一种制作高合金马氏体气阀钢的方法技术

一种制作高合金马氏体气阀钢的方法，属于钢铁领域。方法包括：趁热切割以使连铸坯分段形成切割坯，并根据形成的切割坯的温度，选择对切割坯执行第一操作或第二操作。其中，第一操作和第二操作根据切割坯的温度的不同而以不同的方式实现。通过上述方式加工连铸坯可以有效避免其发生裂纹或开裂的风险。有效避免其发生裂纹或开裂的风险。

【技术实现步骤摘要】
一种制作高合金马氏体气阀钢的方法


[0001]本申请涉及阀门领域，具体而言，涉及一种制作高合金马氏体气阀钢的方法。

技术介绍

[0002]马氏体气阀钢是一种中碳硅铬高合金钢，能够在高温条件下表现出高热强性、组织稳定性以及良好的耐磨性。其以中碳钢为基体，加入Cr、Si和Mo等合金元素并经过调质处理后获。
[0003]该类钢属于不锈耐热钢，是汽车工业、船舶、大型核电汽轮机、火电汽轮机、燃汽轮机以及石化烟机等行业的重要关键材料。
[0004]马氏体气阀钢主要用于制造使用温度低于750℃的发动机排气阀，也可用以制造温度低于900℃的加热炉构件。由于发动机进气阀和排气阀制作工艺复杂，所以气阀钢加工技术是特钢生产的一个专业领域。
[0005]Cr
‑
Si系马氏体阀门钢用于内燃机。由于阀门端部位于燃烧室中，而工作温度700
‑
850℃，且燃气中含有V2O5、SiO2、PbO等对阀门产生严重高温氧化腐蚀气体，同时还承受2000
‑
5000次/min的高速运动和频繁动作，使其受到机械疲劳和热疲劳作用。另外，阀门还受到燃气的冲刷腐蚀和阀座间的磨擦磨损。因此，气阀钢应具有热强性、硬度、韧性、耐高温氧化、耐蚀性、具有良好的组织稳定性和加工工艺性。

