CN104493027A - 一种双相不锈钢锻造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双相不锈钢锻造工艺，通过锻造前制定合理的加热制度、锻造过程中每一个阶段实施前均对钢锭进行回炉加热，使钢锭处于有效热变形温度区域内；另外严格控制始锻温度和终锻温度，有效控制每个阶段的压下量，使两相的转变更彻底；对工装、工具进行预热，保证了锻件温度的均匀性，利用本发明所述锻造工艺使锻件的合格率达到90%以上，有效避免了裂纹、夹皮及凹坑等缺陷。

Description

一种双相不锈钢锻造工艺

技术领域

本发明涉及锻造工艺，尤其涉及一种由奥氏体和铁素体两相组成的双相不锈钢（F51)的锻造工艺。

背景技术  

双相不锈钢由奥氏体和铁素体两相组成，它兼有两相组织的特征，既具有铁素体不锈钢的导热系数大，耐点蚀、缝隙腐蚀及氯化物应力腐蚀的特点，又具有奥氏体不锈钢抗晶间腐蚀、力学性能和焊接性能好的特点，故广泛应用于化工、石油能源等领域。但是由于材料在热加工温度范围内仍处在奥氏体和铁素体两相区内，两相不同的变形行为易导致其热加工成型性能较差，产生晶间裂纹，导致锻件开裂等缺陷。

发明内容

本申请人针对上述问题，进行了研究改进，提供一种双相不锈钢锻造工艺，避免了双相不锈钢因两相不同的变形行为而导致的热加工成型性能差、产生晶间裂纹、开裂等缺陷。

本发明所采用的技术方案如下：

一种双相不锈钢锻造工艺，使用模铸钢锭，包括以下步骤：

锻前加热：首先将钢锭装炉，炉温不小于400℃；第一加热阶段，从当前温度升温至850±10℃，保温2-4h；第二加热阶段，从所述第二加热阶段的终点温度升温至1200±10℃，保温3-4h；

对钢锭进行一次镦粗，然后滚圆平整坯料表面；第二锻造阶段，对坯料进行二次镦粗并滚圆平整坯料表面；第三锻造阶段；利用液压机及冲头对坯料中心冲孔；第四锻造阶段：利用辗环机将所述坯料辗至合适尺寸。

其进一步技术方案在于：

在所述第一锻造阶段还包括锻前处理过程，所述锻前处理过程的具体步骤如下：

第一步：轻压钢锭的冒口端，热切冒口；

第二步：切除钢锭的水口端，轻压钢锭倒棱；

所述第一加热阶段，钢锭的升温速度不大于80℃/h；所述第二加热阶段，钢锭的升温速度为100-120℃/h；

在所述锻造过程的每一锻造阶段、以及在所述锻前处理过程的每一步实施均需要将钢锭和坯料回炉加热，保温时间为1～1.5h，使所述钢锭和坯料的始锻温度保持在1100～1150℃，钢锭的终锻温度不小于900℃。

本发明的有益效果如下：

本发明方法通过在钢锭锻前处理的每一步、以及锻造过程的每一个锻造阶段中均将坯料回炉加热，使坯料的始锻温度保持在1100～1150℃之间，终锻温度不小于900℃；在坯料出炉后的中转路程尽量短、速度尽量块，能有效避免锻件自身温度的下降速度；另外在锻前通过预热与坯料直接接触的锤砧、锤头、夹具、锥辊、芯辊、主辊等工装至400℃~500℃，避免因两者接触的地方温度不均匀而使坯料出现裂纹。利用本工艺生产的锻件合格率达90%以上，裂纹、夹皮及凹坑等缺陷明显减少，大大保证了锻件的质量。

附图说明

图1为双相不锈钢在锻前加热的加热温度曲线图。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

本实施例中所采用的双相不锈钢（F51）的化学成份如下表1所示：

表1

    实施例1：

本实施例是一种双相不锈钢锻造工艺，使用模铸钢锭，钢锭重量为3000kg，具体步骤如下：

将整支钢锭放入加热炉内加热，加热温度曲线如图1所示，进入锻前加热：第一加热阶段，首先将钢锭以80℃/h的速度升温至860℃，保温4h；第二加热阶段，将钢锭从第二加热热阶段的终点温度（860℃）以120℃/h的速度升温至1210℃，保温4h。

锻前处理：第一步：轻压钢锭的冒口端，热切冒口；第二步，首先切除钢锭的水口，然后轻压钢锭的倒棱。

锻造过程：第一锻造阶段：对钢锭进行一次镦粗，得到坯料尺寸为Ф800*560，然后滚圆平整坯料表面；第二锻造阶段：对坯料进行二次镦粗，使坯料尺寸为Ф1070*310，然后滚圆平整坯料表面；第三锻造阶段：利用液压机及冲头对坯料的中心冲Ф280的通孔。然后带冲头滚圆平整坯料表面，同时平整坯料的上下端面；第四锻造阶段：利用辗环机对冲完孔的坯料辗环至Ф2425/Ф2075*229（外圈直径/内圈直径*高度）。

