EMS1马氏体气阀钢大规格热挤压用棒材的制备工艺

摘要

本发明公开了一种EMS1马氏体气阀钢大规格热挤压用棒材的制备工艺，属于金属加工技术领域，该棒材按以下重量份组成：废钢100‑150份、高碳铬铁60‑90份、石灰涂层溶液50‑80份、碳粉10‑15份和硅铁粉10‑15份，本发明能够自动换面矫直，无需人工操作，省时省力，提高了工作效率，降低了资源的浪费，同时降低了坯料中的各种偏析和疏松的缺陷，有效的细化了原始坯料的组织，节省能源消化，降低了生产成本，且盘条采用磨制加工，不产生酸洗液的污染等问题，达到降本增效的目的，同时改善了劳动条件，减轻了工人的劳动强度，可以节约9％的Ni，降低了合金产品的成本。

说明书

技术领域

本发明涉及金属加工技术领域，尤其涉及一种EMS1马氏体气阀钢大规格热挤压用棒材的制备工艺。

背景技术

EMS1马氏体气阀钢，对应日本牌号是SUH1，应用于内燃机的气门，且主要作为进气门材料，此材料碳含量高，同时含铬和硅，属中碳马氏体材料，具备相当的耐磨和耐腐蚀作用，目前已实现国产化，当EMS1马氏体气阀钢用于热挤压的棒材，提供给客户使用时，其需要进行矫直操作，因此需要矫直机的参与。

在棒材加工的过程中，矫直机的矫直的精准度较低，同时无法自动旋转物料，当需要换面矫直时，仍需人工操作，费时费力，降低了工作效率，提高了人工成本，带来了资源浪费的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，而提出的一种EMS1马氏体气阀钢大规格热挤压用棒材的制备工艺。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种EMS1马氏体气阀钢大规格热挤压用棒材的制备工艺，该棒材按以下重量份组成：废钢100-150份、高碳铬铁60-90份、石灰涂层溶液50-80份、碳粉10-15份和硅铁粉10-15份，其制备工艺具体步骤如下：

步骤一：在电弧炉中配入废钢100-150份和高碳铬铁60-90份，再进行合金的熔化初炼，形成钢水；

步骤二：将钢水放入钢包精炼炉中，调整合金成分，并依次分批加入碳粉10-15份和硅铁粉10-15份，升温精炼，脱氧，再取样分析，当各个合金成分达到国标要求，同时温度为1600-1800℃时，除渣转至VD炉内；

步骤三：VD炉抽真空，其真空度达到67Pa，保持12-20min，解除真空后，测温并取样分析，再加入覆盖剂，同时保持弱吹氩，镇静10-30min，当温度为：1500-1600℃时，转至弧形连铸机；

步骤四：弧形连铸机连铸：其浇注方式采用结晶器和末端电磁搅拌组合的方式，目标温度为1450-1470℃，目标拉速为1.0-1.2m/min，再水冷出坯，出坯时定尺切割，空冷堆放，得到连铸电渣母材坯料；

步骤五：将连铸电渣母材坯料与假电极焊接，进行电渣重熔，得到电渣钢锭，电渣钢锭脱模后，15min内进入砂坑缓冷，保持电渣钢锭缓冷至室温后方可出坑，转场高线轧制；

步骤六：高线轧制：将电渣钢锭放入推钢式加热炉或步进式加热炉中加热后进行轧制，轧制完成后自然冷却，得到热轧棒材；

步骤七：热轧棒材在6h内采用台车式电炉进行退火，其加热制度为：随炉升温，升温到850℃，升温时间为4-5h；且达到840-860℃时，保温4-4.5h，再随炉冷却至600℃以下，最后空冷，得到盘条；

步骤八：将盘条浸入石灰涂层溶液50-80份中保持片刻，拉出，再自然干燥，以表面涂层干燥和发白为准，再进入矫直机进行矫直，得到黑直条；

步骤九：将黑直条进行磨制加工，磨光后，得到预棒材，再进行NDT无损检测，检验合格后的产品，即为棒材。

进一步地，步骤六中所述轧制的初轧方坯加热温度按以下要求控制：预热段为：≤920℃，加热段为：920-1020℃，均热段：1130-1150℃；其开轧温度为：1120-1140℃；终轧吐丝温度为：900-1000℃，精轧速度控制在28-35m/s。

进一步地，步骤五中所述电渣重熔的重熔电流为5000-6000A，电压为50-55V，重熔时间为120-160min，步骤四中所述水冷的冷却控制方式为二冷区采用三段式分区配水的方式，比水量随着拉速自动匹配。

