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一种较大规格细晶奥氏体气 阀 钢SNCrW的锻造方法

阅读：139发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种较大规格细晶奥氏体气阀钢SNCrW的锻造方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开一种较大规格细晶奥氏体气阀钢 SNCrW的锻造方法，目的是解决钢锭的铸态组织一次碳化物偏聚严重、坯料角部二次碳化物大量析出及心部组织粗大的问题。本发明的技术方案是：采用EAF/非真空感应炉 +LF+VOD/VHD+ESR 冶炼工艺生产出化学成分合格的电渣锭,采用径快锻联合的锻造方法,通过锻造前高温均质化处理、对钢坯加热温度、钢坯再烧时间、镦粗量、拔长压下量、每火次变形量及变形方式、径锻坯长度的控制，解决钢锭的铸态组织存在的问题。本发明有益效果是：产品较大规格细晶奥氏体不锈钢 SNCrW棒材低倍组织合格、晶粒度6级以上、探伤达到GB/T 4162要求的A级，满足国内气阀制造厂的需求，实现SNCrW棒材国产化。，下面是一种较大规格细晶奥氏体气阀钢SNCrW的锻造方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种较大规格细晶奥氏体气阀钢SNCrW的锻造方法，锻造的电渣锭采用EAF/非真空感应炉+LF+VOD/VHD+ESR方法冶炼，钢锭经均质化处理；其特征在于：所述锻造方法多火锻造工艺，其中径锻成材根据棒材成品规格，结合径锻机锻造比，控制棒材下料长度7m以内，棒材终锻温度大于920℃，整个锻造过程可分为5步：
⑴快锻镦拔：高温均质化处理后的电渣锭加热温度按表温1200℃～1220℃保温2h～4h后，快锻机进行一次镦粗操作，镦粗压下量300mm～400mm,80mm压下量拔长至450mm八角，底垫端打钳把，回炉保温，表温1200℃保温2h～3h；
⑵快锻拔长：快锻机打八角工艺拔长至360mm～380mm八角，压下量70mm～120mm，控制角部终锻温度大于920℃；充填端压钳把，钢坯分料后回炉保温，表温1200℃保温2h～2.5h；
⑶快锻拔长：快锻机打八角工艺拔长至280mm～310mm八角，压下量70mm～120mm，控制角部终锻温度大于920℃；回炉保温，表温1180℃保温2h～2.5h；
⑷快锻开坯：快锻机打八角工艺拔长开坯至190mm～220mm十六角，压下量70mm～
120mm，控制角部终锻温度大于920℃，坯料长度1.5m～2.1m,过径锻机室式炉保温，表温
1160℃保温2h～2.5h；
⑸径锻成材：坯料出炉后使用补偿炉加热进行1140℃～1150℃保温10min，径锻机采用奥氏体不锈钢通用程序成材。
2.根据权利要求1所述一种较大规格细晶奥氏体气阀钢SNCrW的锻造方法，锻造的电渣锭采用EAF/非真空感应炉+LF+VOD/VHD+ESR方法冶炼，钢锭经均质化处理；其特征在于：所述锻造方法:
⑴快锻机进行镦粗操作，镦粗量300mm，采取两头锻造方式，80mm压下量拔长至450mm八角，底垫端打钳把，回炉再烧制度1200℃保温3h；
⑵快锻机打八角工艺拔长至360mm八角，其中第一道次压到尺360mm，第二道次120mm压下量拔长，第三、四道次压到尺360mm倒角，后续道次按坯料尺寸360mm整形，角部终锻温度
925℃，然后，充填端压钳把，钢坯中切后回炉保温，表温1200℃保温2h；
