CN108515314B - 盾构机用超大壁厚大法兰的制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了盾构机用超大壁厚大法兰的制造工艺，其工艺步骤如下：下料→自由锻制坯→上马架扩孔→粗车→辗环→正火→锻件毛坯半精车和UT探伤→取样分析→精车；采用上述的盾构机用超大壁厚大法兰的制造工艺能制造外径为5000～6000mm、壁厚为850±20mm、高度为200±20mm的盾构机用超大壁厚大法兰，并且大法兰技术指标能达到如下标准：屈服强度Rp0.2（Mpa）≥275；抗拉强度Rm（Mpa）为450～600；延伸率A（%）≥18；冲击功KV2（J）≥27。
Description
技术领域
本发明涉及环件锻造领域，具体涉及盾构机用超大壁厚大法兰的制造工艺。
背景技术
现有一种外径为5000～6000mm、壁厚为850±20mm、高度为200±20mm的盾构机用超大壁厚大法兰，该种盾构机用超大壁厚大法兰由于壁厚很大，所以采用常规的锻造方法难以轧制成形，通常采用切割得到的两块相同的环形钢板上下叠放焊接制成，采用焊接两块环形钢板制成的盾构机用超大壁厚大法兰的力学性能差，可靠性差，焊接处在使用时易开裂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：将提供一种能生产外径为5000～6000mm、壁厚为850±20mm、高度为200±20mm的盾构机用超大壁厚大法兰的制造工艺。
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案为：盾构机用超大壁厚大法兰的制造工艺，其工艺步骤如下：下料→自由锻制坯→上马架扩孔→粗车→辗环→正火→锻件毛坯半精车和UT探伤→取样分析→精车，其特点是：
（1）下料中，选用的钢料为:S355NL-Z35，其化学成分要求如下：C：≤0.18% 、Si：≤0.50%、Mn ：0.90～1.65%、P： ≤0.025%、S： ≤0.020 %、Nb：≤0.050%、V：≤0.12%、Al：≥0.020%、Ti：≤0.050%、Cr：≤0.30 %、Ni ：≤0.50%、Mo：≤0.10%、Cu：≤0.55%、N：≤0.015%；熔炼分析CEV≤0.43%；
（2）自由锻制坯中，首先对下料所得的钢坯进行倒棱滚圆和墩拔，墩拔的总锻造比≥10，最终将钢坯墩粗至高度为420±20mm,然后采用冲头对钢坯进行冲孔；
（3）上马架扩孔中，扩孔时保证钢坯的高度为380±20mm，扩孔完毕后，钢坯的外径为3650±50mm，钢坯的壁厚为950±30mm，另外，钢坯需满足：壁厚差≤20mm，椭圆度≤15mm，平整度≤15mm；
（4）辗环中，在辗环前需要在主轧辊、芯辊、锥辊、死托架表面上均涂抹专用润滑剂，然后在对钢坯进行辗环，在轧制过程中，需要对与主轧辊、芯辊、两个锥辊接触的钢坯表面分别持续喷淋润滑剂，轧制中的参数为：变形量≥10%，芯辊进给速度为1.0～1.6mm/s，驱动辊线速度为0.9～1.0m/s，环件直径长大速度为3～6mm/s，单圈径向压下量为5.5～6.5mm；将钢坯辗环至高度为250±20mm。
进一步的，前述的盾构机用超大壁厚大法兰的制造工艺，其中：在辗环中，需要对与主轧辊、芯辊、两个锥辊接触的钢坯表面分别按照0.3～1.5L/min的速度持续喷淋润滑剂。
进一步的，前述的盾构机用超大壁厚大法兰的制造工艺，其中：润滑剂为石墨润滑剂。
进一步的，前述的盾构机用超大壁厚大法兰的制造工艺，其中：自由锻制坯中采用6000T压机进行锻造。
进一步的，前述的盾构机用超大壁厚大法兰的制造工艺，其中：锻造过程中对钢坯的加热工艺为：把钢坯平躺且垫空着放于加热炉中，并且在钢坯的四周围一圈碳钢或低温合金钢，钢坯与加热炉烧嘴的距离大于500mm，钢坯装炉时炉内温度≤400℃；然后加热炉加热，使得炉内温度以≤150℃/h的速率升温至1050℃±20℃后保温4～6h，然后继续加热使得炉内温度以≤150℃/h的速率升温至1250℃±20℃后保温8～10h。
