CN108620518B - 一种降低卷取机卷筒用拱形板锻件重量的锻造方法 - Google Patents

一种降低卷取机卷筒用拱形板锻件重量的锻造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及冶金制造技术领域，具体为一种降低卷取机卷筒用拱形板锻件重量的锻造方法，该方法包括如下步骤：步骤a：钢锭镦粗：步骤b：拔制成圆坯：步骤c：拔制成拱形坯料：步骤d：退火：步骤e：锯切分成拱形板锻件：本发明通过该方法锻造拱形板能够降低锻件工艺重量，从而降低制造成本；减少加工周期，提高生产效率。

Description

一种降低卷取机卷筒用拱形板锻件重量的锻造方法
技术领域
本发明涉及冶金制造技术领域，尤其涉及一种降低卷取机卷筒用拱形板锻件重量的锻造方法。
背景技术
热轧卷取机卷筒是热轧板带卷取机的重要设备，卷曲温度一般情况下在550～850℃之间，卷取机卷筒主要由空心轴、楔形轴、拱形板、连杆、柱塞和涨缩油缸等部件组成，其中拱形板是卷取机卷筒上的关键零件，每个卷筒由四件拱形板构成一个筒体，拱形板材料牌号一般采用2Cr12NiMoWV不锈耐热钢，直接与红热状态的热轧板带接触，承受交变热应力的载荷。根据拱形板的构造的特点，目前拱形板板坯的成型方式主要是采用压机将钢锭锻造成平板型锻件(如图2所示)，再由数控机床加工成成品拱形板。采用此方法制造的拱形板毛坯锻件工艺重量为成品拱形板重量的2倍以上，原材料投料量多导致成本高，一支钢锭生产一件拱形板锻件，同时锻件需加工掉的余料多，导致机加工周期长，生产效率低；
目前国内拱形板锻件的生产技术方案为：将电炉炼钢+LF炉精炼+VD真空脱气处理后的钢水浇注成尺寸重量合适的钢锭，钢锭进行软化退火，退火后的钢锭加热到锻造变形所需的温度，采用水压机锻造成平板型毛坯锻件，一支钢锭锻造出一件毛坯锻件，毛坯锻件经退火后采用铣床等设备加工成成品拱形板；
现有锻造工艺生产的平板型拱形板毛坯锻件，每件重量在2.8吨左右，经镗床、铣床等设备加工后，成品拱形板重量约1.2吨，毛坯锻件重量达到净尺寸重量的2倍以上，材料消耗多，锻件制造成本高；一支钢锭生产一件拱形板，毛坯锻件余料多，加工周期长，生产效率低。
发明内容
本发明克服了上述现有技术的不足，提供了一种降低卷取机卷筒用拱形板锻件重量的锻造方法。本发明通过该方法锻造拱形板能够降低锻件工艺重量，从而降低制造成本；减少加工周期，提高生产效率。
本发明的技术方案：
一种降低卷取机卷筒用拱形板锻件重量的锻造方法，该方法包括如下步骤：
步骤a：钢锭镦粗：将通过电炉冶炼、LF炉精炼和VD真空脱气处理后的钢水浇注成尺寸重量合适的2Cr12NiMoWV钢锭，钢锭进行完全退火处理，消除铸造应力，钢锭退火出炉后，将钢锭表面结疤、裂纹缺陷清理掉，得到制造拱形板锻件用钢锭；将处理完成的2Cr12NiMoWV钢锭装入燃气加热炉中加热，加热温度1180～1200℃，保温时间6～8小时；钢锭温度均匀、透烧后，利用镦粗漏盘进行镦粗，镦粗完成后返回燃气加热炉继续加热；钢锭镦粗后高度降为原高度的50％，镦粗比达到2.0，钢锭返回加热炉进行加热；钢锭通过镦粗变形，可提高后续拔长锻比，提高锻件致密度，改善锻件横向性能；
