CN105171358B - 电铲下辊道的加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了电铲下辊道的加工工艺，其工艺步骤如下：下料→加热→倒棱滚圆→一次墩粗→二次墩粗→冲孔→扩孔→抛锻→碾环→粗车去氧化皮→热处理→精车加工；上述电铲下辊道的加工工艺能使用高碳钢来加工得到优良机械性能的电铲下辊道。
Description
技术领域
本发明涉及矿山机械领域，具体涉及电铲下辊道的加工工艺。
背景技术
电铲下辊道是电铲中的重要承压部件，所以对它的拉伸强度、屈服强度、伸长率、收缩率、冲击功、硬度都有很高的要求；具有高强度和高硬度的高碳钢是制造电铲下辊道的优选材料，但是由于高碳钢的导热性能和塑性都比较差，所以在锻造时高碳钢易开裂，导致很难用高碳钢来制作电铲下辊道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：将提供一种能使用高碳钢来加工得到优良机械性能的电铲下辊道的加工工艺。
为了解决上述问题，本发明采用的技术方案为：电铲下辊道的加工工艺，其工艺步骤如下：下料→加热→倒棱滚圆→一次墩粗→二次墩粗→冲孔→扩孔→抛锻→碾环→粗车去氧化皮→热处理→精车加工，其特点是：
① 在下料工序中选用的材料为:1080号钢，其化学成分要求如下： C：0.75～0.88% 、Si： 0.15～0.35%、Mn ：0.60～0.90%、P： ≤0.015%、S： ≤0.010 %、Cr：≤0.25%、Mo： ≤0.10%、Ni ：0.20～0.30%、Cu：≤0.2%、V：0.04～0.08%、Al：0.015～0.035%、Ti：≤0.020%、Sn：≤0.020%、Pb：≤0.005% 、N：≤0.01%、H：≤1.8ppm、O：≤20ppm；
②加热工序步骤如下：把下料所得钢坯平放于加热炉中，并且在钢坯的四周围有一圈低温合金钢，钢坯装炉时炉内温度≤400℃，装炉完成后保温2～3h；然后加热炉的烧嘴对着低温合金钢进行加热，使得炉内温度以≤100℃/h的速率升温至850℃±20℃后保温2～3h，然后继续加热使得炉内温度以≤100℃/h的速率升温至1180℃±20℃后保温4～5h；
③ 抛锻时每次的下压量不超过50mm，抛锻结束时要保证芯棒与锻件的内孔完全接触；
④ 热处理工序步骤如下：（1）锻件进行锻造后退火，锻造后退火步骤如下：首先将锻件放入炉内温度为700±20℃的加热炉中保温1～2h，然后炉冷至室温25～50℃；（2）进行正火，正火步骤如下：首先加热炉以≤100℃/h的速率升温至870℃±20℃并至少保温1.5h+Ah，A=选取锻件的壁厚和高度中较小者（单位为毫米）×2.5÷60，然后开炉门使锻件空冷至室温25～50℃；（3）进行退火，退火步骤如下：首先加热炉以≤100℃/h的速率升温至815℃±20℃并至少保温1.5h+Bh，B=选取锻件的壁厚和高度中较小者（单位为毫米）×1.5÷60，然后加热炉以≤28℃/h的速率降温至650℃±20℃并至少保温Ch，C=选取锻件的壁厚和高度中较小者（单位为毫米）×2.5÷60，最后开炉门使锻件空冷至室温25～50℃；（4）锻件由两个能覆盖住锻件的环形垫块夹持着组成一个整体处理件，然后对整体处理件进行淬火，淬火步骤如下：首先把整体处理件放置于加热炉中，然后加热炉以≤100℃/h的速率升温至820℃±20℃并至少保温1.5h+Dh，D=选取锻件的壁厚和高度中较小者（单位为毫米）×2.5÷60，然后将整体处理件放入40～50℃的介质液中使锻件冷却至300℃±10℃，再将整体处理件从介质液中拿出使锻件返温至380℃±10℃，然后再将整体处理件放入40～50℃的介质液中使锻