CN102126121A - 锻轧联合新工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种锻轧联合新工艺，利用相邻布置的大型轧机和锻压机相互配合完成如下步骤：第一步，加热后的钢坯利用锻压机采用镦粗工艺开坯生产；第二步，利用锻压机进行拔长延伸加工；第三步，将锻造开坯后的钢材立即送往型钢轧机进行预精轧；第四步，采用型钢轧机进行精轧。本发明的优点在于：1、锻、轧联合，使产品同时具有优异的机械性能、高加工精度和超长的外型尺寸要求；2、本发明中所述生产工艺只需要一次加热，即可将坯料变形到要求尺寸，该生产工艺可将成材率提高10％；3、生产工艺简单，生产效率高，生产成本低。

Description

锻轧联合新工艺

技术领域

本发明涉及一种锻轧联合新工艺，尤其适用于生产大型合金钢型材。

背景技术

传统的大型钢铁材料，如直径≥∮350mm棒材、有特殊性能的模具厚板等通常采用以下两种工艺：

锻造方法

传统的锻造工艺生产大棒材、厚板块，尤其针对有较高性能要求的产品主要遵循以下生产工艺

锻棒工艺：

压钳把(包括割底、割把、割肩)-倒棱-(滚圆)-镦粗-加热-拔方-八方-加热-拔长(圆)-卡台阶(分段压槽)-拔长-精整、修正-切割；

厚板块工艺：

压钳把(包括割底、割把、割肩)-镦粗-加热-压扁-拔长延伸-加热-延伸-加热-精整、修正-切割；

采用锻造方法生产，优势在于锻造钢材的性能优越，锻压机的能力相对较大，因此锻压压下量大，内部压缩量大，心部变形渗透完全，内部碳化物得以破碎，金属缺陷得以弥合，同时变形细化了金属的晶粒度，弥散了合金分布，材料的韧性得以提高。由于锻造是全方位的镦粗和拔长，锻件的纵向性能与横向性能差异小，机械性能的优越得以全面提高。

但传统锻造方法的缺点也很明显，由于锻造效率不高，金属变形效率低，要求锻造过程采用多火次加热，因此烧损大，成材率降低3％/次，造成金属收得率低。由于锻造非连续性变形，造成锻件尺寸的差异较大，尺寸精度低。造成后续加工工序金属收得率低。同时生产效率低，难以形成批量化，连续化，因此成本较高，市场竞争力下降。

轧制方法

传统的轧制工艺生产大棒材、厚板块，在大型型钢或厚板厂主要遵循以下生产工艺

轧制大棒工艺：

加热-开坯-轧八角(椭圆)-轧圆-冷却-热处理-精整、修正-切割；

轧制厚板块工艺：

加热-开坯-往复轧制-精轧-冷却-热处理-精整-切割。

用轧制方法生产，优势在于轧制变形连续，成品尺寸精度高，由于变形效率高，尤其在低温阶段可以执行控制轧制，同时由于轧制方式自由度高，可以生产长度大于≥16米以上较长的大棒材、厚板，生产效率高，一次加热既可以完成轧制变形。

但是传统轧制方法的缺点也很明显，由于轧制变形只能进行单向轧制，尤其大型长棒材或大型厚板，同时对于大型钢件，轧制轧辊的变形能力渗透有限，由于轧制压下量小，变形仅限于表面变形的道次较多，因此钢材的横向性能与纵向性能差异较大，同时变形不能渗透，内部质量与锻件相比有差异。对于目前质量要求越来越高的钢件，难以符合市场需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锻轧联合新工艺，提高大型合金钢型材的生产效率和产品质量。

