CN103753120A - 采用热挤压生产球扁钢的方法 - Google Patents

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余志川
李利盛
罗通伟
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    • B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/002—Hybrid process, e.g. forging following casting

Abstract

本发明提供了一种采用热挤压生产球扁钢的方法，所述方法包括：坯料生产工艺，操作步骤为：电炉初炼、钢包精炼、真空处理→模铸波纹锭→钢锭红送→精锻机锻造坯料→探伤、检验；热挤压工艺，操作步骤为：坯料端面加工→预热炉加热→一次感应炉加热→二次感应炉加热→热挤压→空冷→矫直→探伤、检验。其中，在热挤压工艺中，控制挤压的系统压力≥30Mpa，将挤压筒的预热温度控制在150℃以上。本发明采用热挤压生产的球扁钢各项技术指标均符合GJB935（45Mn17Al3低磁钢型钢）要求，型材的力学性能均匀性和尺寸精度明显优于热轧成型的型材，并具有生产组织灵活性大等优点。

Description

采用热挤压生产球扁钢的方法
技术领域
本发明总体上涉及钢材的轧制工艺，具体地涉及一种采用热挤压方式生产球扁钢的方法。
背景技术
球扁钢是应用于造船、桥梁和部分海洋工程等必需的原材料。船用球扁钢是造船行业的专用型材，用作船的壳体加强筋，并对船的承载能力和安全航行能力具有重要作用。
目前，生产球扁钢的经济效益可达到普通中型材的经济效益的1.5～2倍以上，并有相对稳定的市场需求。据预计，在2013年，国内船板需求量将达到900万吨以上，球扁钢需求量可达到110万吨。但采用热轧方式生产，轧机和轧辊等固定资产投入大；且因球扁钢规格多、批量小和生产率低，故生产组织难度大。受球扁钢外形的影响，轧制产品力学性能均匀性差。
然而，热挤压生产球扁钢的工艺具有附加投资少、生产规格多、周期短、生产灵活性大等优点。产品经检验，组织和力学性能均匀性明显优于热轧型材。
发明内容
为了解决上述问题中的至少一个，本发明提供了一种采用热挤压生产球扁钢的方法，所述方法包括：坯料生产工艺，操作步骤为：电炉冶炼、钢包精炼、真空处理→模铸波纹锭→钢锭红送→精锻机锻造坯料→探伤、检验；热挤压工艺，操作步骤为：端面加工→预热炉加热→一次感应炉加热→二次感应炉加热→热挤压→空冷→矫直→探伤、检验，其中，在热挤压工艺中，控制挤压的系统压力≥30Mpa，将挤压筒的预热温度控制在150℃以上。
热挤压工艺还可以包括：在端面加工之前执行长坯料矫直、切头尾、长料剥皮和下料的操作步骤。
可以采用环形炉进行预热，并可以采用一次炉进行加热。
在钢锭红送和精锻机锻造坯料的操作步骤中，可以将钢锭红送进入加热炉，保温后采用1800吨精锻机进行锻造。
在热挤压工艺中，将作为模垫的玻璃垫置于挤压模与坯料之间，控制玻璃垫的厚度控制为10-20mm，并将与玻璃垫的中间对应的挤压模的模孔部位掏空，以减小阻力。
控制一次感应炉加热的温度为1000℃～1100℃，二次感应炉加热的温度为1140℃～1160℃。
采用热挤压生产的球扁钢各项技术指标均符合GJB935要求，型材的力学性能均匀性和尺寸精度明显优于热轧成型。
具体实施方式
现在将描述本发明的采用热挤压生产球扁钢的方法。根据一个实施例，本发明的采用热挤压生产球扁钢的方法包括：坯料生产工艺，操作步骤为：电炉冶炼、钢包精炼、真空处理→模铸波纹锭→钢锭红送→精锻机锻造坯料→探伤、检验；热挤压工艺，操作步骤为：端面加工→预热炉加热→一次感应炉加热→二次感应炉加热→热挤压→空冷→矫直→探伤、检验，其中，在热挤压工艺中，控制挤压的系统压力≥30Mpa，将挤压筒的预热温度控制在150℃以上。
热挤压工艺还可以包括：在端面加工之前执行长坯料矫直、切头尾、长料剥皮和下料的操作步骤。
可以采用环形炉进行预热，并可以采用一次炉进行加热。
在钢锭红送和精锻机锻造坯料的操作步骤中，可以将钢锭红送进入加热炉，保温后采用1800吨精锻机进行锻造。
在热挤压工艺中，将作为模垫的玻璃垫置于挤压模与坯料之间，玻璃垫在挤压过程中在制品表面熔化，起润滑作用，其主要成分为SiO2、CaO和Na2O。控制玻璃垫的厚度控制为10-20mm，并将与玻璃垫的中间对应的挤压模的模孔部位掏空，以减小阻力。
可以控制一次感应炉加热的温度为1000℃～1100℃，并可以控制二次感应炉加热的温度为1140℃～1160℃。
具体地讲，在挤压用坯料生产工艺中，采用电炉氧化法进行冶炼，当钢水达到要求后，在钢包中加入渣料、脱氧剂、锰铁、铝锭等，然后出钢。在LF精炼炉中，首先进行脱氧、去夹杂，然后进行合金化。当成分达到要求后进行真空处理。然后，在氩气保护下浇注Φ550mm波纹锭。可以根据球扁钢的要求，执行相应的操作步骤，以实现具有期望的成分含量的挤压用坯料。
在锻造时，将钢锭红送进入加热炉，并在保温后采用1800吨精锻机进行锻造，一火成材，保证表面质量和尺寸控制。
在球扁钢的热挤压工艺中，热挤压的工艺参数提供在下面的表1中。
表1
Figure BDA0000439916650000031
注1：844-7粉主要成分SiO2、Na2O和Ba2O3；中碱粉主要成分SiO2、Na2O和CaO。
注2：挤压比＝挤压筒内端面面积/制品端面面积
此外，在热挤压工艺期间，将坯料表面的缺陷清理干净，将端面整平，并使倒角大于10mm（采用一般车床加工），并尽量圆滑过渡。
考虑到材料的高温塑性较差，可以将二次炉加热温度控制在下限附近。
可以将挤压的系统压力控制为≥30Mpa，实际生产时系统压力控制在3100MPa左右。
另外，可以将玻璃垫的厚度控制在10-20mm，玻璃垫中间对应的挤压模孔部位应掏空，以减小阻力。挤压模的对应球扁钢的腹板部分需将入口角倒大，以减小阻力，对应球扁钢的球头部分的倒角小一些，尽量使两部分（对应于球头与腹板）的挤压速度一致。可根据挤压效果现场来调整挤压速度。
此外，可以将挤压筒的预热温度控制在150℃以上。
另外，了为保证生产的顺利进行，要求在挤压机生产前检查可能影响挤压过程的阀、油缸、工具配合等因素，以确保顺利挤压和顶出。
下面将结合具体的示例来描述采用热挤压生产球扁钢的方法。
通过上面描述的方法来制造炉号分别为1#、2#、3#、4#和5#的球扁钢。
在下面的表2中示出了炉号分别为1#、2#、3#、4#和5#的球扁钢的屈服强度、抗拉强度、延伸率和晶粒度。
表2
Figure BDA0000439916650000041
Figure BDA0000439916650000051
从表2中的晶粒度和拉伸强度检验数据可以看出，采用热挤压生产球扁钢的方法生产的球扁钢具有良好的组织、力学性能均匀性。相比而言，采用轧制生产，从利于成型角度考虑设计孔型，球扁钢棱角明显，并且变形过程中球头和腹板温度及变形量有差异，二者微观组织相差较大，导致球头比腹板强度低100MPa左右。

