本發(fā)明涉及一種氣閥鋼的生產(chǎn)方法，尤其是一種氣閥用鋼42Cr9Si2盤(pán)條的生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

42Cr9Si2是制造汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)、排氣閥用量最大的氣閥鋼材料，也是整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)中的關(guān)鍵材料，在交通動(dòng)力機(jī)械領(lǐng)域的重要性很大。氣閥用鋼的生產(chǎn)在特殊鋼中是一個(gè)專(zhuān)業(yè)性很強(qiáng)的領(lǐng)域，雖然數(shù)量不是很大，但其工作條件惡劣，通常都在高溫、高壓、高沖刷和高磨蝕的條件下工作，因而對(duì)氣閥用鋼的性能要求較高。國(guó)標(biāo)《內(nèi)燃機(jī)氣閥用鋼及合金棒材》（GBT 12773-2008）中對(duì)氣閥用鋼的成分、晶粒度、夾雜物、熱處理性能都有明確規(guī)定，其中對(duì)夾雜物的要求嚴(yán)格?，F(xiàn)有生產(chǎn)方法中，冶煉過(guò)程多出現(xiàn)鋼水氧、氫氣體含量超標(biāo)，夾雜物不達(dá)標(biāo)等問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能有效地減少夾雜物的氣閥用鋼42Cr9Si2盤(pán)條的生產(chǎn)方法。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：其包括合金化硅鐵預(yù)處理、AOD爐冶煉、LF爐精煉、連鑄、軋制以及退火工序；合金化硅鐵預(yù)處理工序：對(duì)合金化硅鐵進(jìn)行烘烤；所述AOD爐冶煉工序：全程吹氬，還原時(shí)間大于8分鐘。

本發(fā)明所述烘烤的溫度≥200℃，時(shí)間≥120分鐘。

本發(fā)明所述LF爐精煉工序：鋼水進(jìn)LF爐前進(jìn)行倒渣，確保渣層厚度≤50mm；造渣時(shí)采用石灰加鋁礬土造高堿度渣，渣堿度≥3.0。

本發(fā)明所述軋制工序：均熱段溫度1130℃～1140℃；進(jìn)精軋溫度900～950℃，吐絲溫度860～900℃。所述軋制工序中，鋼坯預(yù)熱溫度≤850℃，加熱段溫度1120～1150℃。所述軋制工序中，在爐時(shí)間為120～180min。

本發(fā)明所述退火工序：保溫溫度880℃±5℃，保溫時(shí)間4±0.5小時(shí)；保溫后控制冷卻速度為25℃～35℃/h。

采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：本發(fā)明通過(guò)合金料烘烤去除合金料中的水分，降低合金料加入后的鋼水氣體含量，確保較低最終氣體含量。

具體實(shí)施方式

本氣閥用鋼42Cr9Si2盤(pán)條的生產(chǎn)方法包括合金化硅鐵預(yù)處理、AOD爐冶煉、LF爐精煉、連鑄、軋制以及退火工序，各工序的工藝如下所述：

（1）合金化硅鐵預(yù)處理工序：合金化硅鐵中通常包含水分，在冶煉過(guò)程會(huì)造成鋼水氧、氫氣體含量超標(biāo)。本方法為降低鋼水中氣體含量，在脫磷前，對(duì)合金料采用離線烘烤技術(shù)。通過(guò)合金料烘烤去除合金料中的水分，降低合金料加入后的鋼水氣體含量，確保較低最終氣體含量。工藝方法為：在脫磷前將合金化硅鐵放入備用鋼包，在烘烤位烘烤，去除表面水分；烘烤溫度≥200℃，時(shí)間≥120分鐘。

（2）AOD爐冶煉工序：在AOD冶煉過(guò)程中通過(guò)全程吹氬，降低氧含量以控制夾雜物，還原時(shí)間＞8分鐘；出鋼前AOD扒渣。

（3）LF爐精煉工序：進(jìn)LF爐前進(jìn)行倒渣，確保渣層厚度≤50mm，便于造高堿度渣。在LF爐冶煉過(guò)程中，通過(guò)高堿度渣控制氧含量，LF爐造渣采用石灰加鋁礬土造高堿度渣，同時(shí)保證渣的流動(dòng)性，渣堿度≥3.0；渣主要成分：CaO 40～50wt%，Al₂O₃ 15～25wt%，SiO₂ 10～15wt%。脫氧采用鋁粒+碳化鈣造白渣，在保證高堿度的同時(shí)保持渣的流動(dòng)性。