本发明提供一种锻轧联合新工艺，利用相邻布置的大型轧机和锻压机相互配合完成如下步骤：

第一步，加热后的钢坯利用锻压机采用镦粗工艺开坯生产，镦粗过程中实现压缩比为1.05-2，解决材料的初步性能要求和拔长尺寸要求；

第二步，利用锻压机进行拔长延伸加工，拔长过程中实现拔长比为1.2-2.5，完成锻造开坯；

第三步，将锻造开坯后的钢材立即送往型钢轧机进行预精轧；

第四步，采用型钢轧机进行精轧，将钢坯轧制至成品尺寸，第三、四步骤共实现轧制比1.2-2.5。

更进一步的，对于有特殊断面要求或阶梯形状的钢材，还可以包括：

第五步，将工件回送至锻造机利用常规工艺加工特殊断面或阶梯形状。

更进一步的，所述第一步中，采用压下量为ΔH＝200～300mm/道次进行镦粗操作。

所述第二步中，采用压下量为ΔH＝150～200mm/道次进行拔长操作。

所述第三步中，采用压下量为ΔH≤100mm/道次进行预精轧操作。

所述第四步中，采用压下量为ΔH≤50mm/道次进行精轧操作。

本发明的优点在于：1、锻、轧联合，使产品同时具有优异的机械性能、高加工精度和超长的外型尺寸要求。2、本发明中所述生产工艺只需要一次加热，即可将坯料变形到要求尺寸，该生产工艺可将成材率提高10％。3、生产工艺简单，生产效率高，生产成本低。

由于本发明中采用锻造开坯，便于采用多种规格的坯料和原料尺寸，具有极大的市场兼容性；自由镦粗变形工艺简洁，易于生产无故障；同时每道次大压下量的实施提高了压缩比，极大地提高了开坯效率，并使得最终大圆棒钢材产品的机械和使用性能得以大大增强和提高。由于本发明中采用轧制定型，可以保证钢坯变形均匀，变形效率高；同时满足成品钢材的尺寸精度和特殊的超长度要求。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例一：

本实例详细说明采用本发明锻轧联合新工艺生产∮660mm大直径圆钢的具体实施方案，本实施例主要利用相邻布置的大型轧机和锻压机相互配合执行如下工艺路线如下：

钢坯-加热-压钳把-镦粗-拔长-预精轧制-精轧制-冷却-矫直-切分-修磨精整-打包-入库。

其中包括如下步骤：

一、选择钢坯：本实施例中采用的钢坯为∮1100mm钢坯，长度2.5米。由于本发明采用锻造开坯，具有极大的兼容性，便于采用多种规格的坯料。

二、镦粗：加热后的钢坯利用锻压机进行加工，除进行压钳把等常规操作外，采用ΔH＝300mm/道次的压下量，实现镦粗比1.38，此时钢坯平均直径约为∮1290mm。通过镦粗保证坯料的变形渗透至金属内部，破碎金属材料内部的碳化物和粗大晶粒，自由镦粗变形工艺简洁，易于实现无故障生产。

三、拔长：将镦粗后的坯料翻转90°横放在锻压机，利用锻压机以ΔH＝200mm/道次的压下量进行拔长操作，每道次旋转坯料并锻造拔长，使坯料在上下砧之间延伸变形，将锻件加工成对角线长900mm的八棱柱形状，本工序实现拔长比2.28。

本实施例采用大型锻造压力机，采用较大的每道次压下量的操作，可以满足大型棒材的性能压缩比要求，有利于改善材料的内部质量，使得最终大圆棒钢材产品的机械和使用性能得以大大增强和提高，极大地提高了开坯效率，同时可以产生大量的变形热，有利于维持坯料的温度，避免二次加热。

四、预精轧：在轧机上采用八角形的孔型进行轧制，同时利用推床进行配合，对上述八棱柱形状坯料的各个侧面进行压力轧制，即每道次间翻钢90°，轧制压下量为ΔH≤100mm/道次，保证金属晶粒度级差的均匀性。本实施例中所采用的八角形的孔型尺寸为：对角线长度690mm，预精轧后钢坯的断面形状为长八角形，其轮廓尺寸大致为740x665mm，本工序实现压缩比1.41。

通过预精轧工序能满足坯料的延伸系数要求，满足了钢件的高精度尺寸要求，远远大于传统锻件的尺寸精度，通过预精轧制能够完成特殊、超长、高尺寸精度、高性能要求的钢材生产。

