CN106555108A

CN106555108A - 矿山机械用齿圈和环形锻件的制造方法

Info

Publication number: CN106555108A
Application number: CN201610929171.1A
Authority: CN
Inventors: 赵伟; 吴君三; 陈军; 肖征; 宋亚东; 吴剑; 张丽萍
Original assignee: Zhangjiagang Hailu Annular Forging Co Ltd; CHINA MACHINERY INDUSTRIAL PRODUCTS Co Ltd
Current assignee: Zhangjiagang Hailu Annular Forging Co Ltd; CHINA MACHINERY INDUSTRIAL PRODUCTS Co Ltd
Priority date: 2016-10-31
Filing date: 2016-10-31
Publication date: 2017-04-05

Abstract

本申请公开了一种矿山机械用齿圈和环形锻件的制造方法，该矿山机械用齿圈化学成分按照质量百分比包括：C：0.47～0.54％；Si：0.15～0.35％；Mn：0.65～1.10％；P：≤0.020％；S：≤0.015％；Cr：0.75～1.20％；Mo：0.15～0.25％；Ni：≤0.40％；Cu：≤0.20％；V：0.15～0.25％；B：0.001～0.006％；W：1.50～2.00％；Al：≤0.04％；Ti：≤0.020％；Sn：≤0.020％；Pb：≤0.005％；N：≤0.01％；H：≤1.8ppm；O：≤20ppm，余量为Fe。通过本发明的钢锭和热处理工艺制作环形锻件，淬火过程中不易出现开裂，硬度满足要求。

Description

矿山机械用齿圈和环形锻件的制造方法

技术领域

本申请涉及一种矿山机械用齿圈和环形锻件的制造方法。

背景技术

齿轮式各种机械十分重要的零件。齿轮传递的功率可以从很小到几十万千万，齿轮直径可以由一毫米到一百五十米，转速可达几十万转每分，圆周速度可达300米每秒。正是由于齿轮所具有的这些优良特性使齿轮成为这种机械中最重要的零件之一。所以齿轮的正确设计处理与使用也关系着各种机械的正常运作。

矿山行业作为国家基础建设的基础行业关系着国家的国计民生，同时矿山用重型齿轮由于必须满足矿山机械的正常运转，一般具有以下几个特点：传动功率大；扭矩大；传动比大；转速底；具有很大的重量(重量一般在几十吨)。这么大型的齿轮在服役时由于高的传送功率，高扭矩易发生表面磨损、点蚀而使齿轮发生失效，影响正常的生产进度。

传统用于齿圈的环形锻件在热处理淬火过程中极易出现开裂现象，并且环形锻件批量性的硬度偏低(下限)，硬度梯度下降快，芯部硬度达不到要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种矿山机械用齿圈和环形锻件的制造方法，以克服现有技术中的不足。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本申请实施例公开了一种矿山机械用齿圈，其化学成分按照质量百分比包括：C：0.47～0.54％；Si：0.15～0.35％；Mn：0.65～1.10％；P：≤0.020％；S：≤0.015％；Cr：0.75～1.20％；Mo：0.15～0.25％；Ni：≤0.40％；Cu：≤0.20％；V：0.15～0.25％；B：0.001～0.006％；W：1.50～2.00％；Al：≤0.04％；Ti：≤0.020％；Sn：≤0.020％；Pb：≤0.005％；N：≤0.01％；H：≤1.8ppm；O：≤20ppm，余量为Fe。

本申请实施例还公开了一种环形锻件的制造方法，其制造方法包括：下料→装炉加热→墩粗→碾环→粗车→探伤→预备热处理→调质热处理→精车加工，其中：

预备热处理过程包括：

(1)、正火：以≤150℃/h的升温速度加热至870±10℃并至少保温a小时，然后使锻件空冷至室温，a＝锻件的壁厚或高度中相对小的值÷100×2.5；

(2)、回火：以≤150℃/h的升温速度加热至600±10℃并至少保温b小时，然后以≤50℃/h的冷却速度炉冷至500℃后，使锻件空冷至室温，b＝锻件的壁厚或高度中相对小的值÷100×3.75，