进一步地，步骤二中加入的所述碳粉10-15份和硅铁粉10-15份形成白渣，且白渣保持时间为10-30min，步骤一中所述钢水的温度为：1600-1800℃，磷含量为0.020-0.040%。

进一步地，步骤九中所述磨制加工采用无心磨磨光，分为粗磨和精磨。

进一步地，步骤八中所述矫直机包括壳体，所述壳体的内侧壁上固接有衔接块，所述衔接块的另一端分别固接有固定套一和固定套二，所述固定套一和固定套二之间均滑动套接有移动套，且固定套一的侧壁上开设有滑槽，固定套二的侧壁上安装有电动推杆一，所述电动推杆一的另一端固接有连接杆，所述连接杆的另一端延伸至固定套一内，且连接杆的伸入端与移动套的侧壁固接。

进一步地，所述移动套的内壁上安装有电动推杆二，所述电动推杆二的另一端固接有框体，所述框体内转动连接有压辊。

进一步地，所述固定套一和固定套二的顶面上均安装有电动机，所述电动机的输出端上固接有传动轴，所述传动轴的另一端固定套接有主动齿轮，所述主动齿轮的底端分别延伸至固定套一和固定套二内，且主动齿轮的伸入端上啮合连接有齿环，所述齿环与固定套一和固定套二的内壁转动套接，且齿环的内壁上安装有电动推杆三，所述电动推杆三的另一端固接有固定环。

进一步地，所述电动推杆二设置有四个，且四个电动推杆二分别位于框体的顶面四角上。

相比于现有技术，本发明的有益效果在于：

1、本发明通过电动机上的传动轴带动主动齿轮转动，从而使得主动齿轮带动齿环和电动推杆三转动，进而达到转动盘条的目的，使得盘条和自动换面，无需人工操作，省时省力，提高了工作效率，降低了资源的浪费。

2、本发明采用连铸母材和电渣重熔的冶金工艺生产钢坯，克服了马氏体高温变形抗力大难以连铸的难题，改善了一次碳化物形态及分布情况，降低了坯料中的各种偏析和疏松的缺陷，有效的细化了原始坯料的组织，节省能源消化，降低了生产成本。

3、采取电渣钢锭一火成材，显著提高了生产效率，盘条采用磨制加工，不产生酸洗液的污染等问题，达到降本增效的目的。

4、本发明改善了劳动条件，减轻了工人的劳动强度，可以节约9％的Ni，降低了合金产品的成本。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

图1为本发明提出的一种EMS1马氏体气阀钢大规格热挤压用棒材的制备工艺的矫直机结构示意图；

图2为本发明提出的一种EMS1马氏体气阀钢大规格热挤压用棒材的制备工艺的移动套结构截面图；

图3为本发明提出的一种EMS1马氏体气阀钢大规格热挤压用棒材的制备工艺的固定套一结构右视截面图；

图4为本发明提出的一种EMS1马氏体气阀钢大规格热挤压用棒材的制备工艺的图3中A的放大图。

图中：1、矫直机；2、衔接块；3、固定套一；4、固定套二；5、移动套；6、电动推杆一；7、连接杆；8、电动推杆二；9、框体；10、压辊；11、电动机；12、传动轴；13、主动齿轮；14、齿环；15、电动推杆三；16、固定环；17、壳体。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1

本发明提供一种技术方案：一种EMS1马氏体气阀钢大规格热挤压用棒材的制备工艺，该棒材按以下重量份组成：废钢100-150份、高碳铬铁60-90份、石灰涂层溶液50-80份、碳粉10-15份和硅铁粉10-15份，其制备工艺具体步骤如下：

步骤一：在电弧炉中配入废钢100-150份和高碳铬铁60-90份，再进行合金的熔化初炼，形成钢水；

步骤二：将钢水放入钢包精炼炉中，调整合金成分，并依次分批加入碳粉10-15份和硅铁粉10-15份，升温精炼，脱氧，再取样分析，当各个合金成分达到国标要求，同时温度为1600-1800℃时，除渣转至VD炉内；

步骤三：VD炉抽真空，其真空度达到67Pa，保持12-20min，解除真空后，测温并取样分析，再加入覆盖剂，同时保持弱吹氩，镇静10-30min，当温度为：1500-1600℃时，转至弧形连铸机；

步骤四：弧形连铸机连铸：其浇注方式采用结晶器和末端电磁搅拌组合的方式，目标温度为1450-1470℃，目标拉速为1.0-1.2m/min，再水冷出坯，出坯时定尺切割，空冷堆放，得到连铸电渣母材坯料；