本发明的优点为：采用本发明所述的盾构机用超大壁厚大法兰的制造工艺能制造外径为5000～6000mm、壁厚为850±20mm、高度为200±20mm的盾构机用超大壁厚大法兰，并且大法兰技术指标能达到如下标准：屈服强度Rp0.2（Mpa）≥275；抗拉强度Rm（Mpa）为450～600；延伸率A（%）≥18；冲击功KV2（J）≥27。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
盾构机用超大壁厚大法兰的制造工艺，其工艺步骤如下：下料→自由锻制坯→上马架扩孔→粗车→辗环→正火→锻件毛坯半精车和UT探伤→取样分析→精车；
（1）下料中，选用的钢料为:S355NL-Z35，其化学成分要求如下：C：≤0.18% 、Si：≤0.50%、Mn ：0.90～1.65%、P： ≤0.025%、S： ≤0.020 %、Nb：≤0.050%、V：≤0.12%、Al：≥0.020%、Ti：≤0.050%、Cr：≤0.30 %、Ni ：≤0.50%、Mo：≤0.10%、Cu：≤0.55%、N：≤0.015%；熔炼分析CEV≤0.43%；CEV=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15；下料所得钢坯的高度为2030mm，水口尺寸为φ1230mm，冒口尺寸为φ1350mm，重量约25055Kg；
（2）自由锻制坯中，钢坯的始锻温度≤1200℃，钢坯的终锻温度≥850℃，采用6000T压机进行锻造，首先将钢坯墩粗至高度为1600mm，水口尺寸为1450mm，冒口尺寸为1600mm，然后将钢坯倒棱滚圆至φ1300×2400mm，接着将钢坯墩粗至约为φ1678×1400mm，然后将钢坯墩粗至约为φ1960×1100mm，接着将钢坯墩粗至约为φ2295×765mm，然后将钢坯拔长至约为φ1800×1250mm，接着将钢坯墩粗至约为φ2300×765mm，然后将钢坯墩粗至约为φ3110×420mm，接着用φ440mm的冲头对钢坯进行冲孔，得到钢坯的尺寸为φ3010×φ440×390mm；
（3）上马架扩孔中，钢坯的始锻温度≤1200℃，钢坯的终锻温度≥850℃，首先将钢坯扩孔至φ3080×φ800×380mm，然后将钢坯扩孔至φ3620×φ1680×380mm；另外，钢坯需满足：壁厚差≤20mm，椭圆度≤15mm，平整度≤15mm；
（4）粗车中，将钢坯粗车至φ3600×φ1700×370mm；
（5）辗环中，钢坯的始锻温度≤1200℃，钢坯的终锻温度≥850℃，在辗环前需要在主轧辊、芯辊、锥辊、死托架表面上均涂抹专用石墨润滑剂，然后在对钢坯进行辗环，在轧制过程中，需要对与主轧辊、芯辊、两个锥辊接触的钢坯表面分别按照0.3～1.5L/min的速度持续喷淋石墨润滑剂，轧制中的参数为：变形量≥10%，芯辊进给速度为1.0～1.6mm/s，驱动辊线速度为0.9～1.0m/s，环件直径长大速度为3～6mm/s，单圈径向压下量为5.5～6.5mm；将钢坯辗环至尺寸为φ5400×φ3700×250mm的锻件；
（6）正火中，首先将锻件放置于加热炉中的垫块上，装炉时炉内温度≤400℃，然后加热炉以≤180℃/h的速率升温至910℃±10℃并保温8h，然后使锻件空冷至室温25～50℃；
（7）锻件毛坯半精车和UT探伤；并且取样分析；
（8）最后将锻件精车至尺寸为φ5350×φ3750×200mm。
在本实施例中，锻造过程中对钢坯的加热工艺为：把钢坯平躺且垫空着放于加热炉中，并且在钢坯的四周围一圈碳钢或低温合金钢，钢坯与加热炉烧嘴的距离大于500mm，钢坯装炉时炉内温度≤400℃；然后加热炉加热，使得炉内温度以≤150℃/h的速率升温至1050℃±20℃后保温4～6h，然后继续加热使得炉内温度以≤150℃/h的速率升温至1250℃±20℃后保温8～10h。
Claims (3)
1.盾构机用超大壁厚大法兰的制造工艺，其工艺步骤如下：下料→自由锻制坯→上马架扩孔→粗车→辗环→正火→锻件毛坯半精车和UT探伤→取样分析→精车，其特征在于：
