CN108188659A - 一种钢坯的制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型钢坯的制造工艺，先将多个金属坯加工成特定的形状，并进行表面加工和清洁；然后将加工后的金属坯进行堆垛，并进行真空电子束封焊，堆垛后的尺寸满足高宽比为1.3～2.0的要求；将封焊后的金属坯加热并进行镦粗变形，变形比为30～55％，然后进行保温，实现金属界面的愈合，形成预制坯；最后将预制坯加工成所需要的钢坯。本发明将金属坯锻造过程中的高宽比和变形比进行统一控制，从而实现更加理想的钢坯锻造效果，使得钢坯锻造工艺的质量更加可靠、可控。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料的制造方法，具体涉及一种新型钢坯的制造工艺。
背景技术
传统金属坯料的生产方式主要是直接由模铸或连铸方式进行生产，但是采用模铸方式的钢锭，尤其是大型钢锭容易产生元素的偏析、缩孔缩松等缺陷，而连续浇注的钢锭或连铸坯具有较高的质量和经济优势，但是规格重量一般较小，无法满足优质大型锻件的要求。利用连铸坯进行构筑的方式生产“金属模块”，即通过小型的连铸坯获得高质量的大型钢坯，实现了钢坯的“以小制大”。金属模块之前的中间制品形式为由基元堆垛成的预定形状的金属块体，其高宽比不超过3:1。金属块体的高宽比会影响锻造过程中表面的鼓肚行为。鼓度越严重，金属块体表面可能产生的拉应力就越大，甚至引起在金属构筑制造金属模块的过程中的裂纹，导致金属构筑过程失败，造成严重的损失。如果为了避免产生拉应力或过大的拉应力，就需要减小锻造过程中的变形比，这样就可能导致无法实现基元界面的有效愈合，同样会导致构筑过程的失败。
因此，合适的高宽比和变形比会对用构筑方式生产钢坯产生重要影响，需要同时对成形过程中高宽比和变形比进行严格的限定。
发明内容
本发明的目的在于针对钢坯的制造，提供一种成形效果更好的新型制造工艺。
本发明的技术方案如下：一种钢坯的制造工艺，包括如下步骤：
(S1)将多个金属坯加工成特定的形状，并进行表面加工和清洁；
(S2)将加工后的金属坯进行堆垛，并进行真空电子束封焊，堆垛后的尺寸满足高宽比为1.3～2.0的要求；
(S3)将封焊后的金属坯加热到指定温度出炉，并进行锻造，通过镦粗变形，变形比为30～55％，然后进行保温，实现金属界面的愈合，形成预制坯；
(S4)对预制坯进行进一步加工，成为所需要的钢坯。
进一步，如上所述的钢坯的制造工艺，步骤(S1)中所述的金属坯的形状包括长方体、正方体、圆柱形或锥台形。
进一步，如上所述的钢坯的制造工艺，步骤(S2)中真空电子束焊接的焊接深度为20-50mm。
进一步，如上所述的钢坯的制造工艺，步骤(S3)中对封焊后的金属坯加热的最高温度不低于1200℃，加热速度低于100℃/h。
进一步，如上所述的钢坯的制造工艺，步骤(S3)中镦粗变形的变形比是指压下量为坯料总高度的百分比。
进一步，如上所述的钢坯的制造工艺，步骤(S3)中将镦粗后的坯料实施高温扩散连接，加热温度不低于1200℃，均温后的保温时间不低于12小时。
本发明的有益效果如下：在金属坯锻造过程中，高宽比较小易导致金属坯料侧面鼓肚过大，引起表面拉应力大，进一步导致焊缝开裂，从而氧化内部未完全愈合的界面，通过研究和试验，确定理想状态下的高宽比应为1.3～2.0。如果变形比小，则无法实现界面完全愈合，通过研究和试验，确定理想状态下的变形比应为30～55％。本发明所提供的钢坯的制造工艺，将金属坯锻造过程中的高宽比和变形比进行统一控制，从而实现更加理想的钢坯锻造效果，使得钢坯锻造工艺的质量更加可靠、可控。
附图说明
图1为本发明的方法流程图；
图2为金属坯堆垛后高宽比的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1所示，从总体工艺过程来描述，本发明提供的新型钢坯制造工艺，包括如下步骤：
(S1)将多个金属坯加工成特定的形状，并进行表面加工和清洁；
(S2)将加工后的金属坯进行堆垛，并进行真空电子束封焊，堆垛后的尺寸满足高宽比为1.3～2.0的要求；高宽比就是指图2中的H/a；
(S3)将封焊后的金属坯加热到指定温度出炉，并进行锻造，通过镦粗变形，变形比为30～55％，然后进行保温，实现金属界面的愈合，形成预制坯；
(S4)对预制坯进行进一步加工，成为所需要的钢坯。
本发明适用于不锈钢、模具钢、碳钢、合金钢等钢材或其它金属材料的制造和加工。
实施例1
本实施例的目标产品为5米不锈钢环形锻件的钢坯。
