[发明专利]一种高负荷发动机排气阀用钢的铸锭轧制开坯的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及气阀钢生产方法，具体地，本发明涉及一种高负荷发动机排气阀用钢材料的铸锭热加工开坯的生产方法。

背景技术

气阀钢是一种特殊的合金钢，按组织来分，一般可分为奥氏体不锈气阀钢、马氏体不锈气阀钢、铁镍基合金气阀钢三大类。

气阀钢材料主要用于制造内燃发动机汽缸的进气阀和排气阀，主要需求对象是汽车、摩托车、舰船、军用坦克及各种工程机械等行业。

5Cr21Mn9Ni4Nb2WN是奥氏体气阀钢，该钢是在制造中等负荷发动机排气阀材料5Cr21Mn9Ni4N(21－4N)钢的基础上发展的高强度奥氏体气阀钢；该钢主要用于制造高负荷发动机的排气阀材料，该材料制造的排气阀能够在≤850℃工作条件下服役具有足够的高温强度，可靠的耐机械应力和耐热应力疲劳性能及良好的高温耐磨性和耐高温燃气腐蚀性能。5Cr21Mn9Ni4Nb2WN相应的美国牌号为XEV-F，德国牌号X50CrMnNiNbN219，美国伊顿公司的牌号是EMS247。我国5Cr21Mn9Ni4Nb2WN材料生产执行标准是GB/T12773-2008《内燃机用气阀钢及高温合金棒材》。

5Cr21Mn9Ni4Nb2WN气阀钢的主要化学成分是：C：0.45~0.55%，Mn：8.00~10.00%，Ni：3.50~5.00%，Cr：20.00~22.00%，N：0.40~0.60%，W：0.80~1.50%，Nb：1.80~2.50%，C+N≥0.90%。5Cr21Mn9Ni4Nb2WN气阀钢的固有特性是：铸态高温状态下热延展性差、屈服强度高、变形抗力大及热变形温度范围窄的特点，属铸态难变形的材料。

目前，国内特殊钢生产企业生产5Cr21Mn9Ni4Nb2WN气阀钢材料，都是采用冶炼铸锭冷送+锻造开坯的生产方法组织生产。铸锭锻造开坯的冶金制造成本高，能源消耗也高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高负荷发动机排气阀用钢材料的铸锭热加工开坯的生产方法，采用轧制开坯，制造成本低，且铸锭轧制开坯可以实施铸锭全热送装入轧钢工序加热炉，能够较大幅度地降低能源消耗。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种高负荷发动机排气阀用钢的铸锭轧制开坯的生产方法，包括如下步骤：

1)铸锭热送热装均热炉，

铸锭成分重量百分比为：C 0.45~0.55%，Mn 8.00~10.00%，Ni3.50~5.00%，Cr 20.00~22.00%，N 0.40~0.60%，W 0.80~1.50%，Nb1.80~2.50%，C+N≥0.90%，其余为Fe和不可避免杂质；铸锭入炉温度600~900℃，以50~80℃/h的速度加热升温至1150~1230℃，保温5~6小时，铸锭阴阳面温度差＜50℃；

2)第一次轧制

轧辊预热至100~300℃温度；轧制道次10~18道，初轧机平底孔轧制，每次压下量10~20mm；

3)轧件加热

加热升温至1150~1230℃，保温2~3小时，轧件阴阳面温度差＜50℃；

轧件翻身；

4)第二次轧制

轧辊预热至100~300℃；开轧温度1150~1200℃，终轧温度＞900℃；

每次压下量10~25mm；

5)轧件再加热

加热升温至1150~1230℃，保温1~2小时；轧件阴阳面温度差＜50℃；

6)第三次轧制

开轧温度1150~1200℃，终轧温度＞900℃；每次压下量20~45mm。

进一步，第一次轧制时，轧辊咬入速度10~30转/分。

所述第二次轧制时，轧件咬入速度10~30转/分，轧件咬入后轧辊转速10~40转/分。

所述第三次轧制时，轧制前关闭轧辊的冷却水；轧件在初轧机箱型孔轧制时，轧辊转速：40~80转/分。

在步骤1）、步骤3）、步骤5）中，对铸锭、或轧件回炉进行翻身即阴面与阳面交换位置。

另外，本发明所述铸锭重量大于1吨。

本发明与传统的“冶炼≤1t铸锭-锻压开坯”的生产工艺相比，金属成坯率可以达到82.7%，吨钢能源消耗下降大于34%，冶金制造成本降低1000余元/吨。铸锭初轧机轧制开坯生产的钢坯表面质量良好，内材质量均满足GB/T12773-2008标准之规定，开坯合格率100%。

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、生产周期缩短。