一种气阀钢50Cr21Mn9Ni4Nb2WN磨光银亮棒材的生产方法技术

本发明专利技术提出一种气阀钢50Cr21Mn9Ni4Nb2WN磨光银亮棒材的生产方法，其包括以下步骤：在电弧炉中配入废钢和高碳铬铁，镍铁等合金料，进行熔化初炼；AOD冶炼；LF精炼；弧形方坯连铸机连铸；电渣重熔；锻造或者初轧开坯；方坯轧前加热；高速线材轧制；固溶处理；矫直以及磨光、检验入库。本发明专利技术的气阀钢50Cr21Mn9Ni4Nb2WN磨光银亮棒材的生产方法，采用连铸母材和电渣重熔的冶金工艺手段生产钢坯，克服了高温变形抗力大难以连铸的难题，电渣母材的纯净度高，降低了坯料中的各种偏析、疏松等冶金缺陷，有效的细化原始坯料组织，改善了热加工性能；轧制开坯和高线轧制的仅仅需要“两火成材”工艺路线，盘条的尺寸精度高，综合成材率及产品质量达到最优化，降低了生产成本。

Production method of air valve steel 50Cr21Mn9Ni4Nb2WN polished silver rod

The invention provides a production method of air valve steel 50Cr21Mn9Ni4Nb2WN polishing silver bar, which includes the following steps: adding scrap steel and high carbon ferrochromium, nickel iron and other alloy materials in the arc furnace for melting initial smelting; AOD smelting; LF refining; arc square billet caster continuous casting; electroslag remelting; forging or rolling bloom; billet rolling Pre heating; high speed wire rolling; solid solution treatment; straightening and polishing, inspection and warehousing. The production method of the gas valve steel 50Cr21Mn9Ni4Nb2WN for polishing the silver bright bar is to produce the billet by the metallurgical technology of the continuous casting mother material and electroslag remelting. It overcomes the difficult problem of high temperature deformation resistance and difficult continuous casting. The purity of the electroslag material is high, and the metallurgical defects, such as various segregation and looseness in the blank are reduced, and the effective thin is reduced. The structure of the original blank improves the heat processing performance; the rolling blank and high line rolling need only \two fire forming\ process route, the size precision of the wire rod is high, the comprehensive yield and product quality are optimized, and the production cost is reduced.