（4）連鑄工序：連鑄機(jī)塞棒吹氬，控制吹氬量5～50NL/h，采用弱冷工藝，保證鑄坯良好的低倍組織。

（5）軋制工序：在軋制過(guò)程中通過(guò)合理的加熱溫度和軋制過(guò)程溫度，確保軋后良好的表面質(zhì)量和組織尺寸。工藝過(guò)程為：A、加熱過(guò)程：鋼坯預(yù)熱溫度≤850℃，鋼坯加熱段溫度1120～1150℃，均熱段溫度1130～1140℃，在爐時(shí)間120～180min；B、軋制過(guò)程：除鱗水開(kāi)啟，鋼坯進(jìn)行6+6道次粗中軋，6道次預(yù)精軋，8道次精軋，4道次減定徑軋制，進(jìn)精軋溫度900～950℃，吐絲溫度860～900℃；C、冷卻過(guò)程：軋后斯太爾莫冷卻線，調(diào)節(jié)風(fēng)冷線保溫罩和風(fēng)機(jī)開(kāi)度采用冷卻速度2～4℃/s。

（6）退火工序：采用高溫并保溫的方式，降低盤(pán)條強(qiáng)度,同時(shí)要控制保溫時(shí)間和冷卻速度，保證晶粒不粗化，保證晶粒在8級(jí)以上，同時(shí)要保證硬度HB≤269。工藝過(guò)程為：保溫溫度880℃±5℃，保溫時(shí)間4±0.5小時(shí)；采用緩冷工藝，即保溫完畢控制爐冷冷卻速度25℃～35℃/h，冷卻至550～600℃后出爐空冷。

實(shí)施例1：本氣閥用鋼42Cr9Si2盤(pán)條的生產(chǎn)方法采用下述具體工藝。

鐵水脫磷前對(duì)合金化硅鐵進(jìn)行烘烤，用手持紅外測(cè)溫儀測(cè)量溫度323℃，脫磷時(shí)間63分鐘, 鋼包鋼水量58噸，AOD冶煉過(guò)程72分鐘，合金料烘烤時(shí)間在135分鐘。AOD爐冶煉全程吹氬，還原時(shí)間9分鐘。進(jìn)精煉爐前先對(duì)鋼包進(jìn)行倒渣，渣層厚度42mm；LF爐配加100kg石灰、200kg鋁礬土造渣；蘸渣后配加30kg碳化鈣和4kg鋁粒進(jìn)行脫氧操作；過(guò)程渣較稀，后續(xù)共配加240kg石灰調(diào)整堿度，最終堿度3.51。連鑄采用弱冷工藝，結(jié)晶器水量1500～1600L/min，吹氬量35NL/h。

將鋼坯在加熱爐中加熱，預(yù)熱溫度820℃，加熱段溫度1142℃，均熱段溫度1138℃，在爐時(shí)間150min。鋼坯經(jīng)高速軋機(jī)軋制成盤(pán)條，進(jìn)精軋溫度910℃，卷取溫度870℃。軋后線材進(jìn)入斯太爾莫冷卻線，調(diào)節(jié)風(fēng)冷線保溫罩開(kāi)啟數(shù)量和風(fēng)機(jī)開(kāi)度冷卻速度為3℃/s。線材進(jìn)退火爐退火，保溫溫度878℃，保溫時(shí)間4小時(shí)，冷卻速度30℃/小時(shí)，冷卻至600℃后出爐空冷。

本實(shí)施例所得Φ10mm規(guī)格的42Cr9Si2盤(pán)條，氧含量0.0014wt%，氮含量0.0082wt%，氫含量0%；表面質(zhì)量良好，晶粒度9級(jí)，退火材硬度HB252，夾雜物B 0.5、D 1.0、D 0.5e；線材低倍，中心疏松1.5，一般疏松1.5，錠型偏析1.5；盤(pán)條成材率98.5%，合格率100%。

實(shí)施例2：本氣閥用鋼42Cr9Si2盤(pán)條的生產(chǎn)方法采用下述具體工藝。

鐵水脫磷前對(duì)合金化硅鐵進(jìn)行烘烤，用手持紅外測(cè)溫儀測(cè)量溫度323℃，脫磷時(shí)間61分鐘，鋼包鋼水量58噸，AOD冶煉過(guò)程70分鐘，合金料烘烤時(shí)間在131分鐘。AOD爐冶煉全程吹氬，還原時(shí)間10分鐘。進(jìn)精煉爐前先對(duì)鋼包進(jìn)行倒渣，渣層厚度42mm；LF爐配加100kg石灰、200kg鋁礬土造渣，渣主要成分（wt）：CaO 47.5%，Al₂O₃ 17.6%，SiO₂ 12.3%；蘸渣后配加30kg碳化鈣和4kg鋁粒進(jìn)行脫氧操作；過(guò)程渣較稀，后續(xù)共配加240kg石灰調(diào)整堿度，最終堿度3.3。連鑄采用弱冷工藝結(jié)晶器，水量1500～1600L/min，吹氬量20NL/h。