步骤b：拔制成圆坯：镦粗的钢锭加热2～3小时后，采用第一砧子将镦粗后的钢锭进行拔长，单边压下量控制在40～60mm，拔制成工艺设计直径的圆形坯料，然后将拔长后的圆形坯料返回加热炉进行加热；本步骤中的拔长锻造比达到3.0，可以有效改善钢锭内部疏松缺陷，进一步提高产品内在质量；
步骤c：拔制成拱形坯料：拔制完成后的圆形坯料加热1.5～2小时后，采用根据成品拱形板的尺寸设计的第二砧子将圆形坯料继续拔长到工艺设计的拱形尺寸，得到拱形板毛坯锻件，锻造单边压下量控制在40～50mm；锻造比达到1.5以上，可以有效控制锻件晶粒度，提高锻件性能；
步骤d：退火：锻造后的毛坯锻件装入退火炉进行软化退火，退火温度680～700℃，退火时间为30～40小时；减少锻造应力，降低锻件硬度，利于后续加工；
步骤e：锯切分成拱形板锻件：将退火后的拱形板毛坯锻件采用带锯分成两件拱形板，每件拱形板锻件重1.86吨，采用超声波探伤仪进行无损探伤检验，检验合格后采用镗床、铣床加工得到成品拱形板。
进一步的，所述步骤a中的钢锭镦粗后高度降为原高度的50％，镦粗后的镦粗比为2.0。
进一步的，所述步骤b中的拔长锻造比为3.0。
进一步的，所述步骤c中的锻造比大于1.5。
本发明相对于现有技术具有以下有益效果：
本发明通过锻造工艺的优化，改变锻件成型方式，将平板型锻件优化为更接近成品形状的拱形锻件，降低锻件工艺重量，节约制造成本；现有技术方案拱形板锻件工艺重量为2.8吨，本发明技术方案拱形板锻件工艺重量为1.86吨，降低工艺重量30％以上，减少了原料投料量，节约了制造成本；现有技术方案一支钢锭生产一件拱形板，本发明技术方案一支钢锭生产出两件拱形板，并且毛坯锻件余量小，机加工时间减少，生产效率提高。
附图说明
图1是本发明的工作流程图；
图2是本发明的拱形板成品示意图；
图3是本发明的第一砧子的结构示意图；
图4是本发明的第二砧子的结构示意图；
图5是本发明的步骤c的拱形板毛坯锻件示意图；
图6是本发明步骤e中的拱形板锻件示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明进行详细说明。
实施例一：
结合图1-图6所示，本实施例公开的一种降低卷取机卷筒用拱形板锻件重量的锻造方法，该方法包括如下步骤：
步骤a：钢锭镦粗：通过电炉冶炼，电炉冶炼每炉配入铁水或生铁比例≥30％，出钢温度≥1590℃，w[P]≤0.005％。出钢过程加入脱氧剂铝锭、电石各40kg,按每炉≥200kg加入复合精炼渣，每炉加入白灰≥80kg，出钢完毕向渣面投入顶渣改质剂80kg；初炼炉出钢严禁带下氧化渣；如下渣必须进行倒渣、扒渣处理；冶炼完成后进入LF炉精炼，钢水到LF炉精炼工位按200～300米喂入铝线，精炼过程使用Al粒、C粉扩散脱氧，分批加入Cr-Fe合金、Mo-Fe合金、W-Fe合金和V-Fe合金，当炉渣变白后取样全分析，根据结果将成分调入控制成分要求，白渣保持时间≥20分钟；取样分析进行微调合金成分；LF炉精炼完成后进入VD真空脱气处理，VD炉真空处理，真空前按2米/吨喂入Ca-Si线。真空度≤67Pa下保持时间≥15分钟；钢水浇注成尺寸重量合适的2Cr12NiMoWV钢锭，钢锭进行完全退火处理，消除铸造应力，钢锭退火出炉后，将钢锭表面结疤、裂纹等缺陷清理掉，得到制造拱形板锻件用钢锭；将处理完成的2Cr12NiMoWV钢锭装入燃气加热炉中加热，加热温度1180～1200℃，保温时间6～8小时；钢锭温度均匀、透烧后，利用镦粗漏盘进行镦粗，镦粗完成后返回燃气加热炉继续加热；