【技术实现步骤摘要】
一种气阀钢50Cr21Mn9Ni4Nb2WN磨光银亮棒材的生产方法
本专利技术涉及特种合金材料的加工及其制造
，具体涉及一种气阀钢50Cr21Mn9Ni4Nb2WN的磨光银亮棒材的生产方法。
技术介绍
气阀钢50Cr21Mn9Ni4Nb2WN是国标GB/T12773-2008中奥氏体气阀钢中的一种，简称为21-4NWNb，以重量百分计含有以下成分：C：0.45～0.55%；Si：≤0.45%；Mn：8.00～10.00%；P：≤0.050%；S≤0.030%；Ni：3.50～5.00%；Cr：20.00～22.00%；W：0.80～1.50%；Nb：1.80～2.50%；N：0.40～0.60%；Cu：≤0.30%；C+N≥0.90%，余量为Fe和不可避免的杂质元素。该钢种是在53Cr21Mn9Ni4N（简称21-4N）奥氏体气阀钢基础上添加了W、Nb元素，增加了基体组织的间隙相和碳氮化合物相，从而提高了高温时的硬度和强度，在长时高温时效后其也比21-4N钢层状析出物少，在高温使用时较21-4N气阀钢有一定优势。21-4NWNb主要应用于制造高负荷汽油机或柴油机的排气阀，特别是近年来伴随汽车发动机节能减排、提高燃油燃烧效率的要求，发动机普遍采用涡轮增压技术，排气阀材料在700～850℃之间服役要有足够的高温强度，不仅需要气阀材料有一定的耐机械应力和耐热应力疲劳的能力,而且还需具有良好的高温耐磨性和耐高温燃气腐蚀性能。但是，由于这种钢的合金元素含量较高，热加工难度大，在热加工过程中控制不好容易出现劈裂、角部裂纹等缺陷，生产制造过程中的成材率低，成本高。在现有的技术手段中，主要采取的还是以真空冶炼或添加其他合金元素的方法来改善材料的热加工性能，添加的元素常见的有稀土Re、Mg、Zr、B等微合金化元素，其机理主要是通过合金元素影响碳化物析出与分布，分散和细化碳化物增强基体材料的中高温（800-1200℃）热塑性，利于热加工成型。专利ZL201510152199.4公开的含氮奥氏体气阀钢的真空冶炼工艺，是采用较为纯净的合金原料真空熔炼得到一种含氮奥氏体气阀钢，虽然该方法能得到性能较好的钢锭坯料，但是近乎纯净的金属原料及真空熔炼方法使得气阀钢的冶炼成本较高，也不利于采取规模化生产。专利ZL201510012957.2公开的技术方案是在21-4NWNb钢中添加了Mg、Ca、B、Re等微合金元素，再通过冶炼、浇铸、初轧开坯、轧制、热处理得到气阀钢热轧盘条，但不涉及后续的磨光银亮棒材的制造领域。该专利技术专利中采取的大锭型（1.2~2.5吨钢锭）需要进行三次加热开坯轧制至160×160mm或120×120mm的断面初轧方坯料，之后再进行加热和高线轧制及盘条的热处理工艺，虽然其通过微合金化元素的调控能得到性能优异和盘重较大的线材盘条，但是前后需要进行四次加热的轧制开坯，俗称“四火成材”，其工艺路线较长，严重制约了生产效率，四次坯料的加热、坯料的表面修磨以及坯料的的氧化损失也会造成了此工艺路线成本高昂。
技术实现思路
针对目前的气阀钢21-4NWNb热加工及生产制造中的难点，本专利技术的目的是提出一种气阀钢50Cr21Mn9Ni4Nb2WN的磨光银亮棒材的生产方法，为达到本专利技术的目的，本专利技术的一种气阀钢50Cr21Mn9Ni4Nb2WN磨光银亮棒材的生产方法包括以下步骤：步骤一、在电弧炉中配入废钢和高碳铬铁，镍铁等合金料，进行熔化初炼；出钢温度≥1600℃，P≤0.040%；步骤二、AOD冶炼：氧化期内吹氮气与氧气冶炼，并加入钨铁调整W含量，当温度达到≥1660℃，在C≤0.60时，开始加入硅铁量与Al进行还原操作，吹氮气合金化后，调整Mn、Nb等合金成分，取样分析并除渣，当成分满足内控和标准要求时，在温度T≥1490℃时出钢，转LF精炼；步骤三、LF精炼：加入脱氧剂硅钙粉、碳粉或硅铁粉，并微调成分、温度，保持白渣操作，当钢液温度达到连铸吊包温度后即可出钢；步骤四、弧形方坯连铸机连铸：吊包温度为：连铸第一包1490～1510℃，连包1480～1500℃；浇注时，采用结晶器与末端电磁搅拌的组合方式，拉速控制参照为：目标温度1430-1450℃，目标拉速1.3-1.0m/min；冷却控制方式为：二冷区采用三段式分区配水的方式，比水量随着拉速自动匹配；总的比水量控制为0.27～0.32L/Kg钢；出坯时连铸坯做好标识，空冷堆放，得到方坯连铸电渣母材坯料。