调质热处理过程包括：

s1、淬火：以≤150℃/h的升温速度加热至450℃±10℃并至少保温1～2h，然后以≤150℃/h的升温速度加热至850℃，保温0.5+c小时，最后以≤150℃/h的升温速度加热至870℃，保温0.5～1h，空冷1.5分钟，然后介质水冷17分钟，c＝锻件的壁厚或高度中相对小的值÷100×2.5；

s2、回火：以≤150℃/h的升温速度加热至530℃保温2～4小时，以≤150℃/h的升温速度加热至540℃保温d小时，然后出炉介质水冷至200℃以下，最后将锻件空冷至室温，d＝锻件的壁厚或高度中相对小的值÷100×5。

优选的，在上述的环形锻件的制造方法中，下料的钢锭采用所述的化学成分。

优选的，在上述的环形锻件的制造方法中，下料采用钢锭采用电炉+炉外精炼+真空脱气的冶炼方法制造。

优选的，在上述的环形锻件的制造方法中，粗车后锻件的尺寸为Φ1648mm×Φ1200mm×592mm。

优选的，在上述的环形锻件的制造方法中，精车加工后环形锻件的尺寸为Φ1638mm×Φ1213mm×578mm。

优选的，在上述的环形锻件的制造方法中，所述调质热处理过程中，淬火之后的30分钟内进行回火。

优选的，在上述的环形锻件的制造方法中，所述探伤的标准为：锻件内部不得有Φ＞4.0mm的单独缺陷和Φ＞2.0mm的密集缺陷

优选的，在上述的环形锻件的制造方法中，所述调质热处理过程中，介质水冷采用的介质液包括：10％～15％的好富顿水溶性淬火液AQ251C，余量为水。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

通过本发明的钢锭和热处理工艺制作环形锻件，淬火过程中不易出现开裂，硬度满足要求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为本发明具体实施例中预备热处理的加热曲线图；

图2所示为本发明具体实施例中调质热处理的加热曲线图；

图3所示为本发明具体实施例中调质热处理后锻件的金相照片。

具体实施方式

本发明通过下列实施例作进一步说明：根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。

矿山机械用齿圈，尺寸为Φ1638mm×Φ1213mm×578mm，其工艺步骤如下：钢锭下料→装炉加热→墩粗→碾环→粗车→UT→预备热处理(正火+回火)→调质热处理→精车加工。

钢锭的化学成分按照质量比包括：C：0.47～0.54％；Si：0.15～0.35％；Mn：0.65～1.10％；P：≤0.020％；S：≤0.015％；Cr：0.75～1.20％；Mo：0.15～0.25％；Ni：≤0.40％；Cu：≤0.20％；V：0.15～0.25％；B：0.001～0.006％；W：1.50～2.00％；Al：≤0.04％；Ti：≤0.020％；Sn：≤0.020％；Pb：≤0.005％；N：≤0.01％；H：≤1.8ppm；O：≤20ppm，余量为Fe。

钢锭的力学性能满足：

Rm(MPa)	Rp(MPa)	A(％)	Z(％)	AKv₂(J)(-40℃)	HB
						≥1035	≥932	≥12	≥40	27	302-363

钢锭的冶炼方式：锻件用钢锭应采用电炉+炉外精炼+真空脱气的冶炼方法。

工件锻造后粗车至Φ1648mm×Φ1200mm×592mm后进行探伤，探伤标准是工件内部不得有Φ＞4.0mm的单独缺陷和Φ＞2.0mm的密集缺陷。

结合图1所示，正火+回火预备热处理工序步骤如下：

(1)、正火时首先是将碾环工序制得的锻件放入加热的电炉炉内，电炉的温度为室温25～50℃。入炉件均匀隔离摆放，工件与工件之间用不少于4块垫铁块叠放，垫块高度为40mm～60mm，并放置在壁厚的中间部位，上下对齐，垫块间距一般在圆周长800～1200mm之间。装炉完成后加热炉≤150℃/h的升温速度加热至870±10℃并至少保温6h，然后以≤50℃/h的冷却速度炉冷至500℃后，然后开炉门使锻件空冷至室温25～50℃.a＝(1648-1200)÷2÷100×2.5＝5.6,一般大于5.5小时都按照6小时计算。

(2)、回火时是装炉完成后加热炉≤150℃/h的升温速度加热至600±10℃并至少保温8.5h，然后以≤50℃/h的冷却速度炉冷至500℃后，然后开炉门使锻件空冷至室温25～50℃。b＝(1648-1200)÷2÷100×3.75＝8.4,一般大于8.4小时都按照8.5小时计算。