步骤b：拔制成圆坯：镦粗的钢锭加热2～3小时后，采用第一砧子将镦粗后的钢锭进行拔长，单边压下量控制在40～60mm，拔制成工艺设计直径的圆形坯料，然后将拔长后的圆形坯料返回加热炉进行加热；
步骤c：拔制成拱形坯料：拔制完成后的圆形坯料加热1.5～2小时后，采用根据成品拱形板的尺寸设计的第二砧子将圆形坯料继续拔长到工艺设计的拱形尺寸，得到拱形板毛坯锻件，锻造单边压下量控制在40～50mm。
步骤d：退火：锻造后的毛坯锻件装入退火炉进行软化退火，退火温度680～700℃，退火时间为30～40小时；
步骤e：锯切分成拱形板锻件：将退火后的拱形板毛坯锻件采用带锯分成两件拱形板，每件拱形板锻件重1.86吨，采用超声波探伤仪进行无损探伤检验，检验合格后采用镗床、铣床加工得到成品拱形板。
具体的，所述步骤a中的钢锭镦粗后高度降为原高度的50％，镦粗后的镦粗比为2.0。
具体的，所述步骤b中的拔长锻造比为3.0。
具体的，所述步骤c中的锻造比大于1.5。
具体的，所述第一砧子包括两组锻造砧子，其中一组的锻造面为平面，另一组的锻造面为V型槽面。
具体的，所述第二砧子包括两组锻造砧子，两组所述锻造砧子的锻造面均为拱形。
实施例二：
一种降低卷取机卷筒用拱形板锻件重量的锻造方法的具体实施方式包括以下步骤：
步骤一：电炉冶炼每炉配入铁水或生铁比例≥30％。
步骤二：出钢温度≥1590℃，[P]≤0.005％。出钢过程加入脱氧剂铝锭、电石各40kg,按每炉≥200kg加入复合精炼渣，每炉加入白灰≥80kg，出钢完毕向渣面投入顶渣改质剂80kg。
步骤三：初炼炉出钢严禁带下氧化渣。如下渣必须进行倒渣、扒渣处理。
步骤四：钢水到LF炉精炼工位按200～300米喂入铝线，精炼过程使用Al粒、C粉扩散脱氧，分批加入Cr-Fe合金、Mo-Fe合金、W-Fe合金和V-Fe合金，当炉渣变白后取样全分析，根据结果将成分调入控制成分要求，白渣保持时间≥20分钟。取样分析进行微调合金成分。
步骤五：VD炉真空处理，真空前按2米/吨喂入Ca-Si线。真空度≤67Pa下保持时间≥15分钟。
步骤六：放散后加保温剂≥50kg/炉，软吹氩时间≥15分钟，以渣面微动，不裸露钢液为准。
步骤七：钢锭模温度20～80℃。
步骤八：铸锭操作要将浇注系统和钢锭模内的杂物吹净，浇注过程采用氩气保护浇注。
步骤九：钢锭退火并进行表面清理。
步骤十：钢锭加热升温速度控制在≤50℃/小时。保温温度1180～1200℃，保温时间6小时。
步骤十一：钢锭锻造第一火次，采用上平、下V型砧子压冒口、切除锭尾后镦粗，镦粗比达到2.0以上。镦粗后返炉继续加热。
步骤十二：锻造第二火次，采用上平、下V型砧子锻造拔长，单边压下量控制在60mm～70mm，将钢锭拔长到直径为φ600mm的圆形坯料，锻造比控制在3.0以上，然后坯料返回加热炉进行加热。
步骤十三：锻造第三火次，采用根据成品拱形板的形状设计的专用上、下弧型砧，将圆形坯料继续拔长到工艺设计的拱形尺寸，锻造比控制在1.5以上。
步骤十四：锻造后的毛坯锻件装入退火炉进行软化退火，退火温度680～700℃。