其中在上述锻造过程的每一锻造阶段、以及在锻前处理过程的每一步实施时均需要将钢锭和坯料回炉加热，保温时间为1.5h，使钢锭处于有效热变形温度区域内。测得钢锭的始锻温度为1100℃，终锻温度为900℃。

实施例2：

将整支钢锭放入加热炉内加热，加热温度曲线如图1所示，进入锻前加热：第一加热阶段，首先将钢锭以70℃/h的速度升温至840℃，保温2h；第二加热阶段，将钢锭从第二加热阶段的终点温度（840℃）以100℃/h的速度升温至1190℃，保温3h。

锻前处理：第一步：轻压钢锭的冒口端，热切冒口；第二步，首先切除钢锭的水口，然后轻压钢锭的倒棱。

锻造过程：第一锻造阶段：对钢锭进行一次镦粗，使坯料尺寸为Ф800*560，然后滚圆平整坯料表面；第二锻造阶段：对坯料进行二次镦粗，使坯料尺寸为Ф1070*310，然后滚圆平整坯料表面；第三锻造阶段：利用液压机及冲头对钢锭的中心冲Ф280的通孔。然后带冲头滚圆平整坯料表面，同时平整坯料的上下端面；第四锻造阶段：利用辗环机对将冲完孔的坯料辗环至Ф2415/Ф2065*219（外圈直径/内圈直径*高度）。

其中在上述锻造过程的每一锻造阶段、以及在锻前处理过程的每一步实施时均需要将坯料回炉加热，保温时间为1h，使钢锭处于有效热变形温度区域内。测得钢锭的始锻温度为1150℃，终锻温度为950℃。

另外在上述锻造过程前应该先预热与坯料直接接触的锤砧、锤头、夹具、锥辊、芯辊、主辊等工装至400℃~500℃，避免因两者接触的地方温度不均匀而使钢锭出现裂纹。热切冒口所用的剁刀、冲头等工具要求表面光滑、无生锈、无附着物及夹皮等缺陷。在辗环过程中不允许用液态水冷却芯辊、锥辊、主辊等设备工装，若连续生产导致芯辊温度过高时需要及时空置冷却降温。

在上述锻造工艺中，铁素体相（α相）由于层错能较高，不易发生动态再结晶，只能通过动态回复来软化材料以提高热加工塑性；而奥氏体相（γ相）拥有相对较低的层错能，容易发生动态再结晶，故其软化主要通过动态再结晶来完成。因此F51双相不锈钢在热加工时奥氏体相和铁素体相会有各自的特征软化机制—奥氏体的动态再结晶和铁素体的动态回复。F51双相不锈钢在热变形过程中发生奥氏体相和铁素体相之间的转变。变形速率越低越容易发生铁素体向奥氏体的转变，在较高的变形速率下更容易发生奥氏体相向铁素体相的转变。本发明较好地控制了变形温度（900~1200℃）和每次的变形量，使其均有利于α相和γ相的动态回复与再结晶，使晶粒更细小，有效地发挥了两相各自的优点。另外，本发明使工装与钢锭之间的温差减小，有效抑制了两相因变形不均匀而使钢锭开裂的现象。

利用本发明所述锻造工艺生产的锻件力学性能如下表2所示：

表2

    利用本发明锻造工艺生产的锻件合格率达到90%以上，裂纹、夹皮、凹坑等缺陷有了明显减少。另外在生产其他同类牌号的双相不锈钢时也可按此工艺执行，以保证锻件质量。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明的基本结构的情况下，本发明可以作任何形式的修改。

Claims (4)

1.一种双相不锈钢锻造工艺，使用模铸钢锭，其特征包括以下步骤：

     锻前加热：首先将钢锭装炉，炉温不小于400℃；第一加热阶段，从当前温度升温至850±10℃，保温2-4h；第二加热阶段，从所述第二加热阶段的终点温度升温至1200±10℃，保温3-4h；

     锻造过程：第一锻造阶段，对钢锭进行一次镦粗，然后滚圆平整坯料表面；第二锻造阶段，对坯料进行二次镦粗并滚圆平整坯料表面；第三锻造阶段；利用液压机及冲头对坯料中心冲孔；第四锻造阶段：利用辗环机将所述坯料辗至合适尺寸。

2.如权利要求1所述的一种双相不锈钢锻造工艺，其特征在于：在所述第一锻造阶段还包括锻前处理过程，所述锻前处理过程的具体步骤如下：

     第一步：轻压钢锭的冒口端，热切冒口；

     第二步：切除钢锭的水口端，轻压钢锭倒棱。

3.如权利要求1所述的一种双相不锈钢锻造工艺，其特征在于：所述第一加热阶段，钢锭的升温速度不大于80℃/h；所述第二加热阶段，钢锭的升温速度为100-120℃/h。

4.如权利要求1-2所述的一种双相不锈钢锻造工艺，其特征在于：在所述锻造过程的每一锻造阶段、以及在所述锻前处理过程的每一步实施均需要将钢锭和坯料回炉加热，保温时间为1～1.5h，使所述钢锭和坯料的始锻温度保持在1100～1150℃，钢锭的终锻温度不小于900℃。