步骤五、电渣重熔，将连铸生产的电渣母材坯料与假电极焊接，进行电渣重熔，重熔电流6000-6500A，电压50-55V，重熔时间100-140分钟，得到钢锭；步骤六、锻造或者初轧开坯，开坯加热制度如下：预热段：≤800℃，加热段：1150～1180℃，均热段：1180～1210℃，料温差≤20℃，加热时间≥2.5小时；步骤七、方坯轧前加热：在推钢式加热炉或步进式加热炉中加热，初轧方坯加热温度按以下要求控制：预热段：≤900℃；加热段：950～1050℃，均热段：1180～1230℃，加热时间≥2.5小时；步骤八、高速线材轧制：开轧温度：1180～1210℃，终轧吐丝温度控制在≥980℃，吐丝后使用水喷淋或入水强制冷却；出口精轧速度控制在28～35m/s；吐丝经水冷后再经过风冷线冷却后进入收集卷，收集后进入P&F线进行打包﹑运输进入热处理工序；步骤九、固溶处理：热轧盘元随炉升温，固溶温度1040-1150℃，时间2.5-3.5小时，冷却方式：快速水冷；晶粒度控制在细于6级；步骤十、矫直：盘条在热处理后，将盘条浸入石灰涂层溶液中保持片刻，拉出，自然干燥，以表面涂层干燥、发白为准；盘条采用七辊矫直机进行矫直；步骤十一、磨光、检验入库：矫直后的黑直条进行磨制加工，采用无心磨床磨光，分为粗磨+精磨，所加工杆径和表面质量要求按国家标准或顾客的要求进行控制，磨光后的进行NDT无损检测（超声波和涡流），检验合格产品入库。优选的，在所述的步骤四的弧形方坯连铸机连铸中，当拉速范围为1.0～1.2m/min时，二冷区仅开启前两区水量，其分配比例为：55%：45%。再优选的，在所述的步骤五中，、电渣重熔的重熔电流为6100-6400A，电压51-54V，重熔时间110-120分钟。再优选的，在所述的步骤五中，所述的电渣重熔的渣料选取预熔渣或CaF2：Al2O3=70%：30%的三七渣。再优选的，在所述的步骤六中，初轧坯料尺寸为断面：（135-138）×（145-148）mm，长度：2700-3200mm。再优选的，在所述的步骤九中，固溶处理的固溶温度1070-1130℃，时间2.7-3.3小时。再优选的，在所述的步骤十中，盘条矫直的直线度≤1mm/m。本专利技术的气阀钢50Cr21Mn9Ni4Nb2WN磨光银亮棒材的生产方法，采用连铸母材和电渣重熔的冶金工艺手段生产钢坯，克服了21-4NWNb高温变形抗力大难以连铸的难题，电渣母材的纯净度高，降低了坯料中的各种偏析、疏松等冶金缺陷，有效的细化原始坯料组织，改善了热加工性能；所得的初轧开坯能直接应用于后续工序的高线轧制；轧制开坯和高线轧制的仅仅需要“两火成材”工艺路线，无需多次轧制开坯加热，盘条的尺寸精度高，且轧制的盘卷重量能达到500Kg左右，综本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气阀钢50Cr21Mn9Ni4Nb2WN磨光银亮棒材的生产方法，其特征在于，所述的生产方法包括以下步骤：步骤一、在电弧炉中配入废钢和高碳铬铁，镍铁等合金料，进行熔化初炼；出钢温度≥1600℃，P≤0.040%；步骤二、AOD冶炼：氧化期内吹氮气与氧气冶炼，并加入钨铁调整W含量，当温度达到≥1660℃，在C≤0.60时，开始加入硅铁量与Al进行还原操作，吹氮气合金化后，调整Mn、Nb等合金成分，取样分析并除渣，当成分满足内控和标准要求时，在温度T≥1490℃时出钢，转LF精炼；步骤三、LF精炼：加入脱氧剂硅钙粉、碳粉或硅铁粉，并微调成分、温度，保持白渣操作，当钢液温度达到连铸吊包温度后即可出钢；步骤四、弧形方坯连铸机连铸：吊包温度为：连铸第一包1490～1510℃，连包1480～1500℃；浇注时，采用结晶器与末端电磁搅拌的组合方式，拉速控制参照为：目标温度1430