五、精轧：在轧机上利用∮660mm成品圆孔型进行精轧，采用小变形量ΔH≤50mm/道次，经过1道次，即可精整坯料的表面，使得表面尺寸更加精确。本工序实现压缩比1.19。

同时配合推床，完成钢件尤其是长材的热矫直，

通过精轧制成热轧成品，由于采用小压下量的精轧制，最终产品的尺寸精度远远高于传统锻造工艺的产品精度，可轻松达到0.5mm，大大降低了后续的冷态精整工艺的工作量，大大缩短了产品生产周期。

经过上述工序，使得最终大圆棒钢材产品的机械性能、使用性能以及产品形状精度均得以大大增强和提高，同时可以实现大圆棒钢材产品的快速成型，避免二次加热带来的诸多不利。

实施例二：

本实例详细说明采用本发明锻轧联合新工艺生产∮600阶梯状轴(小轴端直径∮550mm、400mm)的具体实施方案，本实施例主要利用相邻布置的大型轧机和锻压机相互配合执行如下工艺路线如下：

钢坯-加热-压钳把-镦粗-拔长-预精轧制-精轧制-冷却-矫直-切分-修磨精整-打包-入库。

其中包括如下步骤：

一、选择钢坯：本实施例中采用的钢坯为∮1100mm连铸坯。由于本发明采用锻造开坯，具有极大的兼容性，便于采用多种规格的坯料。

二、镦粗：加热后的钢坯利用锻压机进行加工，除进行压钳把等常规操作外，采用ΔH＝200mm/道次的压下量，将钢坯镦粗变形至∮1200mm以上，实现压缩比1.47。通过镦粗保证坯料的变形渗透至金属内部，破碎金属材料内部的碳化物和粗大晶粒，自由镦粗变形工艺简洁，易于实现无故障生产；

三、拔长：将镦粗后的坯料翻转90°横放在锻压机，利用锻机采用ΔH＝100/道次的压下量进行操作，每道次旋转坯料并锻造拔长，使坯料在上下砧之间延伸变形，将锻件加工成边长为对角线长900mm的八棱柱形状，实现压缩比2.44。

本实施例采用大型锻造压力机，采用较大的每道次压下量的操作，可以满足大型棒材的性能压缩比要求，有利于改善材料的内部质量，使得最终大圆棒钢材产品的机械和使用性能得以大大增强和提高，极大地提高了开坯效率，同时可以产生大量的变形热，有利于维持坯料的温度，避免二次加热。

四、预精轧：在轧机上采用对角线长度625mm的八角孔型设计，同时通过推床进行配合，对八棱柱形状坯料的各个侧面进行压力轧制，轧制压下量为ΔH≤100mm/道次，保证金属晶粒度级差的均匀性。本实施例中，预精轧后钢坯的断面形状为长八角形，其轮廓尺寸大致为680x602mm，实现压缩比1.68。

通过预精轧工序能满足坯料的延伸系数要求，满足了钢件的高精度尺寸要求，远远大于传统锻件的尺寸精度，通过预精轧制能够完成特殊、超长、高尺寸精度、高性能要求的钢材生产。

五、精轧：利用∮600mm成品圆孔型进行精轧，采用小变形量ΔH≤50mm/道次，精整坯料的表面，使得表面尺寸更加精确，同时实现压缩比1.2。

同时配合推床，完成钢件尤其是长材的热矫直，

经过上述工序，通过精轧制成热轧成品，由于采用小压下量的精轧制，最终产品的尺寸精度远远高于传统锻造工艺的产品精度，大大降低了后续的冷态精整工艺的工作量，大大缩短了产品生产周期。

六、精轧制后圆棒通过车间辊道和行车吊运至锻造机前接料台的，通过灵活的操作机钳手夹持住棒材的一端，送至已经准备好摔圆模具的锻造机内进行快速摔圆锻造出500mm直径的阶梯轴，再通过一系列的操作(如压痕，摔圆)锻造出400mm直径的阶梯轴，锻造完毕，通过刀型砧切断料头，后续通过精整、矫直等锻造操作工序完成成品成型。