將鋼坯在加熱爐中加熱，預(yù)熱段溫度840℃，加熱溫度1135℃，均熱溫度1140℃，在爐時(shí)間155min。鋼坯經(jīng)高速軋機(jī)軋制成盤(pán)條，進(jìn)精軋溫度915℃，卷取溫度890℃。線材進(jìn)入斯太爾莫冷卻線，調(diào)節(jié)風(fēng)冷線保溫罩開(kāi)啟數(shù)量和風(fēng)機(jī)開(kāi)度，冷卻速度為2℃/s。線材經(jīng)退火爐退火，保溫溫度882℃，保溫時(shí)間4小時(shí)，冷卻速度32℃/小時(shí)，冷卻至580℃后出爐空冷。

本實(shí)施例所得Φ11mm規(guī)格的42Cr9Si2盤(pán)條，氧含量0.0019wt%，氮含量0.0083wt%，氫含量0.00003wt%；表面質(zhì)量良好，晶粒度9級(jí)，退火材硬度HB243，夾雜物A 0.5、D 1.5、D 0.5e；線材低倍，中心疏松0.5，一般疏松0.5，錠型偏析0；盤(pán)條成材率98.7%，合格率100%。

實(shí)施例3：本氣閥用鋼42Cr9Si2盤(pán)條的生產(chǎn)方法采用下述具體工藝。

鐵水脫磷前對(duì)合金化硅鐵進(jìn)行烘烤，用手持紅外測(cè)溫儀測(cè)量溫度323℃，脫磷時(shí)間63分鐘，鋼包鋼水量58噸，AOD冶煉過(guò)程72分鐘，合金料烘烤時(shí)間在135分鐘。AOD冶煉全程吹氬，還原時(shí)間9分鐘。進(jìn)精煉爐前先對(duì)鋼包進(jìn)行倒渣，渣層厚度45mm；LF爐配加100kg石灰、200kg鋁礬土造渣；蘸渣后配加30kg碳化鈣和4kg鋁粒進(jìn)行脫氧操作；過(guò)程渣較稀，后續(xù)共配加240kg石灰調(diào)整堿度，最終堿度3.4。連鑄采用弱冷工藝結(jié)晶器，水量1500～1600L/min，吹氬量50NL/h。

將鋼坯在加熱爐中加熱，預(yù)熱段溫度850℃，加熱溫度1140℃，均熱溫度1137℃，在爐時(shí)間150min。鋼坯經(jīng)高速軋機(jī)軋制成盤(pán)條，進(jìn)精軋溫度900℃，卷取溫度860℃。線材進(jìn)入斯太爾莫冷卻線，調(diào)節(jié)風(fēng)冷線保溫罩開(kāi)啟數(shù)量和風(fēng)機(jī)開(kāi)度冷卻速度為2℃/s。線材經(jīng)退火爐退火，保溫溫度875℃，保溫時(shí)間4小時(shí)，冷卻速度32℃/小時(shí)，冷卻至570℃后出爐空冷。

本實(shí)施例所得Φ12mm規(guī)格的盤(pán)條，氧含量0.0012wt%，氮含量0.0103wt%，氫含量0.00004wt%；表面質(zhì)量良好，晶粒度9級(jí)，退火材硬度HB236，夾雜物A 0.5、D 1.5、D 0.5e；線材低倍，中心疏松0.5，一般疏松0.5，錠型偏析0.5；盤(pán)條成材率98.3%，合格率100%。

實(shí)施例4：本氣閥用鋼42Cr9Si2盤(pán)條的生產(chǎn)方法采用下述具體工藝。

鐵水脫磷前對(duì)合金化硅鐵進(jìn)行烘烤，在255℃烘烤140分鐘。鋼包鋼水量58噸，AOD冶煉全程吹氬，還原時(shí)間8.5分鐘。進(jìn)精煉爐前先對(duì)鋼包進(jìn)行倒渣，渣層厚度44mm；LF爐配加100kg石灰、200kg鋁礬土造渣；蘸渣后配加30kg碳化鈣和4kg鋁粒進(jìn)行脫氧操作；過(guò)程渣較稀，后續(xù)共配加石灰調(diào)整堿度，最終堿度3.3。連鑄采用弱冷工藝結(jié)晶器，水量1500～1600L/min，吹氬量30NL/h。

將鋼坯在加熱爐中加熱，預(yù)熱段溫度830℃，加熱溫度1120℃，均熱溫度1135℃，在爐時(shí)間180min。鋼坯經(jīng)高速軋機(jī)軋制成盤(pán)條，進(jìn)精軋溫度930℃，卷取溫度900℃。線材進(jìn)入斯太爾莫冷卻線，調(diào)節(jié)風(fēng)冷線保溫罩開(kāi)啟數(shù)量和風(fēng)機(jī)開(kāi)度冷卻速度為3℃/s。線材經(jīng)退火爐退火，保溫溫度880℃，保溫時(shí)間4.5小時(shí)，冷卻速度28℃/小時(shí)，冷卻至550℃后出爐空冷。

