的生产方法采用下述具体工艺。
铁水脱磷前对合金化硅铁进行烘烤，在280℃烘烤120分钟。钢包钢水量58吨AOD冶炼全程吹氩，还原时间9.5分钟。进精炼炉前先对钢包进行倒渣，渣层厚度50mm；LF炉配加100kg石灰、200kg铝矾土造渣；蘸渣后配加30kg碳化钙和4kg铝粒进行脱氧操作；过程渣较稀，后续共配加石灰调整碱度，最终碱度3.0。连铸采用弱冷工艺结晶器，水量1500～1600L/min，吹氩量15NL/h。
将钢坯在加热炉中加热，预热段温度840℃，加热温度1150℃，均热温度1133℃，在炉时间120min。钢坯经高速轧机轧制成盘条，进精轧温度920℃，卷取温度870℃。线材进入斯太尔莫冷却线，调节风冷线保温罩开启数量和风机开度冷却速度为3.5℃/s。线材经退火炉退火，保温温度885℃，保温时间4.2小时，冷却速度35℃/小时，冷却至600℃后出炉空冷。
本实施例所得Φ10mm规格的盘条，氧含量0.0016wt%，氮含量0.0098wt%，氢含量0.00008wt%；表面质量良好，晶粒度9级，退火材硬度HB235，夹杂物B 0.5、D 1.0、D 0.5e；线材低倍，中心疏松1.5，一般疏松1.5，锭型偏析0.5；盘条成材率98.3%，合格率100%。
实施例6：本气阀用钢42Cr9Si2盘条的生产方法采用下述具体工艺。
铁水脱磷前对合金化硅铁进行烘烤，在200℃烘烤145分钟。钢包钢水量58吨AOD冶炼全程吹氩，还原时间8.2分钟。进精炼炉前先对钢包进行倒渣，渣层厚度46mm；LF炉配加100kg石灰、200kg铝矾土造渣；蘸渣后配加30kg碳化钙和4kg铝粒进行脱氧操作；过程渣较稀，后续共配加石灰调整碱度，最终碱度3.3。连铸采用弱冷工艺结晶器，水量1500～1600L/min，吹氩量5NL/h。
将钢坯在加热炉中加热，预热段温度830℃，加热温度1125℃，均热温度1130℃，在炉时间140min。钢坯经高速轧机轧制成盘条，进精轧温度950℃，卷取温度880℃。线材进入斯太尔莫冷却线，调节风冷线保温罩开启数量和风机开度冷却速度为4.0℃/s。线材经退火炉退火，保温温度880℃，保温时间3.5小时，冷却速度25℃/小时，冷却至600℃后出炉空冷。
本实施例所得Φ11mm规格的盘条，氧含量0.0011wt%，氮含量0.0100wt%，氢含量0.00006wt%；表面质量良好，晶粒度9级，退火材硬度HB230，夹杂物A 0.5、D 1.0、D 0.5e；线材低倍，中心疏松1.0，一般疏松0.5，锭型偏析0.5；盘条成材率98.2%，合格率100%。