CN110449544A - 一种扁方开坯提高锻材内部的质量控制方法 - Google Patents

一种扁方开坯提高锻材内部的质量控制方法 Download PDF

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Abstract

一种扁方开坯提高锻材内部的质量控制方法，属于冶金制造技术领域。本发明为了解决现有连铸坯制造的30CrMnSiAΦ260mm圆坯内部质量差，不能满足高等级探伤要求问题。本发明包括，步骤一、将30CrMnSiAΦ550mm连铸坯锻造形成长方形方坯；步骤二、将步骤一中获得的坯料进行锻造获得一次正方形坯料；步骤三、将步骤二中获得的一次正方形坯料进行锻压，形成二次长方形坯料；步骤四、将步骤三中获得的二次长方形坯料旋转90°，进行锻造获得二次正方形坯料；步骤五、将步骤四中获得的二次正方形坯料归圆形成规格为Φ260mm的30CrMnSiA材料圆坯。采用本发明的方法实获得的圆坯对产品的内部质量有较好的提升，可以满足加工比较小的情况下，达到内部组织致密的效果。

Description

一种扁方开坯提高锻材内部的质量控制方法
技术领域
本发明涉及一种圆坯锻材质量控制方法，属于冶金制造技术领域。
背景技术
30CrMnSiA属于中碳低合金耐磨铸钢，是目前国内外研制出的新型耐磨钢，其生产成本低，硬度高，耐磨性好，适合在非强烈冲击条件下工作。但由于这类钢的韧性较差，故其使用范围受到限制。但是30CrMnSiA调质后有很高的强度和足够的韧性，淬透性也好。调质后该材料做砂轮轴，齿轮，链轮均可，同时30CrMnSiA具有良好的加工性，加工变形微小，抗疲劳性能相当好，用于轴类、活塞类零配件等。用于汽车、飞机各种特殊耐磨零配件等。
现有的30CrMnSiA材料一般采用连铸方式连铸形成棒材或圆坯，但是现有采用连铸方式生产的Φ260mm圆坯锻材时不能满足技术条件GB/T3077-2015，其成品心部仍然存在锁孔，同时探伤也不能满足GB/T4162-2008B级要求；现有采用原材料为Φ550mm圆连铸坯，从Φ550mm直接归圆锻造至成品Φ260mm的锻造方法，这种原始锻造方法加工比较为2.47，其加工比较小，加工后内部组织致密效果差。
因此亟需一种控制30CrMnSiAΦ260mm圆坯锻材内部质量的控制方法，以满足Φ260mm圆坯锻材的生产需求，满足生产后的锻材内部结构均匀，具有良好的韧性，不出出现圆坯锻材内部裂纹和圆坯锻材外部裂纹的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有连铸坯制造的30CrMnSiAΦ260mm圆坯内部质量差，不能满足高等级探伤要求问题，进而提供一种扁方开坯提高锻材内部的质量控制方法。
本发明的技术方案：
一种扁方开坯提高锻材内部的质量控制方法，包括以下步骤：
步骤一、将30CrMnSiAΦ550mm连铸坯锻造形成长方形方坯，将Φ550mm连铸坯送入加热炉保温1180-1200℃，保温2小时，然后采用锻造工艺对Φ550mm连铸坯进行锻造形成一次长方形坯料；
步骤二、将步骤一中获得的一次长方形坯料旋转90°，进行锻造获得一次正方形坯料；
步骤三、将步骤二中获得的一次正方形坯料进行锻压，形成二次长方形坯料；
步骤四、将步骤三中获得的二次长方形坯料旋转90°，进行锻造获得二次正方形坯料；
步骤五、将步骤四中获得的二次正方形坯料归圆形成规格为Φ260mm的30CrMnSiA材料圆坯。
进一步地、步骤一中，对Φ550mm连铸坯进行锻造形成一次长方形坯料的锻造压力为30KN。
进一步地、步骤一中，对Φ550mm连铸坯进行锻造时，始锻温度：1150℃，锻造压力为30KN。
进一步地、步骤一中对锻造形成一次长方形坯料、一次正方形坯料、二次长方形坯料和二次正方形坯料时，控制压缩率在65％-85％。
进一步地、步骤五中对二次正方形坯料归圆时，进行倒角处理，且控制终锻温度为970℃。
进一步地、在步骤一至步骤四进行的锻造过程中，均对一次长方形坯料、一次正方形坯料、二次长方形坯料和二次正方形坯料进行拔长处理，其拔长后的长度与拔长前的长度比为1.8-2.0之间，以保证材料心部获得充分锻透。
本发明具有以下有益效果：该专利的创新点在于打破常规的采用原材料为Φ550mm直接归圆锻造至成品Φ260mm的锻造方法，而是采用Φ550mm圆连铸坯→350mm厚一次长方形坯料→400mm厚一次正方形坯料→300mm后二次长方形坯料→260mm厚二次正方形坯料→倒角、归圆Φ260mm这种工艺手段，该锻造工艺通过过程的锻扁与锻方，最后出成品的方式，极大的增加了原材料心部的变形量，对产品的内部质量有较好的提升，可以满足加工比较小的情况下，达到内部组织致密的效果。