本實(shí)施例所得Φ12mm規(guī)格的盤(pán)條，氧含量0.0012wt%，氮含量0.0105wt%，氫含量0.00006wt%；表面質(zhì)量良好，晶粒度9級(jí)，退火材硬度HB225，夾雜物A 0.5、D 1.5、D 0.5e；線材低倍，中心疏松1.0，一般疏松1.0，錠型偏析0.5；盤(pán)條成材率98.5%，合格率100%。

實(shí)施例5：本氣閥用鋼42Cr9Si2盤(pán)條的生產(chǎn)方法采用下述具體工藝。

鐵水脫磷前對(duì)合金化硅鐵進(jìn)行烘烤，在280℃烘烤120分鐘。鋼包鋼水量58噸AOD冶煉全程吹氬，還原時(shí)間9.5分鐘。進(jìn)精煉爐前先對(duì)鋼包進(jìn)行倒渣，渣層厚度50mm；LF爐配加100kg石灰、200kg鋁礬土造渣；蘸渣后配加30kg碳化鈣和4kg鋁粒進(jìn)行脫氧操作；過(guò)程渣較稀，后續(xù)共配加石灰調(diào)整堿度，最終堿度3.0。連鑄采用弱冷工藝結(jié)晶器，水量1500～1600L/min，吹氬量15NL/h。

將鋼坯在加熱爐中加熱，預(yù)熱段溫度840℃，加熱溫度1150℃，均熱溫度1133℃，在爐時(shí)間120min。鋼坯經(jīng)高速軋機(jī)軋制成盤(pán)條，進(jìn)精軋溫度920℃，卷取溫度870℃。線材進(jìn)入斯太爾莫冷卻線，調(diào)節(jié)風(fēng)冷線保溫罩開(kāi)啟數(shù)量和風(fēng)機(jī)開(kāi)度冷卻速度為3.5℃/s。線材經(jīng)退火爐退火，保溫溫度885℃，保溫時(shí)間4.2小時(shí)，冷卻速度35℃/小時(shí)，冷卻至600℃后出爐空冷。

本實(shí)施例所得Φ10mm規(guī)格的盤(pán)條，氧含量0.0016wt%，氮含量0.0098wt%，氫含量0.00008wt%；表面質(zhì)量良好，晶粒度9級(jí)，退火材硬度HB235，夾雜物B 0.5、D 1.0、D 0.5e；線材低倍，中心疏松1.5，一般疏松1.5，錠型偏析0.5；盤(pán)條成材率98.3%，合格率100%。

實(shí)施例6：本氣閥用鋼42Cr9Si2盤(pán)條的生產(chǎn)方法采用下述具體工藝。

鐵水脫磷前對(duì)合金化硅鐵進(jìn)行烘烤，在200℃烘烤145分鐘。鋼包鋼水量58噸AOD冶煉全程吹氬，還原時(shí)間8.2分鐘。進(jìn)精煉爐前先對(duì)鋼包進(jìn)行倒渣，渣層厚度46mm；LF爐配加100kg石灰、200kg鋁礬土造渣；蘸渣后配加30kg碳化鈣和4kg鋁粒進(jìn)行脫氧操作；過(guò)程渣較稀，后續(xù)共配加石灰調(diào)整堿度，最終堿度3.3。連鑄采用弱冷工藝結(jié)晶器，水量1500～1600L/min，吹氬量5NL/h。

將鋼坯在加熱爐中加熱，預(yù)熱段溫度830℃，加熱溫度1125℃，均熱溫度1130℃，在爐時(shí)間140min。鋼坯經(jīng)高速軋機(jī)軋制成盤(pán)條，進(jìn)精軋溫度950℃，卷取溫度880℃。線材進(jìn)入斯太爾莫冷卻線，調(diào)節(jié)風(fēng)冷線保溫罩開(kāi)啟數(shù)量和風(fēng)機(jī)開(kāi)度冷卻速度為4.0℃/s。線材經(jīng)退火爐退火，保溫溫度880℃，保溫時(shí)間3.5小時(shí)，冷卻速度25℃/小時(shí)，冷卻至600℃后出爐空冷。

本實(shí)施例所得Φ11mm規(guī)格的盤(pán)條，氧含量0.0011wt%，氮含量0.0100wt%，氫含量0.00006wt%；表面質(zhì)量良好，晶粒度9級(jí)，退火材硬度HB230，夾雜物A 0.5、D 1.0、D 0.5e；線材低倍，中心疏松1.0，一般疏松0.5，錠型偏析0.5；盤(pán)條成材率98.2%，合格率100%。