[发明专利]一种小断面高温合金钢棒材的生产工艺和应用

说明书

本发明公开了一种小断面连铸高温合金钢棒材的生产工艺和应用。该生产工艺包括配料、冶炼、连铸、电渣重熔、锻打消应、热轧等步骤。本发明与现有技术相比，具有近终成型、生产工艺优化、生产成本低、高效节能、产品质量达到真空冶炼同等水平等特点，从而形成了优于国内外市场同类产品的竞争优势。

技术领域

本发明涉及一种小断面连铸高温合金钢棒材的生产工艺和应用。

背景技术

高温合金是指以铁、镍、钴为基的，能在600℃以上高温和应力作用下长期使用的金属材料。高温合金具有较高的高温持久强度、蠕变强度；良好的组织稳定性和热稳定性；良好的耐热蚀性能以及良好的工艺性能和使用性能。高温合金具有单一的奥氏体基体组织，通过各种强化相达到需要的高温性能、合金化程度高，又称为超级合金。

高温合金主要用途是制造航空发动机和民用高等级汽车发动机(包括涡轮叶片、涡轮盘、导向器和燃烧室气门等部件)高温合金对冶炼工艺的要求是极其严格的；高温合金对冶金质量的要求高于其他特殊钢与合金；高温合金最难控制的合金元素有Mg、B、Al、Ti等元素；故对于高温合金气门钢棒材产品常规的冶炼工艺路线，目前国内外企业普遍采用真空感应炉冶炼浇注成直径大于180㎜电渣自耗电极棒→电渣重熔成直径大于300㎜(目前我国企业技术水平应用推广直径小于300㎜的重熔锭仍然很难，直径小于100㎜时则无法生产)电渣锭→再多次加热锻打成50×50㎜方坯→再加热轧制成直径(∮)8～35㎜棒材半成品→再加热固熔热处理→冷拉成型→再加热二次固熔热处理→滚光校直→无心磨床加工→无损探伤→激光测径→包装出厂。该工艺生产流程长，再加热工序多，能耗高、生产成本高；而且由于这类高等级高温合金钢棒材国内研发、生产起步较晚，产品工艺、质量均处于初级阶段，故目前国内的一些知名气门生产企业如广东怀集登云汽配、湖南天雁机械等二家上市公司所需的高温合金钢棒材产品主要仍依靠美国进口解决；从而严重制约着我国高等级气门产品的发展。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的上述不足，而研制开发了一种新的生产工艺流程，使得生产成本低，产品质量达到真空冶炼同等水平的小断面连铸高温合金气门钢棒材的生产工艺。

本发明的技术方案是，提供一种小断面高温合金钢棒材的生产工艺，包括以下步骤：

(1)配料：根据高温合金钢的化学成分要求配制原料；

(2)冶炼：将配制的原料熔化，用高温合金预熔渣覆盖，吹氩精炼，取样进行光谱分析，并通过添加原料对高温合金钢的成份进行微调；

(3)连铸：将冶炼后的钢水进行水平连铸，得到连铸棒；其中，水平连铸的拉坯过程中的参数要求：钢水温度为1430-1490℃、拉坯速度为0.5～2米/分钟、拉坯频度为60～110次/分钟、拉坯断面尺寸∮40～∮81㎜、定尺切断长度1.5米～3米；

(4)电渣重熔：将连铸棒进行电渣，得到电渣锭；电渣过程中控制电压为32～42V，电流1100～1500A，冷却水出水温度控制为≤80℃，电渣锭长度控制为55～60㎝；电渣锭直径∮90～∮130㎜；

(5)锻打消应：将电渣锭升温至1100～1250℃保温1～5小时，锻打成截面长度和宽度均为40～60㎜的方坯，进入退火炉中退火，退火后随炉冷却至500℃以下出炉空冷，得到锻打坯；

(6)热轧：将锻打坯送入加热炉中，随炉升温至1100～1200℃后热轧成小断面高温合金钢棒材。

优选地，将步骤(6)得到小断面高温合金钢棒材进行剥皮、固溶处理。

优选地，所述固溶处理是：先升温至1000～1100℃保温20～60分钟后迅速出炉水冷。

优选地，所述小断面高温合金钢棒材的断面尺寸优选∮40～∮70㎜，再优选∮40～∮65㎜，更优选∮40～∮60㎜。

优选地，所述步骤(5)中，退火温度为870～930℃，保温3～5小时。