附图说明
图1是一种扁方开坯提高锻材内部的质量控制方法的坯料加工流程图；
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种扁方开坯提高锻材内部的质量控制方法，包括以下步骤：
步骤一、将30CrMnSiAΦ550mm连铸坯锻造形成长方形方坯，将Φ550mm连铸坯送入加热炉保温1180-1200℃，保温2小时，然后采用锻造工艺对Φ550mm连铸坯进行锻造形成一次长方形坯料；
步骤二、将步骤一中获得的一次长方形坯料旋转90°，进行锻造获得一次正方形坯料，；
步骤三、将步骤二中获得的一次正方形坯料进行锻压，形成二次长方形坯料；
步骤四、将步骤三中获得的二次长方形坯料旋转90°，进行锻造获得二次正方形坯料；
步骤五、将步骤四中获得的二次正方形坯料归圆形成规格为Φ260mm的30CrMnSiA材料圆坯。
具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种扁方开坯提高锻材内部的质量控制方法，首先将30CrMnSiAΦ550mm连铸坯锻造形成长方形方坯，将Φ550mm连铸坯送入加热炉保温1180-1200℃，保温2小时，然后采用锻造工艺对Φ550mm连铸坯进行锻造形成一次长方形坯料，形成的一次长方形坯料的厚度为260mm；其次将获得的一次长方形坯料旋转90°，进行锻造获得一次正方形坯料，一次正方形坯料的厚度为430mm；再次将获得的一次正方形坯料进行锻压，形成二次长方形坯料，二次长方形坯料的厚度为300mm；随后将获得的二次长方形坯料旋转90°，进行锻造获得二次正方形坯料，二次正方形坯料的厚度为400mm，最后二次正方形坯料归圆形成规格为Φ260mm的30CrMnSiA材料圆坯。
为了充分公开采用一种扁方开坯提高锻材内部的质量控制方法能够获得性能更好的260mm材料圆坯，在锻造过程，对各个步骤获得的试件取样并进行力学性能测试，依次获取每部中一次长方形坯料、一次方形坯料、二次长方形坯料、一次方形坯料和终锻圆坯的试件，分别进行抗拉伸度测试、抗屈服强度测试、硬度检测和探伤检测，获得如下试样检测表，见下表1
表1 锻件试样性能检测
从表1中分析获知，采用一种扁方开坯提高锻材内部的质量控制方法中，锻件分别进行了一次长方形坯料、一次方形坯料、二次长方形坯料、一次方形坯料和终锻圆坯的锻压过程，其中抗拉伸度由初期的900MPa增幅到最终终锻圆坯的1200MPa，抗屈服强度有初期700MPa，经历812MPa、850MPa、935MPa最终达到950MPa，硬度要求也由190HB增幅到220HB，且探伤水平由3级增长到B级。如此可见，采用一种扁方开坯提高锻材内部的质量控制方法过程，获得的30CrMnSiA圆坯锻件的力学性能均能满足性能要求等级(标准30CrMnSiA力学性能要求抗拉伸强度≥1080MPa，屈服强度≥835MPa，硬度要求≤220HB)，且具有超过标准要求的水平，因此，采用该方法获得的260锻件强度和韧性得到有效改善。
具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种扁方开坯提高锻材内部的质量控制方法，步骤一中，对Φ550mm连铸坯进行锻造形成一次长方形坯料的锻造压力为30KN。
具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种扁方开坯提高锻材内部的质量控制方法，步骤一中，对Φ550mm连铸坯进行锻造时，始锻温度：1150℃，锻造压力为30KN。
具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种扁方开坯提高锻材内部的质量控制方法，步骤一中对锻造形成一次长方形坯料、一次正方形坯料、二次长方形坯料和二次正方形坯料时，控制压缩率在65％。例如在对Φ550mm坯料锻压形成一次长方形坯料时，一次长方形坯料的尺寸为260mm×440mm，相比原有Φ550mm坯料具有压缩，在这种情况下获取的一次长方形坯料获得力学性能如下表：
表2 采用控制压缩率在65％时形成的一次长方形坯料
如上表所示，采用控制压缩率65％锻压形成的一次长方形坯料与原始锻坯相比其锻材心部产生了变形，并在高温的情况下，使得锻材心部的应力得到适当释放，因此这种锻压方式获得的坯料对产品的内部质量有好的提升，可以满足加工比较小的情况下，达到内部组织致密的效果。