技术实现思路

[0006]基于上述的不足，本申请提供了一种制作高合金马氏体气阀钢的方法，以部分或全部地改善、制钢过程中，连铸坯容易开裂或出现裂纹的问题。
[0007]本申请是这样实现的：
[0008]在第一方面，本申请的示例提供了一种制作高合金马氏体气阀钢的方法，包括依次进行转炉冶炼、LF精炼、RH真空脱气冶炼、连铸、轧制以及退火。该方法还包括：在连铸之后，轧制之前，趁热切割以使连铸坯分段形成切割坯，并根据形成的切割坯的温度，选择对切割坯执行第一操作或第二操作。
[0009]其中，第一操作包括：当切割坯的温度在610℃至750℃之间，将切割坯转移至经烘坑处理的缓冷坑中进行冷却，在冷却第一给定时间之后且冷却至温度小于等于150℃时，使切割坯出坑；
[0010]其中，第二操作包括：当切割坯的温度小于610℃，将切割坯转移至未经烘坑处理的缓冷坑中进行冷却，待连铸坯切割完成后在小于第一给定时间的第二给定时间之后或者冷却至温度不低于350℃时，将切割坯保温转移至退火炉进行退火。
[0011]在以上实现过程中，本申请实施例提供的连铸坯加工方法可以有效地控制大断面(280mm
×
280mm)的连铸坯在切割后的由于表面和内部的冷却速度的差异(即减小切割后的切割坯的内外冷却速度)，从而防止产生过大的应力，进而达到抑制产生裂纹和开裂现象发生的效果。
具体实施方式
[0012]下面将结合实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0013]以下针对本申请实施例的连铸坯的加工方法和制作高合金马氏体气阀钢的方法进行具体说明：
[0014]当前，气阀钢普遍地应用于内燃机的进气门材料，且主要采用的是中碳马氏体钢。这样的钢种主要有42Cr9Si2、45Cr9Si3、5Cr8Si2、4Cr10Si2Mo四个牌号；其中，45Cr9Si3是在42Cr9Si2基础上提高Si含量发展而来，耐高温氧化性更好。采用45Cr9Si3牌号的钢种所制作的气阀在800℃的工作条件下仍然能够保持良好的工作性能和较长的工作寿命。
[0015]但是，由于45Cr9Si3牌号的钢种的碳含量较高、钢液黏度大，在连续浇铸该钢种时存在困难，并且，一般都是采用“小电炉+连铸”生产小方坯。该模式生产能耗大、废钢冶炼的钢水纯度不能有效得到保障、生产成本也较高。在工艺上，由于连铸存在上述问题，因此，该钢种一般采用传统的模铸方式进行生产，但模铸生产效率较低、成本较高。
[0016]针对上述的现状，专利技术人经过研究提出了一种可以替代传统的电炉冶炼和模铸，用以制作气阀钢的工艺，并且特别地，其还可用以制作马氏体气阀钢。
[0017]该制作马氏体气阀钢的组分构成例如按照重量百分比是：
[0018]C：0.40％
‑
0.50％，Si：2.7％
‑
3.3％，Mn：≤0.80％，S≤0.010％，P≤0.020％；
[0019]Cr：8.0％
‑
10.0％，Ni≤0.60％；Cu≤0.20％，W+Mo≤0.20％；
[0020]Nb+V+Ti≤0.15％，Fe：为上述主成分和下述残余成分之外的余量；
[0021]其还包括如下重量百分比(Wt％)的残余成分：O≤15
×
10
‑6，H≤2
×
10
‑6，N≤110
×
10
‑6。
[0022]进一步地，通过对工艺的选择还可以控制制作马氏体气阀钢中的Cr、Ni的含量。例如，Cr：8.0％
‑
8.7％，Ni：0.001％
‑
0.1％，Cr+Ni≤8.9％。通过工艺调整控制前述两元素的含量及其两者的总含量，能在保证产品质量的基础上，降低气阀钢合金生产成本。
[0023]该工艺中采用大方坯连铸技术确保了较高的轧制压缩比，从而大大改善内部质量，并且通过采用容量例如高达130吨的转炉炼钢，从而可以降低耗电成本。因此，该工艺可以降低生产成本、大大提高气阀钢的生产效率。
[0024]以下以马氏体气阀钢为例进行说明，以阐释本申请中的相关工艺。
[0025]总体上而言，本申请示例的工艺采用“高炉铁水+大吨位转炉+大吨位炉外精炼炉+大方坯连铸+加热开坯轧制+退火”生产流程。
[0026]利用该工艺流程所制得的高合金耐热型马氏体气阀钢的纯净度好，【O】控制在10ppm以下，【N】气体含量控制在90ppm以下，【H】控制在1ppm以下，并且钢中五大有害残余元素含量较低。
[0027]其中的大吨位转炉和大吨位炉外精炼炉例如可以达到130吨的容量，从而可以降低单位耗电成本。其中的大方坯例如是280mm
×
280mm，并且经过轧制后可以达到160mm
×
160mm方坯。进一步地该轧制后的方坯经过剥皮、二火加热轧制、退火和银亮的一种或任选的多种组合等工序完成线材的制作，从而获得性能指标较好，成材率较高的成品。
[0028]在上述的生产流程的连铸过程中，大包至中间包可以选择采用长水口，同时进行Ar气(氩气)保护浇注、浸入式水口、中包覆盖剂、结晶器保护渣等措施对钢水进行全程保护浇注，以便防止钢液二次氧化，减少非金属夹杂物，保证钢水的高洁净性。
[0029]进一步地，连铸采用结晶器电磁搅拌、末端电磁搅拌和轻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制作高合金马氏体气阀钢的方法，包括依次进行转炉冶炼、LF精炼、RH真空脱气冶炼、连铸、轧制以及退火，其特征在于，所述方法还包括：在所述连铸之后，所述轧制之前，趁热切割以使所述连铸坯分段形成切割坯，并根据形成的所述切割坯的温度，选择对所述切割坯执行第一操作或第二操作；所述第一操作包括：当所述切割坯的温度在610℃至750℃之间，将所述切割坯转移至经烘坑处理的缓冷坑中进行冷却，在冷却第一给定时间之后且冷却至温度小于等于150℃时，使所述切割坯出坑；所述第二操作包括：当所述切割坯的温度小于610℃，将所述切割坯转移至未经烘坑处理的缓冷坑中进行冷却，待所述连铸坯切割完成后在小于所述第一给定时间的第二给定时间之后或者冷却至温度不低于350℃时，将所述切割坯保温转移至退火炉进行退火。2.根据权利要求1所述的制作高合金马氏体气阀钢的方法，其特征在于，所述第一给定时间为大于等于72小时，所述第二给定时间为小于等于24小时。3.根据权利要求2所述的制作高合金马氏体气阀钢的方法，其特征在于，在所述第二操作中，所述切割坯的入炉温度不小于350℃，且退火的方法如下：按30
‑
50℃/小时，升温至800℃；在800℃保温后，以不大于30℃/小时的速率降温，降至400℃后出炉空冷。4.根据权利要求1至3中任意一项所述的制作高合金马氏体气阀钢的方法，其特征在于，在所述LF精炼过程中，向到站钢水中添加合金时进行底吹氩气，且氩气流量为25
‑
45m3/h、精炼时间为150分钟至230分钟。5.根据权利要求1或2或3所述的制作高合金马氏体气阀钢的方法，其特征在于，在所述RH真空脱气冶炼过程中，压强控制在266Pa以下，真空处理时间控制大于24分钟；采用氩气环流，且开抽阶段流量控制在40
‑
60Nm3/h，压强稳定后流量控制在60
‑
80Nm3/h；同时采用氩气软吹，软吹流量控制在1
‑
30Nm3/h。6.根据权利要求1所述的制作高合金马氏体气...

【专利技术属性】
技术研发人员：张正波，邓湘斌，刘年富，黄铸铭，胡昭锋，王生虎，钟凡，
申请(专利权)人：宝武杰富意特殊钢有限公司，
类型：发明
国别省市：