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    一種氣閥鋼50Cr21Mn9Ni4Nb2WN磨光銀亮棒材的生產方法技術

    技術編號:17963611 閱讀:78 留言:0更新日期:2018-05-16 07:07
    本發明專利技術提出一種氣閥鋼50Cr21Mn9Ni4Nb2WN磨光銀亮棒材的生產方法,其包括以下步驟:在電弧爐中配入廢鋼和高碳鉻鐵,鎳鐵等合金料,進行熔化初煉;AOD冶煉;LF精煉;弧形方坯連鑄機連鑄;電渣重熔;鍛造或者初軋開坯;方坯軋前加熱;高速線材軋制;固溶處理;矯直以及磨光、檢驗入庫。本發明專利技術的氣閥鋼50Cr21Mn9Ni4Nb2WN磨光銀亮棒材的生產方法,采用連鑄母材和電渣重熔的冶金工藝手段生產鋼坯,克服了高溫變形抗力大難以連鑄的難題,電渣母材的純凈度高,降低了坯料中的各種偏析、疏松等冶金缺陷,有效的細化原始坯料組織,改善了熱加工性能;軋制開坯和高線軋制的僅僅需要“兩火成材”工藝路線,盤條的尺寸精度高,綜合成材率及產品質量達到最優化,降低了生產成本。

    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.

    【技術實現步驟摘要】
    一種氣閥鋼50Cr21Mn9Ni4Nb2WN磨光銀亮棒材的生產方法
    本專利技術涉及特種合金材料的加工及其制造
    ,具體涉及一種氣閥鋼50Cr21Mn9Ni4Nb2WN的磨光銀亮棒材的生產方法。
    技術介紹
    氣閥鋼50Cr21Mn9Ni4Nb2WN是國標GB/T12773-2008中奧氏體氣閥鋼中的一種,簡稱為21-4NWNb,以重量百分計含有以下成分: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%,余量為Fe和不可避免的雜質元素。該鋼種是在53Cr21Mn9Ni4N(簡稱21-4N)奧氏體氣閥鋼基礎上添加了W、Nb元素,增加了基體組織的間隙相和碳氮化合物相,從而提高了高溫時的硬度和強度,在長時高溫時效后其也比21-4N鋼層狀析出物少,在高溫使用時較21-4N氣閥鋼有一定優勢。21-4NWNb主要應用于制造高負荷汽油機或柴油機的排氣閥,特別是近年來伴隨汽車發動機節能減排、提高燃油燃燒效率的要求,發動機普遍采用渦輪增壓技術,排氣閥材料在700~850℃之間服役要有足夠的高溫強度,不僅需要氣閥材料有一定的耐機械應力和耐熱應力疲勞的能力,而且還需具有良好的高溫耐磨性和耐高溫燃氣腐蝕性能。但是,由于這種鋼的合金元素含量較高,熱加工難度大,在熱加工過程中控制不好容易出現劈裂、角部裂紋等缺陷,生產制造過程中的成材率低,成本高。在現有的技術手段中,主要采取的還是以真空冶煉或添加其他合金元素的方法來改善材料的熱加工性能,添加的元素常見的有稀土Re、Mg、Zr、B等微合金化元素,其機理主要是通過合金元素影響碳化物析出與分布,分散和細化碳化物增強基體材料的中高溫(800-1200℃)熱塑性,利于熱加工成型。專利ZL201510152199.4公開的含氮奧氏體氣閥鋼的真空冶煉工藝,是采用較為純凈的合金原料真空熔煉得到一種含氮奧氏體氣閥鋼,雖然該方法能得到性能較好的鋼錠坯料,但是近乎純凈的金屬原料及真空熔煉方法使得氣閥鋼的冶煉成本較高,也不利于采取規?;a。專利ZL201510012957.2公開的技術方案是在21-4NWNb鋼中添加了Mg、Ca、B、Re等微合金元素,再通過冶煉、澆鑄、初軋開坯、軋制、熱處理得到氣閥鋼熱軋盤條,但不涉及后續的磨光銀亮棒材的制造領域。該專利技術專利中采取的大錠型(1.2~2.5噸鋼錠)需要進行三次加熱開坯軋制至160×160mm或120×120mm的斷面初軋方坯料,之后再進行加熱和高線軋制及盤條的熱處理工藝,雖然其通過微合金化元素的調控能得到性能優異和盤重較大的線材盤條,但是前后需要進行四次加熱的軋制開坯,俗稱“四火成材”,其工藝路線較長,嚴重制約了生產效率,四次坯料的加熱、坯料的表面修磨以及坯料的的氧化損失也會造成了此工藝路線成本高昂。