（1）下料中，选用的钢料为:S355NL-Z35，其化学成分要求如下：C：≤0.18% 、Si：≤0.50%、Mn ：0.90～1.65%、P： ≤0.025%、S： ≤0.020 %、Nb：≤0.050%、V：≤0.12%、Al：≥0.020%、Ti：≤0.050%、Cr：≤0.30 %、Ni ：≤0.50%、Mo：≤0.10%、Cu：≤0.55%、N：≤0.015%；熔炼分析CEV≤0.43%；
（2）自由锻制坯中，首先对下料所得的钢坯进行倒棱滚圆和墩拔，墩拔的总锻造比≥10，最终将钢坯墩粗至高度为420±20mm,然后采用冲头对钢坯进行冲孔；
（3）上马架扩孔中，扩孔时保证钢坯的高度为380±20mm，扩孔完毕后，钢坯的外径为3650±50mm，钢坯的壁厚为950±30mm，另外，钢坯需满足：壁厚差≤20mm，椭圆度≤15mm，平整度≤15mm；
（4）辗环中，在辗环前需要在主轧辊、芯辊、锥辊、死托架表面上均涂抹石墨润滑剂，然后在对钢坯进行辗环，在轧制过程中，需要对与主轧辊、芯辊、两个锥辊接触的钢坯表面分别按照0.3～1.5L/min的速度持续喷淋石墨润滑剂，轧制中的参数为：变形量≥10%，芯辊进给速度为1.0～1.6mm/s，驱动辊线速度为0.9～1.0m/s，环件直径长大速度为3～6mm/s，单圈径向压下量为5.5～6.5mm；将钢坯辗环至高度为250±20mm。
2.根据权利要求1所述的盾构机用超大壁厚大法兰的制造工艺，其特征在于：自由锻制坯中采用6000T压机进行锻造。
3.根据权利要求1所述的盾构机用超大壁厚大法兰的制造工艺，其特征在于：锻造过程中对钢坯的加热工艺为：把钢坯平躺且垫空着放于加热炉中，并且在钢坯的四周围一圈碳钢或低温合金钢，钢坯与加热炉烧嘴的距离大于500mm，钢坯装炉时炉内温度≤400℃；然后加热炉加热，使得炉内温度以≤150℃/h的速率升温至1050℃±20℃后保温4～6h，然后继续加热使得炉内温度以≤150℃/h的速率升温至1250℃±20℃后保温8～10h。
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Address after: Jin Feng Zhen He Xing Hua Shan Lu, Zhangjiagang City, Suzhou City, Jiangsu Province Applicant after: Zhangjiagang Zhonghuan Sea and Land High-end Equipment Co.,Ltd. Address before: 215600 Zhangjiagang Zhonghuan Hailu Special Forging Co., Ltd. Hexing Huashan Road, Jinfeng Town, Zhangjiagang City, Jiangsu Province Applicant before: ZHANGJIAGANG HAILU ANNULAR FORGING Co.,Ltd. |
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Denomination of invention: The manufacturing process of super large wall thickness and large flange for shield machine Effective date of registration: 20220915 Granted publication date: 20200807 Pledgee: China Construction Bank Zhangjiagang branch Pledgor: Zhangjiagang Zhonghuan Sea and Land High-end Equipment Co.,Ltd. Registration number: Y2022320010521 |
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