CN102357629A - 镍基软磁合金板坯自由锻造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种镍基软磁合金板坯自由锻造方法。该镍基软磁合金板坯自由锻造方法依次包括以下工序：工序一，将镍基软磁合金材质的锭子放入加热炉中，加热至1300-1320℃；工序二，在锻造设备上将锭子进行镦粗、打方锻造工序，得到断面尺寸(210-251)mm×(210-251)mm，长度1070-1108mm的方形锻坯；工序三，将上述方形锻坯在加热炉中重新加热到1300-1320℃，接着在锻造设备上进行拔长、打扁操作工序；工序四，将工序三所得锻坯重新加热到1300-1320℃，接着在锻造设备上进行打扁、精整工序，使锻坯的断面尺寸到最终锻坯尺寸，锻造的终锻温度在1100℃以上。所得锻坯尺寸为(70-80)mm×(320-540)mm×(1800mm以上)，宽高比为4-7.7，能够满足航天、军工等方面对宽幅板材的要求。

Description

镍基软磁合金板坯自由锻造方法

技术领域

本发明涉及一种镍基合金板坯自由锻造方法，尤其是涉及一种大宽高比镍基软磁合金板坯自由锻造方法，该大宽高比的锻坯用于航天、军工等要求使用宽幅板材(带材)的领域。

背景技术

随着锻造工艺理论、锻造设备和相关技术设备的发展，各种锻造新工艺、新技术层出不穷，但作为最传统的自由锻造，其设备和技术工艺发展较慢，尤其是稀有有色金属领域如镍基合金的自由锻，由于其技术难度的原因，技术和工艺没有大的突破。

自由锻造的传统生产工艺流程为：加热→自由锻造，但由于产品品种和产品规格的特殊性，使得钢锭的加热和锻造两个主要工序变得复杂而困难。

自由锻造工艺的影响因素很多，诸如锻造设备、加热设备、变形温度和变形速率等变形工艺等。随着科技的发展，自由锻造设备已经得到了长足的发展，出现了电液锤、快锻液压机、精锻机、锻造专机、各种新型加热炉等，并且都得到了很广泛的应用。但对于自由锻造工艺而言，其中最重要的影响因素是变形工艺，只有制定一个非常完善的锻造变形工艺，确定合理的变性参数，才有可能锻出合格的产品。

镍基合金板材，特别是镍基软磁合金板材，现今广泛应用于航天、军工等方面，并且这些领域通常需要宽幅板材(带材)。镍基合金板材轧制的前料是经过锻造的锻坯，该锻坯要求材料内部组织致密，满足轧机要入尺寸。但由于镍基合金自由锻造工艺的限制，无法锻制出大宽高比的锻坯(现有技术宽高比一般在3以内，宽度限制在300mm多一点)。所以，大宽高比锻造工艺直接影响到了镍基合金板材的发展，导致可以轧制的镍基合金板材的宽度一直局限在1400mm以内，无法生产更宽的板材，无法满足航天、军工等方面对宽幅板材的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有镍基合金自由锻造工艺无法锻制出大宽高比的锻坯的缺陷，提供一种镍基软磁合金板坯自由锻造方法，本发明所得锻坯最大宽高比为约8，最大宽度为540mm，利用这种规格的锻坯，能够轧制出的板材规格为1800mm以上。

造成软磁合金自由锻技术现状的主要原因是，每一道锻造工序选择的参数选择不是很合理。对于自由锻工艺而言，锻造工艺中每次变形的参数选择是最重要的。在设备、计算方法一样的条件下，合理选择锻造变形的参数，才能得到满足航天、军工等方面要求的镍基软磁合金板坯。

采用镍基软磁合金作为自由锻造工艺的原料时，要求的锻造温度狭窄，其变形困难。因此，为了使得锻坯最大宽高比达到8，需要仔细研究材料特性以及锻造设计的各个环节，合理选择锻造用锭，锻造每次变形的参数(方圆转换、扁方转换)，这样才能保证锻造的最终产品的质量和尺寸规格，达到下一步轧制的要求，使轧机能够轧出最终的宽幅规格为1800mm以上的镍合金板材，满足航天、军工等方面对宽幅板材的要求。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种镍基软磁合金板坯自由锻造方法，依次包括以下工序：

