一種內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣閥鋼專用連鑄結(jié)晶器功能保護(hù)材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及冶金輔料技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及了一種內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣閥鋼專用連鑄結(jié)晶器 功能保護(hù)材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 內(nèi)燃機(jī)包括汽油機(jī)和柴油機(jī),主要應(yīng)用于汽車、摩托車、拖拉機(jī)、船艦、內(nèi)燃機(jī)扯 車、坦克、石油鉆機(jī)、工程機(jī)械、移動(dòng)電站等,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中起著重要作用。近年來,我國(guó)內(nèi)燃 機(jī)制造產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,將大大拉動(dòng)內(nèi)燃機(jī)用特鋼需求。與此同時(shí),我國(guó)內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)業(yè)的節(jié)能減 排、高效清潔等的新需求也要求氣閥鋼生產(chǎn)企業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量來滿足,而且新一代內(nèi)燃機(jī) 產(chǎn)品的發(fā)展和內(nèi)燃機(jī)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)也對(duì)氣閥鋼產(chǎn)品提出了新要求。
[0003] 氣閥是內(nèi)燃機(jī)的重要工作零件和易損件,也是整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)中的關(guān)鍵材料,工作 條件已成惡劣,氣閥要在500-900度的高溫、高壓、高沖刷和高磨蝕的苛刻條件下工作, 對(duì)氣閥鋼的性能要求較高。目前,廣泛使用的主要有兩大類:一類是奧氏體型氣閥鋼, 如 5Cr21Mn9Ni4N (簡(jiǎn)稱 21 - 4N)、3Cr20NillMo2PB (簡(jiǎn)稱 PB 鋼)、4Crl4Nil4W2Mo (簡(jiǎn) 稱雙14)等;另一類是馬氏體型氣閥鋼,如4Cr9Si2、4CrlOSi2Mo等。奧氏體型氣閥鋼 由于其性能較馬氏體型氣閥鋼好,因而主要用于條件更為苛刻的排氣閥,而馬氏體型氣 閥鋼則主要用于進(jìn)氣閥。國(guó)內(nèi)外氣閥鋼的種類及應(yīng)用:目前,我國(guó)專業(yè)氣閥鋼執(zhí)行兩 個(gè)標(biāo)準(zhǔn),即GB/T12773-08(內(nèi)燃機(jī)氣閥鋼鋼棒技術(shù)條件)和GB1221-92(耐熱鋼棒), 其中包括 7 個(gè)馬氏體鋼號(hào):51Cr8Si2、42Cr9Si2、45Cr9Si3、40Crl0Si2Mo、80Cr20Si2Ni、 85Crl8Mo2V、86Crl8W2Vre 和 7 個(gè)奧氏體鋼號(hào):45Crl4Nil4W2Mo、55Cr21Mn8Ni2N、 53Cr21Mn9Ni4N、53Cr21Mn9Ni4N (M)、50Cr21Mn9Ni4Nb2WN、33Cr23Ni8Mn3N、20Cr21Nil2N、 61 Cr 2 IMn I OMoVNbN。另外,我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中還列入了兩個(gè)鎳基合金,德國(guó)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中也把鎳基 合金列入了氣閥鋼標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)我國(guó)最新氣閥鋼標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)內(nèi)外常用氣閥鋼牌號(hào)的歸納和對(duì) t匕,我國(guó)氣閥鋼的發(fā)展在世界上處于中等水平。
