專利名稱：氣閥鋼小型材生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到氣閥鋼小型材的生產(chǎn)制造工藝。
氣閥鋼小型材是指直徑小于12mm表面經(jīng)磨光或滾光處理的氣閥鋼直條材，是主要用于制造小型汽油、柴油發(fā)動機(jī)進(jìn)、排氣閥的關(guān)鍵材料。目前，常用的氣閥鋼主要有5Cr21Mn9Ni4N(簡稱21-4N)、3Cr20Ni11Mo2PB(簡稱PB鋼)和4Cr14Ni14W2Mo(簡稱雙14)等奧氏體型氣閥鋼和4Cr9Si2及4Cr10Si2Mo等馬氏體型氣閥鋼。由于氣閥鋼工作在高溫、高壓、高沖刷和高磨蝕等苛刻條件下，因此具有較高的機(jī)械性能和耐腐蝕性能。也正因?yàn)橛诖?，氣閥鋼具有室溫下強(qiáng)度高、塑性低、脆性大、冷變形困難、加工硬化明顯、裂紋敏感性強(qiáng)等一系列特征，使得氣閥鋼小型材的生產(chǎn)加工十分困難。
目前，國外通常采用熱精軋—矯直—磨光或熱精軋—?jiǎng)兤ぁ獫L光矯直的工藝路線生產(chǎn)氣閥鋼小型材。當(dāng)然，這都是建立在先進(jìn)的工裝設(shè)備和工藝技術(shù)的基礎(chǔ)上的。國內(nèi)由于軋制工裝設(shè)備落后和工藝技術(shù)落后，軋材的尺寸公差大，橢圓度大、表面質(zhì)量差，不可能直接矯直磨光或剝皮滾光矯直，只有在軋制后，增加一道冷拉工藝，使軋材的尺寸公差、橢圓度、表面質(zhì)量等達(dá)到能夠直接磨光的要求。另外，國內(nèi)目前的軋機(jī)普遍速度較慢，鋼坯經(jīng)多次軋制后，達(dá)到8mm左右時(shí)，坯料已經(jīng)冷卻，不能再繼續(xù)軋制了，因此生產(chǎn)較小規(guī)格的氣閥鋼小型材(如6mm)，冷拉工藝還有一個(gè)使其外徑減小，達(dá)到要求的作用。由于氣閥鋼具有前述基本特征，通常冷拉的道次減面率不大于15％，如超過15％，則可能造成冷拉材表面產(chǎn)生裂紋、拉斷、模具開裂等一系列問題。然而，既使以15％的道次減面率冷拉，要生產(chǎn)加工6mm左右的氣閥鋼小型材，也需要4-5道次的冷拉，而每一道次冷拉后，都需要經(jīng)過退火、酸洗、堿洗等處理，不僅增加了生產(chǎn)成本，而且大大降低了綜合成材率。
本發(fā)明提出的氣閥鋼小型材的生產(chǎn)工藝，根據(jù)我國軋制、拉拔等設(shè)備的基本情況，采用熱軋—溫拉—矯直—磨光的工藝路線，以溫拉取代冷拉，解決了國內(nèi)目前生產(chǎn)制造氣閥鋼小型材的關(guān)鍵技術(shù)問題。由于氣閥鋼在一定溫度范圍內(nèi)，硬度降低，塑性增加，使得氣閥鋼拉拔道次減面率提高到30％，且在拉拔過程中，加工硬化，裂紋敏感性等現(xiàn)象都得到了明顯的緩解，在拉拔道次之間，可不進(jìn)行退火、酸洗、堿洗等處理，而直接連拔。另外，在溫拉時(shí)，還采用了涂履低熔點(diǎn)金屬做潤滑劑的潤滑工藝，解決了常規(guī)潤滑工藝在一定溫度下包覆困難、潤滑失效、潤滑劑附著力不強(qiáng)等問題，使得氣閥鋼的溫拉速度進(jìn)一步提高，道次減面率進(jìn)一步增加，拉拔材的表面質(zhì)量進(jìn)一步提高。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，采用溫拉并用涂履低熔點(diǎn)金屬做潤滑劑可順利地拉拔21-4N、PB鋼、雙14、4Cr9Si2、4Cr10Si2Mo等奧氏體或馬氏體型氣閥鋼小型材，且成材率、勞動生產(chǎn)率、拉拔材的表面質(zhì)量都有明顯的提高。
本發(fā)明所述溫拉是指在300℃-900℃溫度下進(jìn)行拉拔的生產(chǎn)工藝、常規(guī)的拉拔工藝是在室溫下進(jìn)行的，通常稱為冷拉。由于氣閥鋼在室溫下，強(qiáng)度高、塑性低、脆性大，加工硬化明顯，裂紋敏感性強(qiáng)，因此冷拉變形十分困難。當(dāng)對被拉拔材料進(jìn)行加熱，并使其達(dá)到300℃-900℃時(shí)，氣閥鋼的基本特性發(fā)生相應(yīng)的變化，使得從模具中拉拔時(shí)較為容易，道次減面率大幅度提高，且表面質(zhì)量得到明顯改善。溫拉時(shí)，可采用電感應(yīng)加熱、電接觸加熱、熔融金屬加熱和熔融鹽加熱等方式對被拉拔材料進(jìn)行加熱，并將加熱位置，設(shè)置在模具進(jìn)口處，通過調(diào)節(jié)拉拔速度、加熱段長度、加熱功率等因素，使得溫拉過程能夠連續(xù)進(jìn)行。不論采用何種方式進(jìn)行加熱，其加熱段長度、加熱功率，應(yīng)易于控制，使被拉拔材的加熱溫度能隨不同的拉拔速度，調(diào)節(jié)到一個(gè)恒定的溫度范圍。被拉拔材料的加熱溫度應(yīng)控制在300℃-900℃視被拉拔材料的材質(zhì)不同而不同，以使被拉拔材料既有較好的塑性，而又有一定的強(qiáng)度能承受拉拔張力為宜。一旦加熱溫度確定后，應(yīng)將其恒定在±5℃的范圍內(nèi)。由于采用了溫拉技術(shù)，拉拔后的材料不再需要進(jìn)行退火、酸洗、堿洗等處理，可直接進(jìn)行下一道次的溫拉。根據(jù)最終產(chǎn)品尺寸規(guī)格的不同，從軋材到矯直磨光材的拉拔道次也不同。但不論進(jìn)行多少道次的拉拔、溫拉工藝總是可以不進(jìn)行中間處理，而直接連續(xù)拉拔。