具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种扁方开坯提高锻材内部的质量控制方法，步骤一中对锻造形成一次长方形坯料、一次正方形坯料、二次长方形坯料和二次正方形坯料时，控制压缩率在70％。在本实施例中对Φ550mm坯料锻压形成一次长方形坯料时，控制压缩率在70％时进行锻压后获得一次长方形坯料的尺寸为260mm×475mm，随后控制压缩率在70％时进行锻压后获得一次方形坯料的尺寸为350mm×350mm，然后在控制压缩率在70％时进行锻压后获得二次长方形坯料的尺寸为310mm×260mm，最后后在控制压缩率在70％时进行锻压后获得二次正方形坯料的尺寸为260mm×260mm，最后对二次正方形坯料260mm×260mm进行归圆获得圆坯料。
表3 采用控制压缩率在65％时形成的一次长方形坯料
如上表所示，采用控制压缩率75％锻压形成的一次长方形坯料与原始锻坯相比其锻材心部产生了变形，并在高温的情况下，使得锻材心部的应力得到适当释放，在一次正方形坯料锻造形成二次长方形坯料时，抗拉伸度由914MP增长到980MPa，抗屈服强度由750Mpa增长到830Mpa，探伤水平由3级提升为B级，因此这种锻压方式获得的坯料对产品的内部质量在一次正方形坯料锻造成二次长方形坯料时，有好的提升，可以满足加工比较小的情况下，达到内部组织致密的效果。
具体实施方式七：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种扁方开坯提高锻材内部的质量控制方法，步骤一中对Φ550mm锻造形成一次长方形坯料时，控制压缩率在75％。步骤一中对锻造形成一次长方形坯料、一次正方形坯料、二次长方形坯料和二次正方形坯料时，控制压缩率在75％。在本实施例中对Φ550mm坯料锻压形成一次长方形坯料时，控制压缩率在75％时进行锻压后获得一次长方形坯料的尺寸为350mm×400mm，随后控制压缩率在75％时进行锻压后获得一次方形坯料的尺寸为320mm×320mm，然后在控制压缩率在75％时进行锻压后获得二次长方形坯料的尺寸为300mm×256mm，最后后在控制压缩率在75％时进行锻压后获得二次正方形坯料的尺寸为260mm×260mm，最后对二次正方形坯料260mm×260mm进行归圆获得圆坯料。
表4 采用控制压缩率在65％时形成的一次长方形坯料
如上表所示，采用控制压缩率75％锻压形成的一次长方形坯料与原始锻坯相比其锻材心部产生了变形，并在高温的情况下，使得锻材心部的应力得到适当释放，在一次正方形坯料锻造形成二次长方形坯料时，抗拉伸度由888MPa增长到934MPa，抗屈服强度由7425Mpa增长到812Mpa，硬度由214HB变成192HB，探伤水平由3级提升为B级，因此这种锻压方式获得的坯料对产品的内部质量在一次正方形坯料锻造成二次长方形坯料时，使得锻件心部产生了较大的变形，对锻件内部的孔隙、消除疏松等缺陷十分有利，可以满足加工比较小的情况下，达到内部组织致密的效果，因此控制压缩率在75％时是一种扁方开坯提高锻材内部的质量控制方法在实施扁钢锻压形成30CrMnSiAΦ260mm棒材为最优压缩率。
具体实施方式九：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种扁方开坯提高锻材内部的质量控制方法，步骤一中对Φ550mm锻造形成一次长方形坯料时，控制压缩率在85％。在本实施例中对Φ550mm坯料锻压形成一次长方形坯料时，控制压缩率在85％时进行锻压后获得一次长方形坯料的尺寸为350mm×576mm，随后控制压缩率在85％时进行锻压后获得一次方形坯料的尺寸为410mm×410mm，然后在控制压缩率在85％时进行锻压后获得二次长方形坯料的尺寸为300mm×476mm，最后后在控制压缩率在85％时进行锻压后获得二次正方形坯料的尺寸为320mm×320mm，最后对二次正方形坯料320mm×320mm进行归圆获得 圆坯料。
表5 采用控制压缩率在65％时形成的一次长方形坯料
