CN102909533B - 一种轴的毛坯制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轴的毛坯制备工艺，将废钢熔炼成合格的钢水在1680－1580℃注入连铸机拉成一定直径的圆坯；在1350-1200℃剪切至需要长度；将剪切下来的钢坯在1200-900℃温度下横轧为轴坯半成品，轴坯半成品的形状为最终轴坯形状；最后根据轴坯工艺要求和内部成分，再利用余热进行相应的热处理、抛丸，从而生产出所需毛坯。本发明利用了钢水余热和钢在降温过程中的特性规律，在同一条生产线上连续完成了整个工艺过程。本专利减少了生产和物流环节、利废节能、降耗减排、提高效率、降低成本，提高了经济效益和社会效益。

Description

一种轴的毛坯制备工艺

技术领域

本发明涉及轴的毛坯制备工艺技术的改进，属于轴坯加工技术领域。

背景技术

轴类零件在许多设备和场合都有应用，成品轴类零件都是通过轴的毛坯加工得到，即先有轴的毛坯（简称轴坯），再有轴类零件。目前几乎所有轴的毛坯生产企业都是购买成品钢材或铸钢为原料，运回后再以锯、剁等方法将其加工至所需重量和尺寸，然后升温加热到一定的温度进行各种锻造加工，冷却后再二次加热进行热处理等工序。这种生产工艺的原材料价格高，生产和物流环节又多，还必须再增加两次加热，能耗高、料损大（多次烧损、有料头、切边料、锯损等）、生产周期长、环境污染严重、费用高、效益低。这与目前国家倡导的利废节能、降耗减排、减少生产和物流环节、降低费用、增加效益的原则相悖。同时现有的工艺涉及炼钢、轧钢、锻造、热处理等多家生产企业，管理及质量控制分散，难以统一协调控制，总的管理成本也很高。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种降低生产成本和能耗、并减少生产和物流环节的轴的毛坯制备工艺。

本发明解决技术问题的技术手段是这样实现的：

一种轴的毛坯制备工艺，其制备步骤为，

1）首先将废钢熔炼出符合轴坯要求的钢水；

2）把所得钢水在1680-1580℃时，注入连铸机拉成一定直径的圆坯后，再把拉出来的圆钢坯在1350-1200℃剪切至需要的长度；

3）将剪切下来的钢坯在1200-900℃温度下横轧为轴坯半成品，轴坯半成品的形状为最终轴坯形状；

4）紧接着根据轴坯的工艺要求和材料的内部成分，利用轴坯半成品自身余热对轴坯半成品进行相应的热处理、抛丸，从而生产出所需轴的毛坯产品；热处理时，如果轴坯半成品温度偏低进行补温至热处理要求温度；

所述步骤1）到4）在同一条生产线上连续进行。

进一步地，所述横轧连续进行三次，三次横轧温度逐渐降低，通过三次横轧使坯料组织均匀性和致密性不断优化，同时使坯料的形状不断接近最终轴坯形状；第一次横轧温度为1050-1200℃；第二次横轧温度为1000-1150℃；第二次横轧温度为900-1050℃。

本发明的钢水通过废钢熔炼而成；废钢熔炼而成的钢水根据轴坯成份要求进行元素成分和含量的增减。

相比现有技术，本发明具有如下优点：

1、本方法轴的毛坯在同一家企业内生产完成，不需要中间流通环节，减少了生产和物流环节，故管理和质量控制相对容易，生产周期也较传统的多家企业生产短，效率高。

2、本发明利用了合格的出炉钢水的余热和钢水在降温过程中的特性规律，实现了连续生产。炼钢、连铸拉坯、连剪、连轧、热处理、抛丸工艺在一条连续的生产线上完成，不需要转场，效率进一步提高；而且只需要一次加热升温，避免了传统的多次加热，能耗降低明显，材料烧损少，此工艺几乎无料头、切边料、锯损等材料损耗。

3、本方法利用废钢熔炼为钢水进行轴的毛坯生产，相比较购买成品钢材进行加工的工艺，本工艺实现了废钢重复利用，利于降低生产成本，提高了经济效益和社会效益。而且几乎无环境污染。

附图说明

图1-本发明实施例中毛坯形状及尺寸图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。

    本发明轴的毛坯制备工艺，其制备步骤为：

1）首先将废钢熔炼出符合轴坯要求的钢水；熔炼时根据轴坯成份要求进行元素成分和含量的增减。

2）把所得钢水在1680-1580℃时，注入连铸机拉成一定直径的圆坯后，再把拉出来的圆钢坯在1350-1200℃温度下剪切至需要的长度；剪切机在剪切时随拉坯同步移动，以不影响拉坯的形成过程，剪切完毕再回到原位。

3）将剪切下来的钢坯在1200-900℃温度下横轧为轴坯半成品，轴坯半成品的形状为最终轴坯形状。所述横轧连续进行三次，三次横轧温度逐渐降低，通过三次横轧使坯料组织均匀性和致密性不断优化，同时使坯料的形状不断接近最终轴坯形状；第一次横轧温度为1050-1200℃；第二次横轧温度为1000-1150℃；第二次横轧温度为900-1050℃。

4）紧接着根据轴坯的工艺要求和材料的内部成分，利用轴坯半成品自身余热对轴坯半成品进行相应的热处理、抛丸，从而生产出所需轴的毛坯产品；热处理时，如果轴坯半成品温度偏低进行补温至热处理要求温度。