Claims (6)

1.一种采用热挤压生产球扁钢的方法，所述方法包括：
坯料生产工艺，操作步骤为：电炉初炼、钢包精炼、真空处理→模铸波纹锭→钢锭红送→精锻机锻造坯料→探伤、检验；
热挤压工艺，操作步骤为：端面加工→预热炉加热→一次感应炉加热→二次感应炉加热→热挤压→空冷→矫直→探伤、检验；
其中，在热挤压工艺中，控制挤压的系统压力≥30Mpa，将挤压筒的预热温度控制在150℃以上。
2.根据权利要求1所述的方法，热挤压工艺还包括：在端面加工之前执行长坯料矫直、切头尾、长料剥皮和下料的操作步骤。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，采用环形炉进行预热，并采用一次炉进行加热。
4.根据权利要求1所述的方法，在钢锭红送和精锻机锻造坯料的操作步骤中，将钢锭红送进入加热炉，保温后采用1800吨精锻机进行锻造。
5.根据权利要求1所述的方法，在热挤压工艺中，将作为模垫的玻璃垫置于挤压模与坯料之间，控制玻璃垫的厚度控制为10-20mm，并将与玻璃垫的中间对应的挤压模的模孔部位掏空，以减小阻力。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，控制一次感应炉加热的温度为1000℃～1100℃，并控制二次感应炉加热的温度为1140℃～1160℃。
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