件冷却至200℃±10℃，最后将整体处理件从介质液中拿出空冷使锻件冷却至100℃±10℃；（5）对整体处理件进行第一次回火、第二次回火，第一次回火步骤如下：首先把整体处理件放入加热炉中，然后加热炉以≤100℃/h的速率升温至520℃±20℃并至少保温2h+Eh， E=D×1.5，再将整体处理件放入40～50℃的介质液中使锻件冷却至200℃±20℃；第二次回火步骤如下：把整体处理件放入加热炉中，然后加热炉以≤100℃/h的速率升温至500℃±20℃并至少保温2h+Eh，最后开炉门使锻件空冷至室温25～50℃。
进一步的，前述的电铲下辊道的加工工艺，其中：介质液由水溶性淬火液和水组成，其中水溶性淬火液占介质液重量的10%～15%。
进一步的，前述的电铲下辊道的加工工艺，其中：低温合金钢为42CrMo钢。
进一步的，前述的电铲下辊道的加工工艺，其中：在加热工序中，低温合金钢与钢坯之间的间隙为120～180mm，优选为150mm。
本发明的优点为：该电铲下辊道的加工工艺能使用高碳钢来加工得到优良机械性能的电铲下辊道。
附图说明
图1为本发明所述的碾环后所得锻件的结构示意图。
图2为本发明所述的电铲下辊道的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步的详细描述。
电铲下辊道的加工工艺，其工艺步骤如下：下料→加热→倒棱滚圆→一次墩粗→二次墩粗→冲孔→扩孔→抛锻→碾环→粗车去氧化皮→热处理→精车加工；
（1）下料工序中选用的材料为:1080号钢，其化学成分要求如下： C：0.75～0.88%、Si： 0.15～0.35%、Mn ：0.60～0.90%、P： ≤0.015%、S： ≤0.010 %、Cr：≤0.25%、Mo： ≤0.10%、Ni ：0.20～0.30%、Cu：≤0.2%、V：0.04～0.08%、Al：0.015～0.035%、Ti：≤0.020%、Sn：≤0.020%、Pb：≤0.005% 、N：≤0.01%、H：≤1.8ppm、O：≤20ppm；通过切割八角钢锭，得到钢坯的重量为2448kg；
（2）加热工序步骤如下：把下料所得钢坯平放于加热炉中，并且在钢坯的四周围有一圈相互接触的低温合金钢，钢坯装炉时炉内温度为≤400℃，装炉完成后保温2～3h；然后加热炉的烧嘴对着低温合金钢进行加热，使得炉内温度以≤100℃/h的速率升温至850℃±20℃后保温2～3h，然后继续加热使得炉内温度以≤100℃/h的速率升温至1180℃±20℃后保温4～5h；在本实施例中，低温合金钢为42CrMo钢，42CrMo钢为常见钢材，并且其导热性能优良，低温合金钢与钢坯之间的间隙为120～180mm，优选为150mm，设置间隙是为了方便钢坯的抓取，并且间隙不宜过大，间隙过大会降低低温合金钢对钢坯的加热效果；
（3）把加热后的钢坯进行倒棱滚圆，倒棱滚圆后钢坯尺寸为φ640×966mm；
(4) 把倒棱滚圆后的钢坯进行第一次墩粗，第一次墩粗后锻件的尺寸为φ960×400mm, 镦粗比K1=2.4～2.44；
(5) 把第一次墩粗后的锻件进行第二次墩粗，第二次墩粗后锻件的尺寸为φ1235×260mm, 镦粗比K2=1.52～1.56；
(6) 把第二次墩粗后的锻件进行冲孔，冲头直径为φ350mm；
(7) 把冲孔后的锻件进行扩孔，扩孔至内孔为φ600mm；
(8) 把扩孔后的锻件进行抛锻，抛锻时每次的下压量不超过50mm，抛锻结束时要保证芯棒与锻件的内孔完全接触；
(9) 把抛锻后的锻件进行碾环，如图1所示，碾环后锻件的尺寸为D×d×h=φ4249×φ3860×123mm，K3=4.3～4.34；
(10) 把碾环后的锻件进行粗车去氧化皮，粗车去氧化皮后锻件的尺寸为D×d×h=φ4244×φ3865×120mm；