步骤十五：退火后的拱形板毛坯锻件采用带锯分成两件拱形板锻件，单件重1.86吨，采用超声波探伤仪进行无损探伤检验，合格后进行机加工。
步骤十六：拱形板锻件按照成品图纸尺寸要求进行加工，得到拱形板成品。
本发明拱形板锻件的锻造工艺与目前锻造平板型锻件工艺相比，如表1所示，锻件工艺重量降低，节约了制造成本，一支钢锭生产出两件拱形板，锻件余料少，机加工时间大大减少，提高了拱形板的生产效率。
表1
项目 锻件工艺重量，吨 机加工时间，小时
平板型锻造工艺 2.80 220
本发明锻造工艺 1.86 180
从表1中可以看出，本发明一种降低卷取机卷筒用拱形板锻件重量的锻造工艺生产的拱形板锻件，锻件重量少，加工时间少，成本低，效率高。本发明的锻造工艺生产的拱形板锻件较原锻造工艺生产的平板型锻件重量降低了30％以上，加工周期减少18％。
以上实施例只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。

Claims (4)

1.一种降低卷取机卷筒用拱形板锻件重量的锻造方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤a：钢锭镦粗：将通过电炉冶炼、LF炉精炼和VD真空脱气处理后的钢水浇注成尺寸重量合适的2Cr12NiMoWV钢锭，钢锭进行完全退火处理，消除铸造应力，钢锭退火出炉后，将钢锭表面结疤、裂纹缺陷清理掉，得到制造拱形板锻件用钢锭；将处理完成的2Cr12NiMoWV钢锭装入燃气加热炉中加热，加热温度1180～1200℃，保温时间6～8小时；钢锭温度均匀、透烧后，利用镦粗漏盘进行镦粗，镦粗完成后返回燃气加热炉继续加热；
步骤b：拔制成圆坯：镦粗的钢锭加热2～3小时后，采用第一砧子将镦粗后的钢锭进行拔长，单边压下量控制在40～60mm，拔制成工艺设计直径的圆形坯料，然后将拔长后的圆形坯料返回加热炉进行加热；所述第一砧子包括两组锻造砧子，其中一组的锻造面为平面，另一组的锻造面为V型槽面；
步骤c：拔制成拱形坯料：拔制完成后的圆形坯料加热1.5～2小时后，采用根据成品拱形板的尺寸设计的第二砧子将圆形坯料继续拔长到工艺设计的拱形尺寸，得到拱形板毛坯锻件，锻造单边压下量控制在40～50mm；所述第二砧子包括两组锻造砧子，第二砧子的两组锻造砧子的锻造面均为拱形；
步骤d：退火：锻造后的毛坯锻件装入退火炉进行软化退火，退火温度680～700℃，退火时间为30～40h；
步骤e：锯切分成拱形板锻件：将退火后的拱形板毛坯锻件采用带锯分成两件拱形板，每件拱形板锻件重1.86吨，采用超声波探伤仪进行无损探伤检验，检验合格后采用镗床、铣床加工得到成品拱形板。
2.根据权利要求1所述的一种降低卷取机卷筒用拱形板锻件重量的锻造方法，其特征在于，所述步骤a中的钢锭镦粗后高度降为原高度的50％，镦粗后的镦粗比为2.0。
3.根据权利要求1所述的一种降低卷取机卷筒用拱形板锻件重量的锻造方法，其特征在于，所述步骤b中的拔长锻造比为3.0。
4.根据权利要求1所述的一种降低卷取机卷筒用拱形板锻件重量的锻造方法，其特征在于，所述步骤c中的锻造比大于1.5。
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