第一步，采用不锈钢连铸板坯切取成规格为1000mm×1000mm×200mm坯料7块。7块坯料通过表面加工、清洗处理，叠加后形成宽度为1000mm，长度为1000mm，高度约1300mm的长方体预制坯。坯料的高宽比约为1.3。
第二步，对坯料进行真空电子束焊接。在真空室内，对待焊合的坯料四周进行真空电子束封焊，焊接深度20～50mm。
第三步，将封焊好的钢锭平行于加热炉墙体放置，加热至1230±20℃，整个加热过程至少达到33h，加热速度要求低于100℃/h，以保证钢锭热透及防止构筑钢锭开裂。
第四步，工件在锻造前，应对工装进行预热，预热温度控制在200～350℃。将工件转移至压机，用保温罩覆盖工件的四周。钢锭沿高度方向实现墩粗，压下坯料总高度的30％。
第五步，将墩粗后的坯料送回加热炉加热，加热温度不低于1200℃，均温后的保温时间不低于12小时。
第六步，对坯料实施三个方向的镦粗锻造，并通过倒棱、滚圆、拔长、墩粗、机加工等工艺至最终的用于5米不锈钢环形锻件的钢坯，其最终规格为Φ950mm×1130mm。
实施例2
本实施例的目标产品为不锈钢管坯。
第一步，采用连铸板坯切取成规格为1000mm×1000mm×200mm坯料8块。8块坯料通过表面加工、清洗处理，叠加后形成宽度为1000mm，长度为1000mm，高度约为1500mm的长方体预制坯。坯料的高宽比约为1.5。
第二步，对坯料进行真空电子束焊接。在真空室内，对待焊合的坯料四周进行真空电子束封焊，焊接深度20～50mm。
第三步，将封焊好的钢锭平行于加热炉墙体放置，加热至1230±20℃，整个加热过程至少达到33h，加热速度要求低于100℃/h，以保证钢锭热透及防止构筑钢锭开裂。
第四步，工件在锻造前，应对工装进行预热，预热温度控制在200～350℃。将工件转移至压机，用保温罩覆盖工件的四周。钢锭沿高度方向实现墩粗，压下坯料总高度的48％。
第五步，将墩粗后的坯料送回加热炉加热，加热温度不低于1200℃，均温后的保温时间不低于12小时。
第六步，对坯料实施三个方向的镦粗锻造，并通过倒棱、滚圆、拔长、冲孔、扩孔及加芯棒拔长等工艺至最终的用于轧管的不锈钢管坯，其最终规格为Φ650mm×1500mm。
实施例3
本实施例的目标产品为不锈钢板坯。
第一步，采用连铸板坯切取成规格为640mm×640mm×200mm坯料7块。7块坯料通过表面加工、清洗处理，叠加后形成宽度为640mm，长度为640mm，高度约为1280mm的长方体预制坯。坯料的高宽比约为2.0。
第二步，对坯料进行真空电子束焊接。在真空室内，对待焊合的坯料四周进行真空电子束封焊，焊接深度20～50mm。
第三步，将封焊好的钢锭平行于加热炉墙体放置，加热至1230±20℃，整个加热过程至少达到33h，加热速度要求低于100℃/h，以保证钢锭热透及防止构筑钢锭开裂。
第四步，工件在锻造前，应对工装进行预热，预热温度控制在200～350℃。将工件转移至压机，用保温罩覆盖工件的四周。钢锭沿高度方向实现墩粗，压下坯料总高度的55％。
第五步，将墩粗后的坯料送回加热炉加热，加热温度不低于1200℃，均温后的保温时间不低于12小时。
第六步，对坯料实施三个方向的镦粗锻造，并通过倒棱、倒角、展宽、整形等工艺至最终的用于轧板的不锈钢板坯，其最终规格为1300mm×1690mm×200mm。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.一种钢坯的制造工艺，包括如下步骤：
(S1)将多个金属坯加工成特定的形状，并进行表面加工和清洁；
(S2)将加工后的金属坯进行堆垛，并进行真空电子束封焊，堆垛后的尺寸满足高宽比为1.3～2.0的要求；
(S3)将封焊后的金属坯加热到指定温度出炉，并进行锻造，通过镦粗变形，变形比为30～55％，然后进行保温，实现金属界面的愈合，形成预制坯；
(S4)对预制坯进行进一步加工，成为所需要的钢坯。
2.如权利要求1所述的钢坯的制造工艺，其特征在于：步骤(S1)中所述的金属坯的形状包括长方体、正方体、圆柱形或锥台形。
3.如权利要求1或2所述的钢坯的制造工艺，其特征在于：步骤(S2)中真空电子束焊接的焊接深度为20-50mm。
4.如权利要求1或2所述的钢坯的制造工艺，其特征在于：步骤(S3)中对封焊后的金属坯加热的最高温度不低于1200℃，加热速度低于100℃/h。
5.如权利要求1所述的钢坯的制造工艺，其特征在于：步骤(S3)中镦粗变形的变形比是指压下量为坯料总高度的百分比。
6.如权利要求1或5所述的钢坯的制造工艺，其特征在于：步骤(S3)中将镦粗后的坯料实施高温扩散连接，加热温度不低于1200℃，均温后的保温时间不低于12小时。
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