⑶快锻机打八角工艺拔长至280mm八角，其中第一道次压到尺280mm，第二道次120mm压下量拔长，第三、四道次压到尺280mm倒角，后续道次按坯料尺寸280mm整形，角部终锻温度
930℃；钢坯表温1180℃回炉保温2h；
⑷快锻机打八角工艺拔长开坯至190mm十六角，其中第一道次压到尺190mm，第二道次
120mm压下量拔长，第三、四道次压到尺190mm倒角，后续道次按坯料尺寸190mm整形至十六角，角部终锻温度920℃，⑵中每节钢坯中切成1550mm×2节，切钳把后过径锻机室式炉保温，表温1160℃保温2h；
⑸坯料出炉后使用补偿炉1150℃保温10min，径锻机采用奥氏体不锈钢通用程序成材，终锻温度930℃，长度5.8m。
3.根据权利要求1所述一种较大规格细晶奥氏体气阀钢SNCrW的锻造方法，锻造的电渣锭采用EAF/非真空感应炉+LF+VOD/VHD+ESR方法冶炼，钢锭经均质化处理；其特征在于：所述锻造方法:
⑴快锻机进行镦粗操作，镦粗量350mm，采取两头锻造方式，80mm压下量拔长至450mm八角，底垫端打钳把，回炉再烧制度1200℃保温2.5h；
⑵快锻机打八角工艺拔长至370mm八角，其中第一道次压到尺370mm，第二道次120mm压下量拔长，第三、四道次压到尺370mm倒角，后续道次按坯料尺寸370mm整形，角部终锻温度
925℃，然后，充填端压钳把，钢坯1/3+2/3偏切后回炉保温，表温1200℃保温2.5h；
⑶快锻机打八角工艺拔长至280mm八角，其中第一道次压到尺290mm，第二道次120mm压下量拔长，第三、四道次压到尺290mm倒角，后续道次按坯料尺寸290mm整形，角部终锻温度
925℃；钢坯表温1180℃回炉保温2.5h；
⑷快锻机打八角工艺拔长开坯至200mm十六角，其中第一道次压到尺200mm，第二道次
120mm压下量拔长，第三、四道次压到尺200mm倒角，后续道次按坯料尺寸200mm整形至十六角，角部终锻温度930℃，⑵中2/3钢坯中切成1700mm×2节，1/3钢坯开坯长度1750mm,钢坯切钳把后过径锻机室式炉保温，表温1160℃保温2h；
⑸坯料出炉后使用补偿炉1145℃保温10min，径锻机采用奥氏体不锈钢通用程序成材，终锻温度930℃，长度5.9m。
4.根据权利要求1所述一种较大规格细晶奥氏体气阀钢SNCrW的锻造方法，锻造的电渣锭采用EAF/非真空感应炉+LF+VOD/VHD+ESR方法冶炼，钢锭经均质化处理；其特征在于：所述锻造方法:
⑴快锻机进行镦粗操作，镦粗量350mm，采取两头锻造方式，80mm压下量拔长至450mm八角，底垫端打钳把，回炉再烧制度1200℃保温2h；
⑵快锻机打八角工艺拔长至380mm八角，其中第一道次压到尺380mm，第二道次120mm压下量拔长，第三、四道次压到尺380mm倒角，后续道次按坯料尺寸380mm整形，角部终锻温度
930℃，然后，充填端压钳把，钢坯1/3+2/3偏切后回炉保温，表温1200℃保温2h；
⑶快锻机打八角工艺拔长至310mm八角，其中第一道次压到尺310mm，第二道次120mm压下量拔长，第三、四道次压到尺310mm倒角，后续道次按坯料尺寸280mm整形，角部终锻温度
925℃；钢坯表温1180℃回炉保温2h；
⑷快锻机打八角工艺拔长开坯至220mm十六角，其中第一道次压到尺220mm，第二道次
120mm压下量拔长，第三、四道次压到尺220mm倒角，后续道次按坯料尺寸220mm整形至十六角，角部终锻温度925℃，两节坯料长度2050mm，钢坯切钳把后过径锻机室式炉保温，表温
1160℃保温2.5h；
⑸坯料出炉后使用补偿炉1145℃保温10min，径锻机采用奥氏体不锈钢通用程序成材，终锻温度930℃，长度5.9m。

