CN109604939B - 钢坯料构筑方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种钢坯料构筑方法。该方法包括以下步骤：步骤一：将封焊好的钢坯料进行加热，并使构筑界面位于水平方向；步骤二：用平砧镦粗，并避免错砧，所述镦粗方式如下：首先采用一次性快速下压，然后进行保压；步骤三：回炉，通过加热进行扩散连接，均温后保温；步骤四：冷却后，通过机械加工去除焊缝；步骤五：加热后进行锻造，控制总变形量。本发明通过特殊镦粗方式及加热扩散连接的联合使用，同时采用机械加工去除焊缝，有效解决了钢坯料构筑成型中的开裂问题，显著提高了构筑成型的成品率。
Description
技术领域
本发明属于材料加工领域，特别涉及一种钢坯料构筑方法。
背景技术
构筑成型技术是一种新近研发的技术。在钢坯料构筑成型过程中，钢坯料之间采用封焊连接在一起，但内部存在大量间隙，这些间隙在后续锻造过程中可被视为内部缺陷，这些内部缺陷的愈合需要通过大变形的多向锻造才能实现。然而，大变形锻造容易造成“鼓肚”现象的产生，使得鼓肚处产生拉应力，导致开裂。与此同时，在锻造过程中，钢坯料之间的封焊处也容易发生开裂。这两种开裂问题均会对钢坯料的构筑成型带来严重影响，甚至导致构筑成型失败。
发明内容
为解决目前钢坯料构筑成型中的开裂问题，本发明提供了一种钢坯料构筑方法。该方法包括以下步骤：
步骤一：将封焊好的钢坯料进行加热，并使构筑界面位于水平方向；
步骤二：用平砧镦粗，并避免错砧，所述镦粗方式如下：首先采用一次性快速下压，下压变形量大于30％，下压时间小于2分钟；然后进行保压20分钟以上，保压过程中的变形量控制在10～25％之间；
步骤三：回炉，通过加热进行扩散连接，均温后保温12小时以上；
步骤四：冷却后，通过机械加工去除焊缝，去除焊缝时的单边加工量为10-50毫米；
步骤五：加热后进行锻造，使各向总变形量不小于20％，完成钢坯料构筑。
根据一个实施例，在所述步骤三与所述步骤四之间还可以进行以下操作1-2次：下压20分钟以上，回炉，通过加热进行扩散连接，均温后保温12小时以上；所述操作1-2次中下压的总变形量与所述步骤二中保压过程中的变形量之和控制在10～25％之间；与此同时，步骤二中所述保压过程中的变形量可以小于10％。
根据一个实施例，当所述钢坯料的外形为沙漏形时，所述镦粗方式还可以采用以下方式代替：首先采用一次性快速下压，下压变形量大于15％，下压时间小于2分钟；然后进行保压20分钟以上，保压过程中的变形量控制在5～20％之间。
根据一个实施例，所述钢坯料可以为不锈钢坯料或碳钢坯料。
进一步地，所述钢坯料的外形可以为长方体、立方体或圆柱体。
根据一个实施例，所述冷却为风冷和/或水冷和/或空冷。
本发明的钢坯料构筑方法通过特殊镦粗方式及加热扩散连接的联合使用，同时采用机械加工去除焊缝，有效解决了钢坯料构筑成型中的开裂问题，显著提高了构筑成型的成品率。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本发明实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。
本发明的钢坯料构筑方法包括以下步骤：
步骤一：将封焊好的钢坯料进行加热，并使构筑界面位于水平方向；
步骤二：用平砧镦粗，并避免错砧，所述镦粗方式如下：首先采用一次性快速下压，下压变形量大于30％，下压时间小于2分钟；然后进行保压20分钟以上，保压过程中的变形量控制在10～25％之间；
步骤三：回炉，通过加热进行扩散连接，均温后保温12小时以上；