实施例三：

本实例详细说明采用本发明锻轧联合新工艺生产宽度1500mmx200mm厚板材的具体实施方案，本实施例主要利用相邻布置的大型轧机和锻压机相互配合执行如下工艺路线如下：

钢坯-加热-压实-拔长-预精轧制-精轧制-冷却-矫直-切分-修磨精整-打包-入库。

其中包括如下步骤：

一、选择钢坯：本实施例中采用的钢坯断面为1600x700mm扁钢锭，由于本发明采用锻造开坯，具有极大的兼容性，便于采用多种规格的坯料。

二、侧边压实齐整：加热后的钢坯利用锻压机进行加工，采用ΔH≤200mm/道次的压下量，将钢坯压实变形至1450×710mm以上，实现压缩比1.088。通过变形保证坯料侧边压实齐整的部分变形渗透至金属内部，破碎金属材料内部的碳化物，破碎晶粒，自由变形工艺简洁，易于实现无故障生产。

三、拔长：将侧边压实齐整后的坯料翻转90°，利用锻压机，采用ΔH≤200mm/道次的压下量进行操作，使坯料在上下砧之间延伸变形，将锻件加工成边长为1500×350mm的厚板形状，本工序实现压缩比1.96。

达到满足性能的压缩比，进一步改善材料的内部质量，并满足大型棒材的性能压缩比要求，本发明中采用大型锻造压力机，极大地提高了开坯效率，同时每道次大压下量的实施提高了压缩比，使得最终厚板钢材产品的机械和使用性能得以大大增强和提高，同时产生大量的变形热，有利于维持坯料的温度。

四、预精轧：在轧机上采用合适的板材辊型设计，同时通过推床进行配合，对厚板形状坯料的上下侧面进行压力轧制，轧制压下量为ΔH≤100mm/道次，，保证金属晶粒度级差的均匀性。本实施例中，预精轧后钢坯的断面形状和尺寸为：1500x220mm，本工序实现压缩比1.59。

轧制过程更稳定，预精轧制能满足坯料的延伸系数要求，满足了钢件的高精度尺寸要求，远远大于传统锻件的尺寸精度，通过预精轧制能够完成特殊、超长、高尺寸精度、高性能要求的钢材生产。

五、精轧：在轧机上采用小变形量ΔH＝5-10mm/道次进行精轧，精整坯料的表面，使得表面尺寸更加精确，本工序实现压缩比1.1。

同时配合推床，完成钢件尤其是长材的热矫直，

经过上述工序，通过精轧制成热轧成品，由于采用小压下量的精轧制，最终产品的尺寸精度远远高于传统锻造工艺的产品精度，大大降低了后续的冷态精整工艺的工作量，大大缩短了产品生产周期。

实施例四：

对于典型的大型锻件，均可采用本发明锻轧联合新工艺进行制造生产，下表给出了具体工艺参数，可供参考。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (3)

1.一种锻轧联合新工艺，其特征在于利用相邻布置的大型轧机和锻压机相互配合完成如下步骤：

第一步，加热后的钢坯利用锻压机采用镦粗工艺开坯生产，镦粗过程中实现压缩比为1.05-2；

第二步，利用锻压机进行拔长延伸加工，拔长过程中实现拔长比为1.2-2.5，完成锻造开坯；

第三步，将锻造开坯后的钢材立即送往型钢轧机进行预精轧；

第四步，采用型钢轧机进行精轧，将钢坯轧制成成品，第三、四步骤共实现轧制比1.2-2.5。

2.根据权利要求1所述的一种锻轧联合新工艺，其特征在于：对于有特殊断面要求或阶梯形状的钢材还包括：

第五步，将工件回送至锻造机加工特殊断面或阶梯形状。

3.根据权利要求1所述的一种锻轧联合新工艺，其特征在于：

所述第一步中，采用压下量为ΔH＝200～300mm/道次进行镦粗操作；

所述第二步中，采用压下量为ΔH＝150～200mm/道次进行拔长操作；

所述第三步中，采用压下量为ΔH≤100mm/道次进行预精轧操作；

所述第四步中，采用压下量为ΔH≤50mm/道次进行精轧操作。