工序一，将镍基软磁合金材质的锭子放入加热炉中，加热至1300-1320℃；

工序二，在锻造设备上将锭子进行镦粗、打方锻造工序，得到断面尺寸(210-251)mm×(210-251)mm，长度1070-1108mm的方形锻坯；

工序三，将上述方形锻坯在加热炉中重新加热到1300-1320℃，接着在锻造设备上进行拔长、打扁操作工序；

工序四，将工序三所得锻坯重新加热到1300-1320℃，接着在锻造设备上进行打扁、精整工序，使锻坯的断面尺寸到最终锻坯尺寸，锻造的终锻温度在1100℃以上。

采用本发明方法，最终锻造所得锻坯称为板坯。

优选的，本发明所用镍基软磁合金的钢号是1J85，具体成份和成份含量如下：

1J85化学成分及含量％

本发明所用锻造设备是本领域常规设备，所述加热炉优选燃气炉或电加热，所述锻造设备优选电液锤。

前述的镍基软磁合金板坯自由锻造方法，所述工序二中，当温度降至1050℃～1100℃后，将锻坯重新放入加热炉中加热至1300-1320℃，然后再在锻造设备上进行打方锻造工序，打方锻造工序共进行3-5次。

也就是说，优选的在本发明中，将镍基软磁合金材质的锭子放入加热炉中，加热至1300-1320℃，然后进行镦粗、打方锻造工序；当温度降至1050℃～1100℃后，将锻坯重新放入加热炉中加热至1300-1320℃，然后再在锻造设备上进行打方锻造工序。镦粗锻造工序仅进行一次，将第1次镦粗、打方锻造工序中的打方工序计算在内，打方锻造工序共进行3-5次。

前述的镍基软磁合金板坯自由锻造方法，所述工序三中，当温度降至1050℃～1100℃后，将锻坯重新放入加热炉中加热至1300-1320℃，然后再在锻造设备上进行拔长、打扁操作，上述拔长、打扁锻造工序共进行3～5次。在一定变形程度和锻比的范围内，工序三中的拔长、打扁操作，使锻坯的矩形断面尺寸逐步趋近最终锻坯尺寸。

前述的镍基软磁合金板坯自由锻造方法，所述工序三将锻比控制在2.7-3.0范围内。

锻比是锻造时表示变形程度的一种方法，本发明采用变形前后的截面比来表示。锻比是反映锻件质量的重要指标之一。

前述的镍基软磁合金板坯自由锻造方法，所述锭子是经过预处理的电渣锭或扒皮锭。

前述的镍基软磁合金板坯自由锻造方法，所述电渣锭尺寸规格为直径

长度为685-810mm，锭坯比为1∶1或1∶2。前述的镍基软磁合金板坯自由锻造方法，所述经过预处理的扒皮锭尺寸规格为直径

长度为858-883mm，锭坯比为1∶1。

锭坯比是指电渣锭或扒皮锭与锻坯的个数比例，锭坯比为1∶1指一个电渣锭或扒皮锭制备一个锻坯，锭坯比为1∶2指一个电渣锭或扒皮锭一切为二，能够制备二个锻坯。

优选的，扒皮锭要先车掉熔铸产生的表面疤痕，在预处理前，扒皮锭尺寸规格为直径长度为858-883mm。

优选的，步骤四的锻造尺为最终锻坯尺寸，除了打扁之外，还要进行精整工序，确保锻坯四面最终尺寸精度在±2mm范围之内，切除锻件头尾，完成锻造任务。

一种镍基软磁合金板坯，采用前述的自由锻造方法制成，所得锻坯(即板坯)尺寸为(70-80)mm×(320-540)mm×(1800mm以上)(优选(70-80)mm×(320-540)mm×(1800mm-1830mm))，宽高比为4-7.7。