[0004] 中碳馬氏體氣閥鋼主要有 42Cr9Si2、45Cr9Si3、40Crl0Si2Mo 和 51Cr8Si2。 45Cr9Si3鋼在歐美、日本多年來作為標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)已大量使用,與42Cr9Si2鋼相比,淬硬性 和抗腐蝕性都好。但是由于我國(guó)特殊鋼廠熱軋機(jī)精度低,乳材偏差大,不能象國(guó)外采用精 軋-矯直-磨光的先進(jìn)生產(chǎn)工藝,只能采用熱軋-冷拉定徑-矯直-磨光的生產(chǎn)工藝,這種 工藝生產(chǎn)45Cr9Si3成本比較高。所以,目前我國(guó)農(nóng)用車等負(fù)荷不高的內(nèi)燃機(jī)排氣閥和一些 中高負(fù)荷內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣閥還是大量采用42Cr9Si2和40Crl0Si2Mo兩個(gè)鋼號(hào)。51Cr8Si2(即 SUH11、X50CrSi82),是日本標(biāo)準(zhǔn)中較早的一個(gè)鋼號(hào),它的特點(diǎn)是成分中降低了 Cr、Si的含 量,使鋼材成本比42Cr9Si2,45Cr9Si3(即SUH1、X45CrSi93)都低。Si含量的降低使鋼的 熱塑性和室溫塑性都提高了,回火脆性也減小了,因而,提高了鋼材的成材率,進(jìn)一步降低 了成本。由于碳量較高,提高了淬硬性。使淬火后的硬度能夠大于58HRC,這一特點(diǎn)使它更 適宜于用作排氣閥摩擦焊結(jié)構(gòu)的閥桿。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣閥鋼專用連鑄結(jié)晶器功能保 護(hù)材料,具有質(zhì)量好、損耗小、收縮率高,韌性強(qiáng)的特點(diǎn),且有著良好的市場(chǎng)前景。
[0006] 為解決以上技術(shù)問題,本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下:一種內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣閥鋼專用連 鑄結(jié)晶器功能保護(hù)材料,包括預(yù)熔料、細(xì)玻璃粉、碳酸鈉、螢石、高鋁土、冰晶石、碳酸鋰、碳 黑、石墨碳,其重量百分含量分別為52. 0%?58. 0%、5. 0%?8%、8%?9. 5%、13%?17%、2%? 4%、3% ?5%、2% ?3%,1% ?3%、2· 5% ?3. 5%,所述預(yù)熔料包括 5丨02、0&041203、1?20、?-,其 重量百分含量分別為 25. 0% ?35. 0%、34· 0% ?44. 0%、2· 0% ?8. 0%、6· 0% ?13. 0%、2· 5% ? 8. 5%。
[0007] 所述保護(hù)材料的爐渣二元堿度為〇· 55?0· 83。
[0008] 優(yōu)選地,所述爐渣成分包括 Si02、Ca0、Li20、A1203、K20、Na20、F-、Mg0、Fe203, 其重量百分含量分別為32. 3%?40. 3%、19· 0%?27. 0%、1· 5%?3· 0%、2· 0%?6. 0%、3%? 6. 5%、3. 5% ?6%、2. 5% ?6. 0%、3% ?4. 5%、1. 5% ?3. 0%。
[0009] 優(yōu)選地,所述保護(hù)材料中各成分的質(zhì)量百分含量分別為預(yù)熔料55. 0%、細(xì)玻璃粉 7. 5%、碳酸鈉8%、螢石15. 0%、高鋁土 3%、冰晶石4. 0%、碳酸鋰2. 5%、碳黑2. 0%、石墨碳3. 0%。
[0010] 優(yōu)選地,所述保護(hù)材料的爐渣二元堿度為〇. 65?0. 78。
[0011] 優(yōu)選地,所述保護(hù)材料的爐渣二元堿度為〇. 72。
[0012] 特鋼連鑄所采用的不銹鋼連鑄機(jī),一般采用動(dòng)態(tài)二冷配水系統(tǒng),以減少鑄坯酸洗 低倍顯微組織出現(xiàn)的中心疏松和縮孔,此時(shí),連鑄結(jié)晶器配合有液面自動(dòng)控制系統(tǒng)和電磁 攪拌系統(tǒng),以便于生產(chǎn)出的鑄坯滿足生產(chǎn)要求。
[0013] 鋼水在經(jīng)過真空精煉后,鋼水夾雜含量較低,因此必須使用功能保護(hù)材料,在本方 案中,功能材料可以實(shí)現(xiàn)以下功能和作用: 保證連鑄工藝穩(wěn)定順行,提高鑄坯的表面和皮下質(zhì)量; 絕熱保溫,減少鋼液熱損失,抑制結(jié)晶器內(nèi)出現(xiàn)搭橋和結(jié)殼(冷鋼),提高彎月面溫度, 維持渣道暢通; 隔絕空氣,防止鋼液二次氧化,主要靠液渣層來實(shí)現(xiàn),利用功能保護(hù)材料所形成的三層 結(jié)構(gòu)對(duì)氧、氮進(jìn)行隔絕,使鋼水以及鋼水中合金元素免于二次氧化和氮的吸收,保證鋼水潔 凈; 潤(rùn)滑鑄坯,減少鑄坯粘結(jié),液渣流入縫隙形成液態(tài)渣膜,隨著結(jié)晶器的上下振動(dòng),潤(rùn)滑 通道,便于結(jié)晶器脫模,用功能保護(hù)材料的消耗量來判定潤(rùn)滑性能的好壞; 改善結(jié)晶器傳熱,液渣流入縫隙然后結(jié)晶形成固態(tài)渣膜,以阻止凝固坯殼傳到銅管上 的熱量,以控制熱流,達(dá)到理想效果,進(jìn)而減少鑄坯表面缺陷(裂紋等); 吸收非金屬夾雜物,熔渣可以通化鋼渣界面上浮的夾雜物,保證熔渣熔化的均勻性和 穩(wěn)定性(化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性),減少功能保護(hù)材料變性。