采用溫拉技術(shù)后，原有的潤滑劑及潤滑工藝存在著包覆困難、潤滑失效、潤滑劑附著力不強(qiáng)等問題。這是因?yàn)樵械臐櫥瑒┘皾櫥に嚧蠖际窃诔叵鹿ぷ鞯?，提高了溫度后就可能不適應(yīng)。為解決此間題，本發(fā)明提出涂覆低熔點(diǎn)金屬作潤滑劑的潤滑工藝，解決了潤滑劑附著力不強(qiáng)、包覆困難、潤滑失效等問題。低熔點(diǎn)金屬的涂覆可采用化學(xué)鍍、電鍍、熔融浸涂、置換沉淀等方法進(jìn)行，涂覆的材料可以是銅、鋅、錫等。以涂覆層均勻，附著力強(qiáng)，不易脫離等為宜，涂覆層的厚度可控制在5μ-0.5mm范圍內(nèi)，以10μ-50μ為宜。
下面以一實(shí)例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。
材質(zhì)5Cr21Mn9Ni4N(21-4N)軋材規(guī)格8mm成品材規(guī)格6mm溫拉溫度650℃±5℃加熱方式電接觸加熱拉拔道次及減面率
潤滑方式電解鍍銅20μm軋材經(jīng)固溶處理后，進(jìn)行酸洗、洗掉軋材表面的污物及氧化皮，然后進(jìn)行電解鍍銅，達(dá)到規(guī)定的厚度后，沖洗掉表面的酸液，軋尖，然后進(jìn)行溫拉，在本實(shí)例中，從8mm拉到6.2mm，進(jìn)行了兩道次的拉拔，減面率分別為19.0％和25.9％，拉到6.2mm后再進(jìn)行退火處理，然后矯直、磨光，磨削量為0.2mm，磨光后進(jìn)行外觀檢驗(yàn)和機(jī)械性能檢驗(yàn)，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)要求。
從本實(shí)例可以看出，采用本工藝減少了拉拔道次，減少了拉拔道次間的退火、堿洗、酸洗等處理工藝，提高了成材率，提高了表面質(zhì)量，提高了勞動生產(chǎn)率，顯然是切實(shí)可行的。
權(quán)利要求
1.一種氣閥鋼小型材的生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)直徑小于12mm的氣閥鋼磨光直條材，其特征在于采用熱軋—溫拉—矯直—磨光的工藝路線，且采用涂覆低溶點(diǎn)金屬做潤滑劑的潤滑工藝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述生產(chǎn)工藝，其特征在于溫拉材的加熱方式可采用電感應(yīng)加熱，電接觸加熱、溶融金屬加熱和熔融鹽加熱。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述生產(chǎn)工藝，其特征在于溫拉材的加熱溫度為300℃-900℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述生產(chǎn)工藝，其特征在于低熔點(diǎn)金屬的涂覆可采用化學(xué)鍍、電鍍、熔融浸涂和置換沉淀的方法進(jìn)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述生產(chǎn)工藝，其特征在于涂覆的低熔點(diǎn)金屬可以是銅、鋅和錫。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)工藝，其特征在于低熔點(diǎn)金屬的涂覆層厚度為5μ-0.5mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)工藝，其特征在于該工藝可生產(chǎn)5Cr21Mn9Ni4N(簡稱21-4N)、3Cr20Ni11Mo2PB(簡稱PB鋼)和4Cr14Ni14W2Mo(簡稱雙14)奧氏體型氣閥鋼和4Cr9Si2及4Cr10Si2Mo馬氏體型氣閥鋼。
全文摘要
本發(fā)明提出一種氣閥鋼小型材生產(chǎn)制造工藝,其工藝路線為熱軋－溫拉－矯直－磨光,并采用涂覆低熔點(diǎn)金屬做潤滑劑的潤滑工藝,使得拉拔道次減面率大幅度提高,最高可達(dá)30%以上,并可在拉拔道次間不進(jìn)行退火、酸洗、堿洗等處理,而進(jìn)行連拔,提高了成材率,降低了生產(chǎn)成本,提高了產(chǎn)品的表面質(zhì)量,提高了勞動生產(chǎn)率。
文檔編號B23P13/00GK1274632SQ9911487
公開日2000年11月29日 申請日期1999年5月20日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月20日
發(fā)明者何開文, 胡曉軒, 胡紹秋, 李榮之, 趙平, 王國祥 申請人:重慶鋼鐵(集團(tuán))有限責(zé)任公司, 重慶鋼鐵研究所