步骤四：冷却后，通过机械加工去除焊缝，去除焊缝时的单边加工量为10-50毫米；
步骤五：加热后进行锻造，使各向总变形量不小于20％，完成钢坯料构筑。
本发明的发明点之一即为上述镦粗方式及加热扩散连接的采用。通过一次性大变形快速下压—保压—加热扩散连接的交替作用，加之各参数之间的协同作用，在确保内部孔洞、界面良好愈合的前提下，能够有效防止钢坯料由于大变形导致的开裂。
由于钢坯料中间有大量间隙和界面存在，因此错砧会导致远端翘曲开裂，故界面全部愈合前的镦粗过程中应严格避免错砧。
步骤五中，锻造使各向总变形量不小于20％有利于内部均质化，进一步降低开裂风险。
本发明的另一个发明点是通过机械加工去除焊缝。通过研究发现，由于焊缝的铸态组织与基体不同，特别是在封焊过程中产生的二次重熔区等处，因此在锻造过程中由于铸态组织的不同会导致变形量不同，从而显著增加开裂风险。去除焊缝后，不同铸态组织的部分得以去除，因此有效避免了由封焊带来的开裂风险。
根据一个示例，在所述步骤三与所述步骤四之间还可以进行以下操作1-2次：下压20分钟以上，回炉，通过加热进行扩散连接，均温后保温12小时以上；所述操作1-2次中下压的总变形量与所述步骤二中保压过程中的变形量之和控制在10～25％之间；与此同时，步骤二中所述保压过程中的变形量可以小于10％。
根据一个示例，当所述钢坯料的外形为沙漏形时，所述镦粗方式还可以采用以下方式代替：首先采用一次性快速下压，下压变形量大于15％，下压时间小于2分钟；然后进行保压20分钟以上，保压过程中的变形量控制在5～20％之间，有利于更好的防止沙漏形钢坯料的开裂。
根据一个示例，所述钢坯料可以为不锈钢坯料或碳钢坯料。
进一步地，所述钢坯料的外形可以为长方体、立方体或圆柱体，即本发明的钢坯料构筑方法适用的坯料形状较为广泛。
根据一个示例，所述冷却为风冷和/或水冷和/或空冷。
实施例1
采用本发明的钢坯料构筑方法对某立方体不锈钢坯料进行构筑成型，该不锈钢坯料长1000mm，宽1000mm，高1500mm，处理步骤如下：
一、将封焊好的不锈钢坯料加热至1240±20℃，并使构筑界面位于水平方向；
二、将不锈钢坯料放在铺设有保温棉的10000吨油压机操作台上，用平砧镦粗，并避免错砧，所述镦粗方式如下：首先采用一次性快速下压，下压变形量35％，下压时间30秒；然后保压30分钟，保压过程中的变形量为20％；
三、回炉，加热至1240±20℃进行扩散连接，均温后保温24小时；
四、风冷冷却后，通过车床进行机械加工去除焊缝，单边加工量为20mm；
五、通过反复锻造使长宽高三个方向的总变形量均为40％，完成钢坯料构筑。
实施例2
采用本发明的钢坯料构筑方法对某圆柱体不锈钢坯料进行构筑成型，该不锈钢坯料底面直径为800mm，高为1600mm，处理步骤如下：
一、将封焊好的不锈钢坯料加热至1200±20℃，并使构筑界面位于水平方向；
二、将不锈钢坯料放在铺设有保温棉的10000吨油压机操作台上，用平砧镦粗，并避免错砧，所述镦粗方式如下：首先采用一次性快速下压，下压变形量35％，下压时间1分钟；然后保压20分钟，保压过程中的变形量为10％；
三、回炉，加热至1200±20℃进行扩散连接，均温后保温12小时；
四、下压25分钟，回炉，加热至1200±20℃进行扩散连接，均温后保温12小时；下压变形量为10％；
五、水冷冷却后，通过数控机床进行机械加工去除焊缝，单边加工量为20mm；
六、通过反复锻造使径向尺寸和高度的总变形量均为20％，完成钢坯料构筑。
实施例3
采用本发明的钢坯料构筑方法对某长方体碳钢坯料进行构筑成型，该碳钢坯料长1000mm，宽800mm，高1800mm，处理步骤如下：