    技術實現思路
    針對目前的氣閥鋼21-4NWNb熱加工及生產制造中的難點,本專利技術的目的是提出一種氣閥鋼50Cr21Mn9Ni4Nb2WN的磨光銀亮棒材的生產方法,為達到本專利技術的目的,本專利技術的一種氣閥鋼50Cr21Mn9Ni4Nb2WN磨光銀亮棒材的生產方法包括以下步驟:步驟一、在電弧爐中配入廢鋼和高碳鉻鐵,鎳鐵等合金料,進行熔化初煉;出鋼溫度≥1600℃,P≤0.040%;步驟二、AOD冶煉:氧化期內吹氮氣與氧氣冶煉,并加入鎢鐵調整W含量,當溫度達到≥1660℃,在C≤0.60時,開始加入硅鐵量與Al進行還原操作,吹氮氣合金化后,調整Mn、Nb等合金成分,取樣分析并除渣,當成分滿足內控和標準要求時,在溫度T≥1490℃時出鋼,轉LF精煉;步驟三、LF精煉:加入脫氧劑硅鈣粉、碳粉或硅鐵粉,并微調成分、溫度,保持白渣操作,當鋼液溫度達到連鑄吊包溫度后即可出鋼;步驟四、弧形方坯連鑄機連鑄:吊包溫度為:連鑄第一包1490~1510℃,連包1480~1500℃;澆注時,采用結晶器與末端電磁攪拌的組合方式,拉速控制參照為:目標溫度1430-1450℃,目標拉速1.3-1.0m/min;冷卻控制方式為:二冷區采用三段式分區配水的方式,比水量隨著拉速自動匹配;總的比水量控制為0.27~0.32L/Kg鋼;出坯時連鑄坯做好標識,空冷堆放,得到方坯連鑄電渣母材坯料。步驟五、電渣重熔,將連鑄生產的電渣母材坯料與假電極焊接,進行電渣重熔,重熔電流6000-6500A,電壓50-55V,重熔時間100-140分鐘,得到鋼錠;步驟六、鍛造或者初軋開坯,開坯加熱制度如下:預熱段:≤800℃,加熱段:1150~1180℃,均熱段:1180~1210℃,料溫差≤20℃,加熱時間≥2.5小時;步驟七、方坯軋前加熱:在推鋼式加熱爐或步進式加熱爐中加熱,初軋方坯加熱溫度按以下要求控制:預熱段:≤900℃;加熱段:950~1050℃,均熱段:1180~1230℃,加熱時間≥2.5小時;步驟八、高速線材軋制:開軋溫度:1180~1210℃,終軋吐絲溫度控制在≥980℃,吐絲后使用水噴淋或入水強制冷卻;出口精軋速度控制在28~35m/s;吐絲經水冷后再經過風冷線冷卻后進入收集卷,收集后進入P&F線進行打包﹑運輸進入熱處理工序;步驟九、固溶處理:熱軋盤元隨爐升溫,固溶溫度1040-1150℃,時間2.5-3.5小時,冷卻方式:快速水冷;晶粒度控制在細于6級;步驟十、矯直:盤條在熱處理后,將盤條浸入石灰涂層溶液中保持片刻,拉出,自然干燥,以表面涂層干燥、發白為準;盤條采用七輥矯直機進行矯直;步驟十一、磨光、檢驗入庫:矯直后的黑直條進行磨制加工,采用無心磨床磨光,分為粗磨+精磨,所加工桿徑和表面質量要求按國家標準或顧客的要求進行控制,磨光后的進行NDT無損檢測(超聲波和渦流),檢驗合格產品入庫。優選的,在所述的步驟四的弧形方坯連鑄機連鑄中,當拉速范圍為1.0~1.2m/min時,二冷區僅開啟前兩區水量,其分配比例為:55%:45%。再優選的,在所述的步驟五中,、電渣重熔的重熔電流為6100-6400A,電壓51-54V,重熔時間110-120分鐘。再優選的,在所述的步驟五中,所述的電渣重熔的渣料選取預熔渣或CaF2:Al2O3=70%:30%的三七渣。