如上表所示，采用控制压缩率75％锻压形成的一次长方形坯料与原始锻坯相比其锻材心部产生了变形，并在高温的情况下，使得锻材心部的应力得到适当释放，在一次正方形坯料锻造形成二次长方形坯料时，抗拉伸度由914MP增长到981MPa，抗屈服强度由750Mpa增长到780Mpa，探伤水平由3级提升为B级，因此这种锻压方式获得的坯料对产品的内部质量在一次正方形坯料锻造成二次长方形坯料时，有好的提升，可以满足加工比较小的情况下，达到内部组织致密的效果，但采用这种压缩率获得的二次正方形坯料规格320mm×320mm，倒角归圆实际获取圆坯料产生的余料较多，若获得可考虑采用这种压缩比。
具体实施方式十：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种扁方开坯提高锻材内部的质量控制方法，步骤五中对二次正方形坯料归圆时，进行倒角处理，且控制终锻温度为970℃。如此设置，控制终锻温度为970℃，更好的改善了锻件的横向机械性能。
具体实施方式十一：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种扁方开坯提高锻材内部的质量控制方法，在步骤一至步骤四进行的锻造过程中，均对一次长方形坯料、一次正方形坯料、二次长方形坯料和二次正方形坯料进行拔长处理，其拔长后的长度与拔长前的长度比为1.8-2.0之间，以保证材料心部获得充分锻透。如此设置，通过拔长处理使锻件横向沿钢锭轴线方向拔扁方，此处要说明的是锻的横向即为原材料钢锭的轴线方向，将钢锭沿轴向拔成为扁形并拉长，拔扁方后的横向长度与拔长前长度的比值在1.8～2.0之间，使金属的主流线方向和锻件的横向一致，提高了锻件横向性能。
具体实施方式十一：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种扁方开坯提高锻材内部的质量控制方法，在步骤一至步骤四进行的锻造过程中，均对一次长方形坯料、一次正方形坯料、二次长方形坯料和二次正方形坯料进行拔长处理，其拔长后的长度与拔长前的长度比为1.8，以保证材料心部获得充分锻透。如此设置，通过拔扁方后的横向长度与拔长前长度的比值为1.8，使金属的主流线方向和锻件的横向一致，提高了锻件横向性能。
在本实施方式中将一次长方形坯料、一次正方形坯料、二次长方形坯料和二次正方形坯料以拔长比为1.8进行拔长处理后获得的试样进行试验分析获得如下表6；
表6 锻件的横向力学性能
由上表可见，采用拔长后的长度与拔长前的长度比为1.8对一次长方形坯料、一次正方形坯料、二次长方形坯料和二次正方形坯料进行拔长处理后获得的锻件相比原始 锻件的横向力学性能均得到有效提高。
本实施方式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 (6)

1.一种扁方开坯提高锻材内部的质量控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、将30CrMnSiAΦ550mm连铸坯锻造形成长方形方坯，将Φ550mm连铸坯送入加热炉保温1180-1200℃，保温2小时，然后采用锻造工艺对Φ550mm连铸坯进行锻造形成一次长方形坯料；
步骤二、将步骤一中获得的一次长方形坯料旋转90°，进行锻造获得一次正方形坯料；
步骤三、将步骤二中获得的一次正方形坯料进行锻压，形成二次长方形坯料；
步骤四、将步骤三中获得的二次长方形坯料旋转90°，进行锻造获得二次正方形坯料；
步骤五、将步骤四中获得的二次正方形坯料归圆形成规格为Φ260mm的30CrMnSiA材料圆坯。
2.根据权利要求1所述的一种扁方开坯提高锻材内部的质量控制方法，其特征在于：步骤一中，对Φ550mm连铸坯进行锻造形成一次长方形坯料的锻造压力为30KN。
3.根据权利要求1所述的一种扁方开坯提高锻材内部的质量控制方法，其特征在于：步骤一中，对Φ550mm连铸坯进行锻造时，始锻温度：1150℃，锻造压力为30KN。
4.根据权利要求1所述的一种扁方开坯提高锻材内部的质量控制方法，其特征在于：步骤一中对锻造形成一次长方形坯料、一次正方形坯料、二次长方形坯料和二次正方形坯料时，控制压缩率在65％-85％。
5.根据权利要求1所述的一种扁方开坯提高锻材内部的质量控制方法，其特征在于：步骤五中对二次正方形坯料归圆时，进行倒角处理，且控制终锻温度为970℃。
6.根据权利要求1所述的一种扁方开坯提高锻材内部的质量控制方法，其特征在于：在步骤一至步骤四进行的锻造过程中，均对一次长方形坯料、一次正方形坯料、二次长方形坯料和二次正方形坯料进行拔长处理，其拔长后的长度与拔长前的长度比为1.8-2.0之间，以保证材料心部获得充分锻透。
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