一、将封焊好的碳钢坯料加热至1100±20℃，并使构筑界面位于水平方向；
二、将碳钢坯料放在铺设有保温棉的10000吨油压机操作台上，用平砧镦粗，并避免错砧，所述镦粗方式如下：首先采用一次性快速下压，下压变形量30％，下压时间1分钟；然后保压25分钟，保压过程中的变形量为10％；
三、回炉，加热至1100±20℃进行扩散连接，均温后保温15小时；
四、进行以下操作2次：下压20分钟，下压变形量为7％；回炉，加热至1100±20℃进行扩散连接，均温后保温15小时；
五、风冷冷却后，通过数控机床进行机械加工去除焊缝，单边加工量为35mm；
六、通过反复锻造使径向尺寸和高度的总变形量均为30％，完成钢坯料构筑。
对实施例1-3构筑成型的构筑体进行检验，结果显示：构筑体内部孔洞、界面愈合良好，材料质地均匀，大变形锻造中的“鼓肚”程度较低，整个锻造过程中均未发生开裂，并有效降低由封焊带来的开裂风险。
虽然根据本发明总体构思的一些实施例已被显示和说明，然而，本领域普通技术人员应理解，在不背离本发明的总体构思的原则和精神的情况下，可以对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。
Claims (9)
1.一种钢坯料构筑方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤一：将封焊好的钢坯料进行加热，并使构筑界面位于水平方向；
步骤二：用平砧镦粗，并避免错砧，所述镦粗方式如下：首先采用一次性快速下压，下压变形量大于30％，下压时间小于2分钟；然后进行保压20分钟以上，保压过程中的变形量控制在10～25％之间；
步骤三：回炉，通过加热进行扩散连接，均温后保温12小时以上；
步骤四：冷却后，通过机械加工去除焊缝，去除焊缝时的单边加工量为10-50毫米；
步骤五：加热后进行锻造，使各向总变形量不小于20％，完成钢坯料构筑。
2.根据权利要求1所述的钢坯料构筑方法，其特征在于：在所述步骤三与所述步骤四之间还可以进行以下操作1-2次：下压20分钟以上，回炉，通过加热进行扩散连接，均温后保温12小时以上；所述操作1-2次中下压的总变形量与所述步骤二中保压过程中的变形量之和控制在10～25％之间；与此同时，步骤二中所述保压过程中的变形量可以小于10％。
3.根据权利要求1所述的钢坯料构筑方法，其特征在于：当所述钢坯料的外形为沙漏形时，所述镦粗方式还可以采用以下方式代替：首先采用一次性快速下压，下压变形量大于15％，下压时间小于2分钟；然后进行保压20分钟以上，保压过程中的变形量控制在5～20％之间。
4.根据权利要求3所述的钢坯料构筑方法，其特征在于：在所述步骤三与所述步骤四之间还可以进行以下操作1-2次：下压20分钟以上，回炉，通过加热进行扩散连接，均温后保温12小时以上；所述操作1-2次中下压的总变形量与所述步骤二中保压过程中的变形量之和控制在5～20％之间；与此同时，步骤二中所述保压过程中的变形量可以小于5％。
5.根据权利要求1-4任一项所述的钢坯料构筑方法，其特征在于：所述钢坯料可以为不锈钢坯料或碳钢坯料。
6.根据权利要求1或2所述的钢坯料构筑方法，其特征在于：所述钢坯料的外形可以为长方体、立方体或圆柱体。
7.根据权利要求1-4任一项所述的钢坯料构筑方法，其特征在于：所述冷却为风冷和/或水冷和/或空冷。
8.根据权利要求5所述的钢坯料构筑方法，其特征在于：所述冷却为风冷和/或水冷和/或空冷。
9.根据权利要求6所述的钢坯料构筑方法，其特征在于：所述冷却为风冷和/或水冷和/或空冷。
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