‑1450℃，目标拉速1.3‑1.0m/min；冷却控制方式为：二冷区采用三段式分区配水的方式，比水量随着拉速自动匹配；总的比水量控制为0.27～0.32L/Kg钢；出坯时连铸坯做好标识，空冷堆放，得到方坯连铸电渣母材坯料；步骤五、电渣重熔，将连铸生产的电渣母材坯料与假电极焊接，进行电渣重熔，重熔电流6000‑6500A，电压50‑55V，重熔时间100‑140分钟，得到钢锭；步骤六、锻造或者初轧开坯，开坯加热制度如下：预热段：≤800℃，加热段：1150～1180℃，均热段：1180～1210℃，料温差≤20℃，加热时间≥2.5小时；步骤七、方坯轧前加热：在推钢式加热炉或步进式加热炉中加热，初轧方坯加热温度按以下要求控制：预热段：≤900℃；加热段：950～1050℃，均热段：1180～1230℃，加热时间≥2.5小时；步骤八、高速线材轧制：开轧温度：1180～1210℃，终轧吐丝温度控制在≥980℃，吐丝后使用水喷淋或入水强制冷却；出口精轧速度控制在28～35m/s；吐丝经水冷后再经过风冷线冷却后进入收集卷，收集后进入P&F线进行打包﹑运输进入热处理工序；步骤九、固溶处理：热轧盘元随炉升温，固溶温度1040‑1150℃，时间2.5‑3.5小时，冷却方式：快速水冷；晶粒度控制在细于6级；步骤十、矫直：盘条在热处理后，将盘条浸入石灰涂层溶液中保持片刻，拉出，自然干燥，以表面涂层干燥、发白为准；盘条采用七辊矫直机进行矫直；以及步骤十一、磨光、检验入库：矫直后的黑直条进行磨制加工，采用无心磨床磨光，分为粗磨+精磨，所加工杆径和表面质量要求按国家标准或顾客的要求进行控制，磨光后的进行NDT无损检测（超声波和涡流），检验合格产品入库。...

【技术特征摘要】
1.一种气阀钢50Cr21Mn9Ni4Nb2WN磨光银亮棒材的生产方法，其特征在于，所述的生产方法包括以下步骤：步骤一、在电弧炉中配入废钢和高碳铬铁，镍铁等合金料，进行熔化初炼；出钢温度≥1600℃，P≤0.040%；步骤二、AOD冶炼：氧化期内吹氮气与氧气冶炼，并加入钨铁调整W含量，当温度达到≥1660℃，在C≤0.60时，开始加入硅铁量与Al进行还原操作，吹氮气合金化后，调整Mn、Nb等合金成分，取样分析并除渣，当成分满足内控和标准要求时，在温度T≥1490℃时出钢，转LF精炼；步骤三、LF精炼：加入脱氧剂硅钙粉、碳粉或硅铁粉，并微调成分、温度，保持白渣操作，当钢液温度达到连铸吊包温度后即可出钢；步骤四、弧形方坯连铸机连铸：吊包温度为：连铸第一包1490～1510℃，连包1480～1500℃；浇注时，采用结晶器与末端电磁搅拌的组合方式，拉速控制参照为：目标温度1430-1450℃，目标拉速1.3-1.0m/min；冷却控制方式为：二冷区采用三段式分区配水的方式，比水量随着拉速自动匹配；总的比水量控制为0.27～0.32L/Kg钢；出坯时连铸坯做好标识，空冷堆放，得到方坯连铸电渣母材坯料；步骤五、电渣重熔，将连铸生产的电渣母材坯料与假电极焊接，进行电渣重熔，重熔电流6000-6500A，电压50-55V，重熔时间100-140分钟，得到钢锭；步骤六、锻造或者初轧开坯，开坯加热制度如下：预热段：≤800℃，加热段：1150～1180℃，均热段：1180～1210℃，料温差≤20℃，加热时间≥2.5小时；步骤七、方坯轧前加热：在推钢式加热炉或步进式加热炉中加热，初轧方坯加热温度按以下要求控制：预热段：≤900℃；加热段：950～1050℃，均热段：1180～1230℃，加热时间≥2.5小时；步骤八、高速线材轧制：开轧温度：1180～1210℃，终轧吐丝温度控制在≥980℃，吐丝后使用水喷淋或入水强制冷却；出口精轧速度控制在28～35m/s；吐丝经水冷后再经过风冷线冷却后进入收集卷，收集后...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂玉国，张国付，柯红升，翟德建，艾进，魏伟，翟健红，李风，
申请(专利权)人：江苏申源特钢有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32