采用本发明的自由锻造方法，得到镍基软磁合金板坯，其最大宽高比为约8，最大宽度为540mm，利用这种规格的锻坯，能够轧制出的板材规格为1800mm以上，能够满足航天、军工等方面对宽幅板材的要求。采用本发明的技术方案，至少具有如下有益效果：

1.将始锻温度精密控制在1300-1320℃范围内，能够提高产品塑性，适当减小锻造设备吨位；并且还可以提高材料变形率，增大材料变形量。

2.在较高锻造温度下，保证锻造温度稳定，能够保证锻打时间，减少再加热次数，并减少材料损耗。

3.精密控制方形锻坯尺寸在宽210～251mm，长度1070-1108mm，保证锻造的产品的质量和尺寸规格。

具体实施方式

为充分了解本发明之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本发明做详细说明。

采用本发明的镍基软磁合金板坯自由锻造方法，能够得到尺寸为(70-80)mm×(320-540)mm×(1800mm以上)，宽高比为4-7.7的锻坯。本发明考虑镍基软磁合金密度的变化、合理的锻比、锻造工序中的温降、每次锻造工序的变形程度，将始锻温度精密控制在1300-1320℃范围内，将方形锻坯的尺寸规格控制为宽210-251mm，长度1070-1108mm。

本发明锻造原料为普通扒皮锭或电渣锭，结合镍合金熔炼的特点、锭子的密度变化、铸锭的结构特点、锻比以及机械设备的影响，严密控制锻造原料尺寸规格。

本发明提供一种镍基软磁合金板坯自由锻造方法，该方法依次包括以下工序：

工序一，将镍基软磁合金材质的锭子放入加热炉中，加热至1300-1320℃；

工序二，在锻造设备上将锭子进行镦粗、打方锻造工序，得到断面尺寸(210-251)mm×(210-251)mm，长度1070-1108mm的方形锻坯；

工序三，将上述方形锻坯在加热炉中重新加热到1300-1320℃，接着在锻造设备上进行拔长、打扁操作工序；

工序四，将工序三所得锻坯重新加热到1300-1320℃，接着在锻造设备上进行打扁、精整工序，使锻坯的断面尺寸到最终锻坯尺寸，锻造的终锻温度在1100℃以上。

一种镍基软磁合金板坯，采用前述的自由锻造方法制成，所得锻坯尺寸为(70-80)mm×(320-540)mm×(1800mm以上)(优选(70-80)mm×(320-540)mm×(1800mm-1830mm))，宽高比为4-7.7。利用这种规格的锻坯，能够轧制出的板材规格为1800mm以上，能够满足航天、军工等方面对宽幅板材的要求。

下面通过具体的实施例来阐述本发明方法的实施，本领域技术人员应当理解的是，这不应被理解为对本发明权利要求范围的限制。

本发明实施例所用设备如下所示：

本发明实施例采用的电渣锭、扒皮锭皆为1J85钢种的镍基软磁合金，购买自甘肃省金川集团。

实施例1

本实施例采用电渣锭作为原料，该电渣锭的尺寸为直径300mm，锭长787mm，锭重445kg，锭长/锭径2.6。

将上述电渣锭放入燃气炉中，加热至1315℃。在电液锤上将上述电渣锭进行镦粗、打方锻造。当温度降至1050℃～1100℃后，将锻坯在燃气炉中重新加热到1315℃，然后重复进行打方锻造。该加热然后进行打方的工序共进行3次，得到断面尺寸210×210mm，长度1070mm，坯重378kg的方形锻坯。

将上述方形锻坯在燃气炉中重新加热到1315℃，接着在电液锤上进行拔长、打扁锻造。当温度降至1050℃～1100℃后，将锻坯在燃气炉中重新加热到1315℃，然后在电液锤上重复进行拔长、打扁操作。该加热，然后进行拔长、打扁工序共进行3次，控制锻比为2.8。