步骤五：将连铸电渣母材坯料与假电极焊接，进行电渣重熔，得到电渣钢锭，电渣钢锭脱模后，15min内进入砂坑缓冷，保持电渣钢锭缓冷至室温后方可出坑，转场高线轧制；

步骤六：高线轧制：将电渣钢锭放入推钢式加热炉或步进式加热炉中加热后进行轧制，轧制完成后自然冷却，得到热轧棒材；

步骤七：热轧棒材在6h内采用台车式电炉进行退火，其加热制度为：随炉升温，升温到850℃，升温时间为4-5h；且达到840-860℃时，保温4-4.5h，再随炉冷却至600℃以下，最后空冷，得到盘条；

步骤八：将盘条浸入石灰涂层溶液50-80份中保持片刻，拉出，再自然干燥，以表面涂层干燥和发白为准，再进入矫直机1进行矫直，得到黑直条；

步骤九：将黑直条进行磨制加工，磨光后，得到预棒材，再进行NDT无损检测，检验合格后的产品，即为棒材。

步骤六中所述轧制的初轧方坯加热温度按以下要求控制：预热段为：≤920℃，加热段为：920-1020℃，均热段：1130-1150℃；其开轧温度为：1120-1140℃；终轧吐丝温度为：900-1000℃，精轧速度控制在28-35m/s。

步骤五中所述电渣重熔的重熔电流为5000-6000A，电压为50-55V，重熔时间为120-160min，步骤四中所述水冷的冷却控制方式为二冷区采用三段式分区配水的方式，比水量随着拉速自动匹配。

步骤二中加入的碳粉10-15份和硅铁粉10-15份形成白渣，且白渣保持时间为10-30min，步骤一中钢水的温度为：1600-1800℃，磷含量为0.020-0.040%。

步骤九中磨制加工采用无心磨磨光，分为粗磨和精磨。

实施例2

请参阅图1和图2，本实施例中矫直机1包括壳体17，壳体17的内侧壁上固接有衔接块2，衔接块2的另一端分别固接有固定套一3和固定套二4，固定套一3和固定套二4之间均滑动套接有移动套5，且固定套一3的侧壁上开设有滑槽，固定套二4的侧壁上安装有电动推杆一6，电动推杆一6的另一端固接有连接杆7，连接杆7的另一端延伸至固定套一3内，且连接杆7的伸入端与移动套5的侧壁固接；移动套5的内壁上安装有电动推杆二8，电动推杆二8的另一端固接有框体9，框体9内转动连接有压辊10，启动移动套5内的电动推杆二8，使得电动推杆二8带动框体9和压辊10移动，使得压辊10之间的距离符合盘条的直径，电动推杆二8设置有四个，且四个电动推杆二8分别位于框体9的顶面四角上；

具体的，通过启动固定套二4上的电动推杆一6，使得电动推杆一6通过连接杆7带动移动套5水平移动，进而使得移动套5内的压辊10水平移动，达到压迫盘条的目的，从而使得盘条一面矫直，提高了矫直的精准度。

请参阅图1、图3和图4，本实施例中通过固定套一3和固定套二4的顶面上均安装有电动机11，电动机11的输出端上固接有传动轴12，传动轴12的另一端固定套接有主动齿轮13，主动齿轮13的底端分别延伸至固定套一3和固定套二4内，且主动齿轮13的伸入端上啮合连接有齿环14，齿环14与固定套一3和固定套二4的内壁转动套接，且齿环14的内壁上安装有电动推杆三15，电动推杆三15的另一端固接有固定环16；

具体的，通过电动机11上的传动轴12带动主动齿轮13转动，从而使得主动齿轮13带动齿环14和电动推杆三15转动，进而达到转动盘条的目的，使得盘条和自动换面，无需人工操作，省时省力，提高了工作效率，降低了资源的浪费。

矫直机的工作原理及使用流程：工作时，将盘条通过固定套一3延伸至固定套二4内，再启动齿环14上的电动推杆三15，使得电动推杆三15推动固定环16固定盘条的两端，使得盘条的起点和终点位于同一水平面上，避免盘条在矫直时移动，使得矫直更加精确，再启动移动套5内的电动推杆二8，使得电动推杆二8带动框体9和压辊10移动，使得压辊10之间的距离符合盘条的直径，再启动固定套二4上的电动推杆一6，使得电动推杆一6通过连接杆7带动移动套5水平移动，进而使得移动套5内的压辊10水平移动，达到压迫盘条的目的，从而使得盘条一面矫直，提高了矫直的精准度，当需要换面时，通过电动机11上的传动轴12带动主动齿轮13转动，从而使得主动齿轮13带动齿环14和电动推杆三15转动，进而达到转动盘条的目的，使得盘条和自动换面，无需人工操作，省时省力，提高了工作效率，降低了资源的浪费，完成操作。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。