正火+回火的目的：正火的目的是细化晶粒，消除内应力。对于退火难以软化的某些合金钢，正火后常采用高温回火，使钢中碳化物适当聚集，将硬度降低，以利切削加工。另一方面也减少大型铸件、锻件的冷却应力。

结合图2所示，调质热处理(淬火+回火)工序步骤如下：

s1、淬火：首先将一次淬火过的锻件放入加热的电炉炉内，电炉的温度为室温25～50℃。入炉件均匀隔离摆放，工件与工件之间用不少于4块垫铁块叠放(4m以上6-10块)，垫块高度为40mm～60mm，并放置在壁厚的中间部位，上下对齐，垫块间距一般在圆周长800～1200mm之间。装炉完成后加热炉以≤150℃/h的升温速度加热至450℃±10℃并至少保温1-2h，然后以≤150℃/h的升温速度加热至850℃，保温6h，最后以≤150℃/h的升温速度加热至870℃，保温0.5-1h。保温时间够了以后，出炉开始淬火。淬火采用空冷+介质水冷相结合的方式。c＝＝(1648-1200)÷2÷100×2.5＝5.6,一般大于5.6小时都按照6小时计算。

s2、回火：首先将二次淬火过的锻件放入加热的电炉炉内，电炉的温度为室温25～50℃。入炉件均匀隔离摆放，工件与工件之间用不少于4块垫铁块叠放(4m以上6-10块)，垫块高度为40mm～60mm，并放置在壁厚的中间部位，上下对齐，垫块间距一般在圆周长800～1200mm之间。装炉完成后加热炉以≤150℃/h的升温速度加热至530℃保温2～4小时，以≤150℃/h的升温速度加热至540℃保温11.5h，然后出炉介质水冷至200℃以下。最后将锻件空冷至室温25～50℃。d＝(1648-1200)÷2÷100×5＝11.2,一般大于11.2小时都按照11.5小时计算。

步骤s1和s2中，介质液为：10％～15％的好富顿水溶性淬火液AQ251C+85％～90％的水。

调质热处理后锻件的金相照片(×100)参图3所示。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

Claims

1.一种矿山机械用齿圈，其特征在于，其化学成分按照质量百分比包括：C：0.47～0.54％；Si：0.15～0.35％；Mn：0.65～1.10％；P：≤0.020％；S：≤0.015％；Cr：0.75～1.20％；Mo：0.15～0.25％；Ni：≤0.40％；Cu：≤0.20％；V：0.15～0.25％；B：0.001～0.006％；W：1.50～2.00％；Al：≤0.04％；Ti：≤0.020％；Sn：≤0.020％；Pb：≤0.005％；N：≤0.01％；H：≤1.8ppm；O：≤20ppm，余量为Fe。

2.一种环形锻件的制造方法，其特征在于，其制造方法包括：下料→装炉加热→墩粗→碾环→粗车→探伤→预备热处理→调质热处理→精车加工，其中：

预备热处理过程包括：

调质热处理过程包括：

3.根据权利要求2所述的环形锻件的制造方法，其特征在于：下料的钢锭采用权利要求1所述的化学成分。

4.根据权利要求2所述的环形锻件的制造方法，其特征在于：下料采用钢锭采用电炉+炉外精炼+真空脱气的冶炼方法制造。

5.根据权利要求2所述的环形锻件的制造方法，其特征在于：粗车后锻件的尺寸为Φ1648mm×Φ1200mm×592mm。

6.根据权利要求2所述的环形锻件的制造方法，其特征在于：精车加工后环形锻件的尺寸为Φ1638mm×Φ1213mm×578mm。

7.根据权利要求2所述的环形锻件的制造方法，其特征在于：所述调质热处理过程中，淬火之后的30分钟内进行回火。

8.根据权利要求2所述的环形锻件的制造方法，其特征在于：所述探伤的标准为：锻件内部不得有Φ＞4.0mm的单独缺陷和Φ＞2.0mm的密集缺陷。

9.根据权利要求2所述的环形锻件的制造方法，其特征在于：所述调质热处理过程中，介质水冷采用的介质液包括：10％～15％的好富顿水溶性淬火液AQ251C，余量为水。