说明书全文

一种较大规格细晶奥氏体气阀 钢SNCrW的锻造方法

技术领域

[0001] 本发明属于金属材料热加工领域，具体涉及一种气阀用较大规格(Φ 85mm～Φ120mm)细晶奥氏体不锈钢SNCrW棒材的锻造方法。

背景技术

[0002] SNCrW属于奥氏体耐热不锈钢，锻、轧态室温组织为奥氏体+碳化物，经固溶+时效处理后具有较高的强度、塑性和韧性，同时，具有优良的高温疲劳强度及耐燃气腐蚀性能，适用于制造有较高热强性及耐蚀性要求的低速柴油机气阀产品。

[0003] SNCrW钢良好的综合性能需要均匀的组织来实现，该钢主要的组织特征是含有大量的碳化物，这些碳化物包括铸态组织中一次碳化物，以及从奥氏体基体中析出的二次碳化物。碳化物的分布及晶粒尺寸对钢材的组织及性能影响很大，为此应在热加工过程中使一次碳化物充分破碎、晶粒尺寸均匀细化，二次碳化物弥散析出。但由于SNCrW钢C、Cr、W含量较高, 一次碳化物偏聚严重；导热系数大，坯料角部温降快，二次碳化物析出速度快且数量多；心部组织粗大；在锻、轧态棒材上易出现低倍粗晶、碳化物聚集的拉长晶粒及超声波探伤不合等缺陷。因此，如何保证SNCrW钢热加工过程中一次碳化物充分破碎、晶粒尺寸均匀细化、二次碳化物均匀弥散析出，成为热加工的关键问题。

[0004] 目前，SNCrW气阀钢小规格轧制棒材，由于加工比大，轧制速度快，坯料角部温降小，国内外显微组织均可达到较好的水平；大规格棒材(不小于Φ140mm)由气阀制造厂改锻成80mm以下的气阀产品，对棒材的组织均匀度要求不高，生产难度不大。

[0005] 对于较大规格棒材(Φ85mm～Φ120mm)，气阀制造厂采用直接镦粗盘部的方式生产气阀，对原材料棒材的组织要求极高。国外特钢厂采用轧制工艺可生产出低倍组织合格，晶粒度6级，机械性能满足使用要求的棒材；国内特钢厂受限于轧机孔型的规格及变形方式，不能轧制出合格的较大规格棒材，多年来国内气阀制造厂原材料全部依赖进口SNCrW棒材。随着原材料国产化进程的要求，探求一种较大规格细晶SNCrW棒材的锻造方法已经迫在眉睫。

发明内容

[0006] 本发明公开一种细晶奥氏体气阀钢SNCrW的锻造方法，目的是解决钢锭的铸态组织一次碳化物偏聚严重、坯料角部二次碳化物大量析出及心部组织粗大的问题。

[0007] 为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：

[0008] 采用EAF/非真空感应炉+LF+VOD/VHD+ESR冶炼工艺生产出化学成分合格的电渣锭。通过锻造前高温均质化处理、对钢坯加热温度、钢坯再烧时间、镦粗压下量、拔长压下量、每火次变形量及变形方式、径锻坯长度的控制，生产出低倍组织合格，晶粒度6级以上，超声波探伤达到GB/T 4162要求的A级的SNCrW棒材。

[0009] 一、具体工艺步骤如下：

[0010] 第一步，采用EAF/非真空感应炉+LF+VOD/VHD+ESR方法冶炼电渣锭，钢锭均质化处理；

[0011] 1.EAF：炉料由废钢、生铁、本钢返回等组成，出钢温度(T)不低于1630℃；

[0012] 2.LF炉：到LF工位后加入碳粉、硅-碳粉、铝粉脱氧，给电烧渣大于10min，加入合金料，调整成分合适；

[0013] 3.VOD/VHD炉：VOD吹氧后随渣料(白灰、萤石)加入脱氧剂铝粉，钙-硅块，真空脱气真空度不大于67Pa，保持时间不少于10min；微调整成分至控制范围，出钢温度(T)为1490℃～1510℃，浇注自耗电极棒；

[0014] 4.采用CaF2：Al2O3：CaO＝63：27：10渣系吸附夹杂物，净化钢液，冶炼Φ480mmX(1200～1300)mm电渣锭；

[0015] 5.锻造前对电渣锭进行1235℃～1250℃保温40h以上高温均质化处理。

[0016] 第二步，锻造成材；

[0017] 锻造变形采用多火锻造工艺，其中径锻成材根据棒材成品规格，结合径锻机锻造比，控制棒材下料长度7m以内，棒材终锻温度大于920℃，整个锻造过程可分为5步：

[0018] 1.快锻镦拔：高温均质化处理后的电渣锭加热温度按表温1200℃～ 1220℃保温2h～4h后，快锻机进行一次镦粗操作，镦粗压下量300mm～ 400mm,80mm压下量拔长至450mm八角截面，底垫端打钳把，回炉保温，表温1200℃保温2h～3h；

[0019] 2.快锻拔长：快锻机打八角工艺拔长至360mm～380mm八角截面，压下量70mm～120mm，控制角部终锻温度大于920℃；充填端压钳把，钢坯分料后回炉保温，表温1200℃保温2h～2.5h；

[0020] 3.快锻拔长：快锻机打八角工艺拔长至280mm～310mm八角截面，压下量70mm～120mm，控制角部终锻温度大于920℃；回炉保温，表温1180℃保温2h～2.5h；