(11) 热处理工序步骤如下：(1)锻件进行锻造后退火，锻造后退火步骤如下：首先将锻件放入炉内温度为700℃±20℃的加热炉中保温1～2h，然后炉冷至室温25～50℃,(2)进行正火，正火步骤如下：首先加热炉以≤100℃/h的速率升温至870℃±20℃并至少保温1.5h+5h，然后开炉门使锻件空冷至室温25～50℃；(3)进行退火，退火步骤如下：首先加热炉以≤100℃/h的速率升温至815℃±20℃并至少保温1.5h+3h，然后加热炉以≤28℃/h的速率降温至650℃±20℃并至少保温5h，最后开炉门使锻件空冷至室温25～50℃；(4)锻件由两个能覆盖住锻件的环形垫块夹持着组成一个整体处理件，然后对整体处理件进行淬火，淬火步骤如下：首先把整体处理件放置于加热炉中，然后加热炉以≤100℃/h的速率升温至820℃±20℃并至少保温1.5h+5h，然后将整体处理件放入40～50℃的介质液中使锻件冷却至300℃±10℃，再将整体处理件从介质液中拿出使锻件返温至380℃±10℃，然后再将整体处理件放入40～50℃的介质液中使锻件冷却至200℃±10℃，最后将整体处理件从介质液中拿出空冷使锻件冷却至100℃±10℃；(5)对整体处理件进行第一次回火、第二次回火，第一次回火步骤如下：首先把整体处理件放入加热炉中，然后加热炉以≤100℃/h的速率升温至520℃±20℃并至少保温2h+7.5h，再将整体处理件放入40～50℃的介质液中使锻件冷却至200℃±20℃；第二次回火步骤如下：首先把整体处理件放入加热炉中，然后加热炉以≤100℃/h的速率升温至500℃±20℃并至少保温2h+7.5h，最后开炉门使锻件空冷至室温25～50℃；
(12) 把热处理后的锻件进行精车加工，精车加工后得到如图2所示的电铲下辊道。
在本实施例中，介质液由水溶性淬火液和水组成，其中水溶性淬火液占介质液重量的10%～15%。水溶性淬火液为浅黄色透明液体，加有防锈、防腐、润湿、杀菌等多种添加剂制成，对水有逆溶性。通过调整水溶性淬火液的浓度，可使介质液的冷却能力介于水油之间，防止锻件因冷却速度过快而导致开裂。
本发明的有益效果为：使用了本发明所述电铲下辊道的加工工艺能使电铲下辊道的机械性能达到如下要求：最小拉伸强度：826.8Mpa，最小屈服强度：654.5Mpa，最小伸长率：30%，最小收缩率：50%，最小冲击功（Akv J/-40）：47.25J，最大硬度（HB）：285-321HB；在该电铲下辊道的加工工艺中升温速率≤100℃/h，这是因为1080号钢为高碳高合金钢，高碳高合金钢的塑性和导热性能都很差，若加热速度过快，可能会使钢件表面产生裂纹；在加热工序中，钢坯放置于一圈低温合金钢的中间，由外围的低温合金钢来对中间的钢坯进行热辐射加热，这样能使钢坯被加热均匀，防止因钢坯加热不均匀而导致钢坯在锻造时开裂；在锻造时采用了抛锻技术，使钢坯在锻造过程中受力均匀，不仅降低了开裂的风险，而且提高了钢坯芯部变形量，保证了钢坯芯部至表面探伤单个缺陷≤φ2mm，密集性缺陷≤φ1.6mm；在热处理工序中，正火前对锻件进行了锻造后退火，这样可以避免锻造后粗大的网状碳化物析出，并且消除锻造的残留应力，在700℃以下应注意缓冷，以防热处理的热应力造成裂纹，也减少热处理时的变形和开裂风险。在加工工艺中，为防止淬火和回火过程中锻件因吊装而变形，故在其上下各放置一个环形垫块作为工装，工装全程与锻件一起装炉和热处理。
Claims (5)
1.电铲下辊道的加工工艺，其工艺步骤如下：下料→加热→倒棱滚圆→一次墩粗→二次墩粗→冲孔→扩孔→抛锻→碾环→粗车去氧化皮→热处理→精车加工，其特征在于：