[0014] 依照本方案中的成份以及配比所生產(chǎn)的功能保護(hù)材料,能保護(hù)材料在結(jié)晶器內(nèi)能 較好的鋪展開,熔化均勻,渣面活躍,產(chǎn)生的渣圈少,液渣層厚度為8 mm -12_,每噸鋼渣耗 量為0.3 Kg -0.5Kg/噸。所澆注鑄坯表面無清理率均為98%以上,鑄坯皮下及內(nèi)部質(zhì)量良 好,均能滿足市場(chǎng)要求。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述,通過優(yōu)選實(shí)施例 進(jìn)行說明: 特鋼連鑄所采用的不銹鋼連鑄機(jī),一般采用動(dòng)態(tài)二冷配水系統(tǒng),以減少鑄坯酸洗低倍 顯微組織出現(xiàn)的中心疏松和縮孔,此時(shí),連鑄結(jié)晶器配合有液面自動(dòng)控制系統(tǒng)和電磁攪拌 系統(tǒng),以便于生產(chǎn)出的鑄坯滿足生產(chǎn)要求。
[0016] 主要的鋼水成份及工藝參數(shù)如下表所示:
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣閥鋼專用連鑄結(jié)晶器功能保護(hù)材料,其特征在于:包括預(yù)熔料、 細(xì)玻璃粉、碳酸鈉、螢石、高鋁土、冰晶石、碳酸鋰、碳黑、石墨碳,其重量百分含量分別為 52. 0% ?58. 0%、5. 0% ?8%、8% ?9. 5%、13% ?17%、2% ?4%、3% ?5%、2% ?3%,1% ?3%、 2. 5%?3. 5%,所述預(yù)熔料包括Si02、CaO、Al2O3、R20、Γ,其重量百分含量分別為25. 0%? 35. 0%、34. 0% ?44. 0%、2. 0% ?8. 0%、6. 0% ?13. 0%、2. 5% ?8. 5%。
2. 如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣閥鋼專用連鑄結(jié)晶器功能保護(hù)材料,其特征在于: 所述保護(hù)材料的爐渣二元堿度為〇. 55?0. 83。
3. 如權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣閥鋼專用連鑄結(jié)晶器功能保護(hù)材料,其特征在于: 所述爐渣成分包括Si02、Ca0、Li 20、Al203、K20、Na20、F'Mg0、Fe 203,其重量百分含量分別為 32. 3% ?40. 3%、19. 0% ?27. 0%、1. 5% ?3. 0%、2. 0% ?6. 0%、3% ?6. 5%、3. 5% ?6%、2. 5% ? 6. 0%、3% ?4. 5%、1. 5% ?3. 0%。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣閥鋼專用連鑄結(jié)晶器功能保護(hù)材料,其特征 在于:所述保護(hù)材料中各成分的質(zhì)量百分含量分別為預(yù)熔料55. 0%、細(xì)玻璃粉7. 5%、碳酸鈉 8%、?石15. 0%、聞錯(cuò)土 3%、冰晶石4. 0%、碳酸裡2. 5%、碳黑2. 0%、石墨碳3. 0%。
5. 如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣閥鋼專用連鑄結(jié)晶器功能保護(hù)材料,其特征在于: 所述保護(hù)材料的爐渣二元堿度為〇. 65?0. 78。
6. 如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣閥鋼專用連鑄結(jié)晶器功能保護(hù)材料,其特征在于: 所述保護(hù)材料的爐渣二元堿度為〇. 72。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣閥鋼專用連鑄結(jié)晶器功能保護(hù)材料,包括預(yù)熔料、細(xì)玻璃粉、碳酸鈉、螢石、高鋁土、冰晶石、碳酸鋰、碳黑、石墨碳,其重量百分含量分別為52.0%~58.0%、5.0%~8%、8%~9.5%、13%~17%、2%~4%、3%~5%、2%~3%,1%~3%、2.5%~3.5%,所述預(yù)熔料包括SiO2、CaO、Al2O3 、R2O、F-,其重量百分含量分別為25.0%~35.0%、34.0%~44.0%、2.0%~8.0%、6.0%~13.0%、2.5%~8.5%。該保護(hù)材料具有質(zhì)量好、損耗小、收縮率高,韌性強(qiáng)的特點(diǎn),且有著良好的市場(chǎng)前景。
【IPC分類】B22D11-111
【公開號(hào)】CN104588602
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510089364
【發(fā)明人】李書成, 張鵬, 周彬, 宋志剛
【申請(qǐng)人】河南省西保冶材集團(tuán)有限公司
【公開日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2015年2月27日