[0021] 4.快锻开坯：快锻机打八角工艺拔长至190mm～220mm十六角截面，压下量70mm～120mm，控制角部终锻温度大于920℃，坯料长度1.5m～ 2.1m,过径锻机室式炉保温，表温
1160℃保温2h～2.5h；

[0022] 5.径锻成材：坯料出炉后使用补偿炉加热进行1140℃～1150℃保温 10min，径锻机采用奥氏体不锈钢通用程序成材。

[0023] 本发明的创新点在于：

[0024] 利用国内现有装备水平，采用EAF/非真空感应炉+LF+VOD/VHD+ESR冶炼电渣锭，通过对锻造工艺的控制，径快锻联合成材产出低倍组织合格、显微组织均匀、探伤合格的优质气阀钢棒材。

[0025] 本技术方案的发明点：

[0026] (1)中间坯高温、长时间再烧，确保角部析出的碳化物充分回溶；

[0027] (2)合理控制每火次变形量，拔长压下量，确保组织充分破碎，角部终锻温度大于920℃，减少中间坯角部碳化物的析出；

[0028] (3)快锻机打八角工艺开坯，最终捋成十六角后过径锻室式炉加热，避免径锻成材前径锻坯料转移过程中凸角快速降温；

[0029] (4)根据径锻机锻造比及径锻坯长度，控制径锻坯尺寸1.5m～ 2.1m，确保棒材长度控制在7m以内，保证棒材终锻温度大于920℃。

[0030] 本发明有益效果是：采用径快锻联合的锻造方法生产出较大规格细晶奥氏体不锈钢SNCrW棒材，其低倍组织合格、晶粒度6级以上、探伤达到 GB/T 4162要求的A级，满足国内气阀制造厂的需求，实现较大规格细晶奥氏体不锈钢SNCrW的国产化。附图说明

[0031] 图1为实施例1低倍组织照片；

[0032] 图2为实施例1高倍组织晶粒度照片(100X)；

[0033] 图3为实施例2低倍组织照片；

[0034] 图4为实施例2高倍组织晶粒度照片(100X)；

[0035] 图5为实施例3低倍组织照片；

[0036] 图6为实施例3高倍组织晶粒度照片(100X)。

具体实施方式

[0037] 下面结合附图及具体实施方式对本发明做详细说明。

[0038] 实施例1～3共同执行以下工艺：

[0039] ⑴EAF炉料由废钢、生铁、本钢返回等组成，出钢温度T≥1630℃；

[0040] ⑵LF炉加入碳粉、硅-碳粉、铝粉脱氧，调整化学成分合适；

[0041] ⑶VOD炉吹氧后加入白灰、萤石，采用铝粉，钙-硅块脱氧，T＝1490 ℃～1510℃浇注自耗电极棒；

[0042] ⑷ESR炉采用CaF2：Al2O3：CaO＝63：27：10渣系冶炼，浇铸Φ 480mmX(1200～1300)mm电渣锭；

[0043] ⑸对电渣锭进行1235℃～1250℃保温40h以上高温均质化处理。

[0044] 实施例1

[0045] 生产尺寸为Φ88mm的SNCrW圆钢。

[0046] 1.冶炼分厂生产化学成分合格的SNCrWΦ480mm电渣锭；

[0047] 2.将高温均质化处理后的电渣锭在1200℃下保温2h后出炉锻造；

[0048] 3.快锻机进行镦粗操作，镦粗压下量300mm，采取两头锻造方式，80mm 压下量拔长至450mm八角截面，底垫端打钳把，回炉再烧制度1200℃保温 3h；

[0049] 4.快锻机打八角工艺拔长至360mm八角截面，其中第一道次压到尺 360mm，第二道次120mm压下量拔长，第三、四道次压到尺360mm倒角，后续道次按坯料尺寸360mm整形，角部终锻温度925℃，然后，充填端压钳把，钢坯中切后回炉保温，表温1200℃保温2h；

[0050] 5.快锻机打八角工艺拔长至280mm八角截面，其中第一道次压到尺 280mm，第二道次120mm压下量拔长，第三、四道次压到尺280mm倒角，后续道次按坯料尺寸280mm整形，角部终锻温度930℃；钢坯表温1180℃回炉保温2h；

[0051] 6.快锻机打八角工艺拔长开坯至190mm十六角截面，其中第一道次压到尺190mm，第二道次120mm压下量拔长，第三、四道次压到尺190mm 倒角，后续道次按坯料尺寸190mm十六角整形，角部终锻温度920℃，4. 中每节钢坯中切成1550mm×2节，切钳把后过径锻机室式炉保温，表温 1160℃保温2h；