再優選的,在所述的步驟六中,初軋坯料尺寸為斷面:(135-138)×(145-148)mm,長度:2700-3200mm。再優選的,在所述的步驟九中,固溶處理的固溶溫度1070-1130℃,時間2.7-3.3小時。再優選的,在所述的步驟十中,盤條矯直的直線度≤1mm/m。本專利技術的氣閥鋼50Cr21Mn9Ni4Nb2WN磨光銀亮棒材的生產方法,采用連鑄母材和電渣重熔的冶金工藝手段生產鋼坯,克服了21-4NWNb高溫變形抗力大難以連鑄的難題,電渣母材的純凈度高,降低了坯料中的各種偏析、疏松等冶金缺陷,有效的細化原始坯料組織,改善了熱加工性能;所得的初軋開坯能直接應用于后續工序的高線軋制;軋制開坯和高線軋制的僅僅需要“兩火成材”工藝路線,無需多次軋制開坯加熱,盤條的尺寸精度高,且軋制的盤卷重量能達到500Kg左右,綜本文檔來自技高網
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    【技術保護點】
    一種氣閥鋼50Cr21Mn9Ni4Nb2WN磨光銀亮棒材的生產方法,其特征在于,所述的生產方法包括以下步驟:步驟一、在電弧爐中配入廢鋼和高碳鉻鐵,鎳鐵等合金料,進行熔化初煉;出鋼溫度≥1600℃,P≤0.040%;步驟二、AOD冶煉:氧化期內吹氮氣與氧氣冶煉,并加入鎢鐵調整W含量,當溫度達到≥1660℃,在C≤0.60時,開始加入硅鐵量與Al進行還原操作,吹氮氣合金化后,調整Mn、Nb等合金成分,取樣分析并除渣,當成分滿足內控和標準要求時,在溫度T≥1490℃時出鋼,轉LF精煉;步驟三、LF精煉:加入脫氧劑硅鈣粉、碳粉或硅鐵粉,并微調成分、溫度,保持白渣操作,當鋼液溫度達到連鑄吊包溫度后即可出鋼;步驟四、弧形方坯連鑄機連鑄:吊包溫度為:連鑄第一包1490~1510℃,連包1480~1500℃;澆注時,采用結晶器與末端電磁攪拌的組合方式,拉速控制參照為:目標溫度1430?1450℃,目標拉速1.3?1.0m/min;冷卻控制方式為:二冷區采用三段式分區配水的方式,比水量隨著拉速自動匹配;總的比水量控制為0.27~0.32L/Kg鋼;出坯時連鑄坯做好標識,空冷堆放,得到方坯連鑄電渣母材坯料;步驟五、電渣重熔,將連鑄生產的電渣母材坯料與假電極焊接,進行電渣重熔,重熔電流6000?6500A,電壓50?55V,重熔時間100?140分鐘,得到鋼錠;步驟六、鍛造或者初軋開坯,開坯加熱制度如下:預熱段:≤800℃,加熱段:1150~1180℃,均熱段:1180~1210℃,料溫差≤20℃,加熱時間≥2.5小時;步驟七、方坯軋前加熱:在推鋼式加熱爐或步進式加熱爐中加熱,初軋方坯加熱溫度按以下要求控制:預熱段:≤900℃;加熱段:950~1050℃,均熱段:1180~1230℃,加熱時間≥2.5小時;步驟八、高速線材軋制:開軋溫度:1180~1210℃,終軋吐絲溫度控制在≥980℃,吐絲后使用水噴淋或入水強制冷卻;出口精軋速度控制在28~35m/s;吐絲經水冷后再經過風冷線冷卻后進入收集卷,收集后進入P&F線進行打包﹑運輸進入熱處理工序;步驟九、固溶處理:熱軋盤元隨爐升溫,固溶溫度1040?1150℃,時間2.5?3.5小時,冷卻方式:快速水冷;晶粒度控制在細于6級;步驟十、矯直:盤條在熱處理后,將盤條浸入石灰涂層溶液中保持片刻,拉出,自然干燥,以表面涂層干燥、發白為準;盤條采用七輥矯直機進行矯直;以及步驟十一、磨光、檢驗入庫:矯直后的黑直條進行磨制加工,采用無心磨床磨光,分為粗磨+精磨,所加工桿徑和表面質量要求按國家標準或顧客的要求進行控制,磨光后的進行NDT無損檢測(超聲波和渦流),檢驗合格產品入庫。...