因为热处理都是一个批量进行的，不可能单个进行，所以经过三次横轧后的轴坯半成品在热处理前需要先在保温炉内进行保温，待达到热处理批量后，再统一放入热处理炉内进行热处理。热处理工艺，要根据轴坯的工艺要求和材料的内部成分而定。

所述步骤1）到4）在同一条生产线上连续进行。

本发明连铸坯形状大小和剪切长度，以及后面的三次横轧工艺，需要结合最后得到的轴的毛坯的形状进行综合确定，总体确定原则是剪切下来的连铸圆坯体积几乎与最终的轴的毛坯体积相等。

本发明工艺流程如下：废钢整理-中频炉炼钢-连铸机拉圆钢坯-剪切机切料-一次横轧-二次横轧-三次横轧-保温-（必要时补热）热处理-抛丸-检验-入库。

本发明利用了废钢熔炼出合符要求的出炉钢水的余热和钢水在降温过程中的特性规律，实现了炼钢、连铸拉坯、连剪、连轧（连续三次横轧）和保温至一定批量后，根据轴坯工艺要求和材料的化学成分连续进行热处理、抛丸的生产工艺，连续完成了整个生产过程。这种生产方法，采取了炼钢、连铸拉坯、连剪、连轧、热处理等工艺的紧密结合，不仅利废节能、降耗减排、减少生产和物流环节、提高了效率、缩短了生产周期、降低了费用，同时提高了经济效益和社会效益；而且还使该毛坯件的内部组织结构更加均匀致密，品质更好。

采用此生产工艺，再结合数控技术和相关机械，就能实现自动化或半自动化生产。这就大量减少了生产工人数量，降低了工人的劳动强度，既节约了生产成本，又维护了员工的身心健康。同时，只要对相关的工艺环节进行适当的调整，就能生产出各种不同尺寸、形状和材质的轴的毛坯。

本发明与旧工艺效果对比如下： 

	旧工艺	本发明	本发明效果
				原料	钢材、铸钢	废钢	利废
质量	多家企业生产，不易统一控制	一家企业生产，容易控制	易控制
				生产周期	多家企业生产，多物流环节	一家企业生产	周期短
材料损耗	多次烧损，有料头切边锯损	一次烧损，几乎无料头切边锯损	损耗少
				能耗	需增加两次升温	一次升温	能耗低
生产效率	2－4件／分	8－12件／分	效率高
				环境污染	噪音、空气污染严重	噪音低、几乎无空气污染	污染少
效益	成本高	成本低	效益高

现结合长安之星、上汽五凌、长春升雅等车型通用的变速器中间轴的毛坯的实际生产过程，对本发明作进一步的说明。毛坯图和主要生产工艺及设备如下：

毛坯形状及尺寸见图1（坯长315mm，重量约5400g，材质20CrMnTi）。 

主要生产工艺及设备如下表：

此例所讲的热处理温度只是一个大概的温度段。具体的热处理工艺，要根据坯件的后序工艺加工单位，对热处理各项指标的具体要求和材料的化学成分而定。

用此工艺生产出来的轴的毛坯，经炼钢环节的严格控制，其化学成分完全达到或超过国家标准；经过连铸拉坯和三次连续横轧，不仅使外部几何形状按工艺要求成形外，内部组织结构也巳从铸钢组织结构转变为锻钢组织结构；再经严格科学的热处理工艺过程后，其力学性能、金相组织、晶粒度、硬度等各项指标均达到或超过国家标准要求。

根据楔橫轧机的特点和该毛坯的长度，此工艺只要把楔橫轧机的模具换为成对轧制模具，就可以一次性同时生产出两件毛坯。这样，不仅使成形工艺更加科学合理，而且在同等条件下产量增加一倍，更大地提高了生产效率和经济效益。

    最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围。

Claims (3)

1.一种轴的毛坯制备工艺，其特征在于：其制备步骤为，

1）首先将废钢熔炼出符合轴坯要求的钢水；

2）把所得钢水在1680-1580℃时，注入连铸机拉成一定直径的圆坯后，再把拉出来的圆钢坯在1350-1200℃下剪切至需要的长度；剪切机在剪切时随拉坯同步移动，以不影响拉坯的形成过程，剪切完毕再回到原位；

3）将剪切下来的钢坯在1200-900℃温度下横轧为轴坯半成品，轴坯半成品的形状为最终轴坯形状；

4）紧接着根据轴坯的工艺要求和材料的内部成分，利用轴坯半成品自身余热对轴坯半成品进行相应的热处理、抛丸，从而生产出所需轴的毛坯产品；热处理时，如果轴坯半成品温度偏低进行补温至热处理要求温度；

所述步骤1）到4）在同一条生产线上连续进行。

2.根据权利要求1所述的轴的毛坯制备工艺，其特征在于：所述横轧连续进行三次，三次横轧温度逐渐降低，通过三次横轧使坯料组织均匀性和致密性不断优化，同时使坯料的形状不断接近最终轴坯形状；第一次横轧温度为1050-1200℃；第二次横轧温度为1000-1150℃；第三次横轧温度为900-1050℃。

3.根据权利要求1或2所述的轴的毛坯制备工艺，其特征在于：所述废钢熔炼而成的钢水根据轴坯成份要求进行元素成分和含量的增减。