将锻坯重新加热到1315℃，接着在电液锤上，在1100℃以上，进行打扁工序，然后切除锻件头尾，得到规格尺寸70mm×320mm×1800mm的锻坯。

实施例2-7

实施例2-7采用与实施例1基本相同的工艺条件制备锻坯，改变的物料参数见表1。

实施例8

本实施例采用扒皮锭作为原料，该扒皮锭的尺寸为扒皮前直径314mm，锭长858mm，锭重518kg，锭长/锭径2.7。将上述扒皮锭车掉熔铸产生的表面疤痕，处理后，扒皮锭尺寸规格为直径300mm，长度为858mm，锭重473kg。

将上述处理后的扒皮锭放入电加热炉中，加热至1315℃。在电液锤上将上述扒皮锭进行镦粗、打方锻造。当温度降至1050℃～1100℃后，将锻坯在电加热炉中重新加热到1315℃，然后重复进行打方锻造。该加热然后进行打方的工序共进行4次，得到断面尺寸210×210mm，长度1070mm，坯重378kg的方形锻坯。

将上述方形锻坯在电加热炉中重新加热到1315℃，接着在电液锤上进行拔长、打扁锻造。当温度降至1050℃～1100℃后，将锻坯在电加热炉中重新加热到1315℃，然后在电液锤上重复进行拔长、打扁操作。该加热，然后进行拔长、打扁工序共进行4次，控制锻比为3.0。

将锻坯重新加热到1315℃，接着在电液锤上，在1100℃以上，进行打扁工序，然后切除锻件头尾，得到规格尺寸70mm×320mm×1800mm的锻坯。

实施例9-14

实施例9-14采用与实施例8基本相同的工艺条件制备锻坯，改变的物料参数见表2。

由实施例1-14可以看出，本发明控制始锻温度在1300-1320℃范围内，控制方形锻坯尺寸在宽210～251mm，长度1070-1108mm，根据不同锭型，合理选择打方锻造工序的次数，拔长、打扁工序的次数，得到的锻坯能够轧出最终的宽幅规格为1800mm以上的镍合金板材，满足航天、军工等方面对宽幅板材的要求。

Claims (7)

1.一种镍基软磁合金板坯自由锻造方法，该方法依次包括以下工序：

工序一，将镍基软磁合金材质的锭子放入加热炉中，加热至1300-1320℃；

工序二，在锻造设备上将锭子进行镦粗、打方锻造工序，得到断面尺寸(210-251)mm×(210-251)mm，长度1070-1108mm的方形锻坯；

工序三，将上述方形锻坯在加热炉中重新加热到1300-1320℃，接着在锻造设备上进行拔长、打扁操作工序；

工序四，将工序三所得锻坯重新加热到1300-1320℃，接着在锻造设备上进行打扁、精整工序，使锻坯的断面尺寸到最终锻坯尺寸，锻造的终锻温度在1100℃以上。

2.根据权利要求1所述的镍基软磁合金板坯自由锻造方法，其特征在于，所述工序二中，当温度降至1050℃～1100℃后，将锻坯重新放入加热炉中加热至1300-1320℃，然后再在锻造设备上进行打方锻造工序，打方锻造工序共进行3-5次。

3.根据权利要求1所述的镍基软磁合金板坯自由锻造方法，其特征在于，所述工序三中，当温度降至1050℃～1100℃后，将锻坯重新放入加热炉中加热至1300-1320℃，然后再在锻造设备上进行拔长、打扁操作，上述拔长、打扁锻造工序共进行3～5次。

4.根据权利要求3所述的镍基软磁合金板坯自由锻造方法，其特征在于，所述工序三将锻比控制在2.7-3.0范围内。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的镍基软磁合金板坯自由锻造方法，其特征在于，所述锭子是经过预处理的电渣锭或扒皮锭。

6.根据权利要求5所述的镍基软磁合金板坯自由锻造方法，其特征在于，所述电渣锭尺寸规格为直径长度为685-810mm，锭坯比为1∶1或1∶2。

7.根据权利要求5所述的镍基软磁合金板坯自由锻造方法，其特征在于，所述经过预处理的扒皮锭尺寸规格为直径

长度为858-883mm，锭坯比为1∶1。