    【技術特征摘要】
    1.一種氣閥鋼50Cr21Mn9Ni4Nb2WN磨光銀亮棒材的生產方法,其特征在于,所述的生產方法包括以下步驟:步驟一、在電弧爐中配入廢鋼和高碳鉻鐵,鎳鐵等合金料,進行熔化初煉;出鋼溫度≥1600℃,P≤0.040%;步驟二、AOD冶煉:氧化期內吹氮氣與氧氣冶煉,并加入鎢鐵調整W含量,當溫度達到≥1660℃,在C≤0.60時,開始加入硅鐵量與Al進行還原操作,吹氮氣合金化后,調整Mn、Nb等合金成分,取樣分析并除渣,當成分滿足內控和標準要求時,在溫度T≥1490℃時出鋼,轉LF精煉;步驟三、LF精煉:加入脫氧劑硅鈣粉、碳粉或硅鐵粉,并微調成分、溫度,保持白渣操作,當鋼液溫度達到連鑄吊包溫度后即可出鋼;步驟四、弧形方坯連鑄機連鑄:吊包溫度為:連鑄第一包1490~1510℃,連包1480~1500℃;澆注時,采用結晶器與末端電磁攪拌的組合方式,拉速控制參照為:目標溫度1430-1450℃,目標拉速1.3-1.0m/min;冷卻控制方式為:二冷區采用三段式分區配水的方式,比水量隨著拉速自動匹配;總的比水量控制為0.27~0.32L/Kg鋼;出坯時連鑄坯做好標識,空冷堆放,得到方坯連鑄電渣母材坯料;步驟五、電渣重熔,將連鑄生產的電渣母材坯料與假電極焊接,進行電渣重熔,重熔電流6000-6500A,電壓50-55V,重熔時間100-140分鐘,得到鋼錠;步驟六、鍛造或者初軋開坯,開坯加熱制度如下:預熱段:≤800℃,加熱段:1150~1180℃,均熱段:1180~1210℃,料溫差≤20℃,加熱時間≥2.5小時;步驟七、方坯軋前加熱:在推鋼式加熱爐或步進式加熱爐中加熱,初軋方坯加熱溫度按以下要求控制:預熱段:≤900℃;加熱段:950~1050℃,均熱段:1180~1230℃,加熱時間≥2.5小時;步驟八、高速線材軋制:開軋溫度:1180~1210℃,終軋吐絲溫度控制在≥980℃,吐絲后使用水噴淋或入水強制冷卻;出口精軋速度控制在28~35m/s;吐絲經水冷后再經過風冷線冷卻后進入收集卷,收集后...

    【專利技術屬性】
    技術研發人員:涂玉國張國付,柯紅升,翟德建,艾進,魏偉翟健紅,李風,
    申請(專利權)人:江蘇申源特鋼有限公司,
    類型:發明
    國別省市:江蘇,32

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