①在下料工序中选用的材料为:1080号钢，其化学成分要求如下：C：0.75～0.88％、Si：0.15～0.35％、Mn：0.60～0.90％、P：≤0.015％、S：≤0.010％、Cr：≤0.25％、Mo：≤0.10％、Ni：0.20～0.30％、Cu：≤0.2％、V：0.04～0.08％、Al：0.015～0.035％、Ti：≤0.020％、Sn：≤0.020％、Pb：≤0.005％、N：≤0.01％、H：≤1.8ppm、O：≤20ppm；
②加热工序步骤如下：把下料所得钢坯平放于加热炉中，并且在钢坯的四周围有一圈低温合金钢，钢坯装炉时炉内温度≤400℃，装炉完成后保温2～3h；然后加热炉的烧嘴对着低温合金钢进行加热，使得炉内温度以≤100℃/h的速率升温至850℃±20℃后保温2～3h，然后继续加热使得炉内温度以≤100℃/h的速率升温至1180℃±20℃后保温4～5h；
③抛锻时每次的下压量不超过50mm，抛锻结束时要保证芯棒与锻件的内孔完全接触；
④热处理工序步骤如下：(1)锻件进行锻造后退火，锻造后退火步骤如下：首先将锻件放入炉内温度为700±20℃的加热炉中保温1～2h，然后炉冷至室温25～50℃；(2)进行正火，正火步骤如下：首先加热炉以≤100℃/h的速率升温至870℃±20℃并至少保温1.5h+Ah，A＝选取锻件的壁厚和高度中较小者×2.5÷60，其中：壁厚和高度的单位为毫米，然后开炉门使锻件空冷至室温25～50℃；(3)进行退火，退火步骤如下：首先加热炉以≤100℃/h的速率升温至815℃±20℃并至少保温1.5h+Bh，B＝选取锻件的壁厚和高度中较小者×1.5÷60，其中：壁厚和高度的单位为毫米，然后加热炉以≤28℃/h的速率降温至650℃±20℃并至少保温Ch，C＝选取锻件的壁厚和高度中较小者×2.5÷60，其中：壁厚和高度的单位为毫米，最后开炉门使锻件空冷至室温25～50℃；(4)锻件由两个能覆盖住锻件的环形垫块夹持着组成一个整体处理件，然后对整体处理件进行淬火，淬火步骤如下：首先把整体处理件放置于加热炉中，然后加热炉以≤100℃/h的速率升温至820℃±20℃并至少保温1.5h+Dh，D＝选取锻件的壁厚和高度中较小者×2.5÷60，其中：壁厚和高度的单位为毫米，然后将整体处理件放入40～50℃的介质液中使锻件冷却至300℃±10℃，再将整体处理件从介质液中拿出使锻件返温至380℃±10℃，然后再将整体处理件放入40～50℃的介质液中使锻件冷却至200℃±10℃，最后将整体处理件从介质液中拿出空冷使锻件冷却至100℃±10℃；(5)对整体处理件进行第一次回火、第二次回火，第一次回火步骤如下：首先把整体处理件放入加热炉中，然后加热炉以≤100℃/h的速率升温至520℃±20℃并至少保温2h+Eh，E＝D×1.5，再将整体处理件放入40～50℃的介质液中使锻件冷却至200℃±20℃；第二次回火步骤如下：把整体处理件放入加热炉中，然后加热炉以≤100℃/h的速率升温至500℃±20℃并至少保温2h+Eh，最后开炉门使锻件空冷至室温25～50℃。
2.根据权利要求1所述的电铲下辊道的加工工艺，其特征在于：介质液由水溶性淬火液和水组成，其中水溶性淬火液占介质液重量的10％～15％。
3.根据权利要求1或2所述的电铲下辊道的加工工艺，其特征在于：低温合金钢为42CrMo钢。
4.根据权利要求1或2所述的电铲下辊道的加工工艺，其特征在于：在加热工序中，低温合金钢与钢坯之间的间隙为120～180mm。
5.根据权利要求4所述的电铲下辊道的加工工艺，其特征在于：在加热工序中，低温合金钢与钢坯之间的间隙为150mm。
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