[0052] 7.坯料出炉后使用补偿炉1150℃保温10min，径锻机采用奥氏体不锈钢通用程序成材，终锻温度930℃，长度5.8m；

[0053] 8.棒材锻后检验低倍组织合格见附图1，晶粒度7级，高倍组织晶粒度照片(100X)见附图2，探伤GB/T 4162,A级。

[0054] 实施例2

[0055] 生产尺寸为Φ100mm的SNCrW圆钢。

[0056] 1.冶炼分厂生产化学成分合格的SNCrWΦ480mm电渣锭；

[0057] 2.将高温均质化处理后的电渣锭在1210℃下保温3h后出炉锻造；

[0058] 3.快锻机进行镦粗操作，镦粗压下量350mm，采取两头锻造方式，80mm 压下量拔长至450mm八角截面，底垫端打钳把，回炉再烧制度1200℃保温 2.5h；

[0059] 4.快锻机打八角工艺拔长至370mm八角截面，其中第一道次压到尺 370mm，第二道次120mm压下量拔长，第三、四道次压到尺370mm倒角，后续道次按坯料尺寸370mm整形，角部终锻温度925℃，然后，充填端压钳把，钢坯1/3+2/3偏切后回炉保温，表温1200℃保温2.5h；

[0060] 5.快锻机打八角工艺拔长至280mm八角截面，其中第一道次压到尺 290mm，第二道次120mm压下量拔长，第三、四道次压到尺290mm倒角，后续道次按坯料尺寸290mm整形，角部终锻温度925℃；钢坯表温1180℃回炉保温2.5h；

[0061] 6.快锻机打八角工艺拔长开坯至200mm十六角截面，其中第一道次压到尺200mm，第二道次120mm压下量拔长，第三、四道次压到尺200mm 倒角，后续道次按坯料尺寸200mm十六角整形，角部终锻温度930℃，4. 中2/3钢坯中切成1700mm×2节，1/3钢坯开坯长度1750mm,钢坯切钳把后过径锻机室式炉保温，表温1160℃保温2h；

[0062] 7.坯料出炉后使用补偿炉1145℃保温10min，径锻机采用奥氏体不锈钢通用程序成材，终锻温度930℃，长度5.9m；

[0063] 8.棒材锻后检验低倍组织合格见附图3，晶粒度6级，高倍组织晶粒度照片(100X)见附图4，探伤GB/T 4162,A级。

[0064] 实施例3

[0065] 生产尺寸为Φ115mm的SNCrW圆钢。

[0066] 1.冶炼分厂生产化学成分合格的SNCrWΦ480mm电渣锭；

[0067] 2.将高温均质化处理后的电渣锭在1220℃下保温4h后出炉锻造；

[0068] 3.快锻机进行镦粗操作，镦粗压下量350mm，采取两头锻造方式，80mm 压下量拔长至450mm八角截面，底垫端打钳把，回炉再烧制度1200℃保温 2h；

[0069] 4.快锻机打八角工艺拔长至380mm八角截面，其中第一道次压到尺 380mm，第二道次120mm压下量拔长，第三、四道次压到尺380mm倒角，后续道次按坯料尺寸380mm整形，角部终锻温度930℃，然后，充填端压钳把，钢坯1/3+2/3偏切后回炉保温，表温1200℃保温2h；

[0070] 5.快锻机打八角工艺拔长至310mm八角截面，其中第一道次压到尺 310mm，第二道次120mm压下量拔长，第三、四道次压到尺310mm倒角，后续道次按坯料尺寸280mm整形，角部终锻温度925℃；钢坯表温1180℃回炉保温2h；

[0071] 6.快锻机打八角工艺拔长开坯至220mm十六角截面，其中第一道次压到尺220mm，第二道次120mm压下量拔长，第三、四道次压到尺220mm 倒角，后续道次按坯料尺寸220mm十六角整形，角部终锻温度925℃，两节坯料长度2050mm，钢坯切钳把后过径锻机室式炉保温，表温1160℃保温2.5h；

[0072] 7.坯料出炉后使用补偿炉1140℃保温10min，径锻机采用奥氏体不锈钢通用程序成材，终锻温度930℃，长度6.4m；

[0073] 8.棒材锻后检验低倍组织合格见附图5，晶粒度6级，高倍组织晶粒度照片(100X)见附图6，探伤结果GB/T 4162,A级。

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一种较大规格细晶奥氏体气阀钢SNCrW的锻造方法

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