CN111069495A - 特大截面合金钢锻件的制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种特大截面合金钢锻件的制造工艺，包括锻造工序和热处理工序，锻造工序包括：第一火锻造步骤，对钢锭进行压把、倒棱、错底；第二火锻造步骤，将锻件墩粗、压圆，采用宽砧强压法拔长，压下量控制为坯料高度的20％；第三火锻造步骤，将锻件再次墩粗、压圆，采用宽砧强压法拔长，压下量控制为坯料高度的20％；第四火锻造步骤，将锻件墩粗，锻出台阶，修正至锻件要求的尺寸规格；热处理工序包括：均温处理，将锻件加热到650±10℃，保温16h；淬火处理，将锻件加热到800～900℃，保温35h～40h，然后进行油淬冷却9h～12h，终冷温度控制在200～300℃；高温回火处理，将锻件加热到560～580℃，保温50～70h后空冷。
Description
技术领域
本发明属于锻造技术领域，更具体地涉及一种特大截面合金钢锻件的制造工艺。
背景技术
诸如粗加工尺寸为
粗重为47.8吨的特大截面合金钢锻件目前为止还没有切实可行的制造方法，为满足市场需要，有必要提出一种可以制造特大截面合金钢锻件的制造工艺。
发明内容
为此，本发明提供了一种特大截面合金钢锻件的制造工艺，包括锻造工序和热处理工序，其中：
所述锻造工序包括：第一火锻造步骤，对钢锭进行压把、倒棱、错底；第二火锻造步骤，将锻件墩粗、压圆，采用宽砧强压法拔长，压下量控制为坯料高度的20％；第三火锻造步骤，将锻件再次墩粗、压圆，采用宽砧强压法拔长，压下量控制为坯料高度的20％；第四火锻造步骤，将锻件墩粗，锻出台阶，修正至锻件要求的尺寸规格；
所述热处理工序包括：均温处理，将锻件加热到650±10℃，保温16h；淬火处理，将锻件加热到800～900℃，保温35h～40h，然后进行油淬冷却9h～12h，终冷温度控制在200～300℃；高温回火处理，将锻件加热到560～580℃，保温50～70h后空冷。
优选地，在上述特大截面合金钢锻件的制造工艺中，在所述锻造工序中，锻造温度范围控制为850～1200℃，锻造比控制为6。
优选地，在上述特大截面合金钢锻件的制造工艺中，在所述热处理工序中，在所述均温处理之前将锻件在330～370℃的温度下保温16h，并在所述均温处理时按50℃/h将锻件加热到650±10℃；在所述淬火处理时按60℃/h将锻件加热到800～900℃；在所述高温回火处理之前将锻件升温到300～400℃后保温16h，并在所述高温回火处理时按50℃/h将锻件加热到560～580℃。
作为一种具体实施方式，上述特大截面合金钢锻件的制造工艺以材质为30Cr2Ni2Mo的钢锭为原材料，并且所述制造工艺在所述锻造工序之前还包括钢锭制备工序，其中，采用碱性电炉冶炼+钢包精炼+真空除气+真空碳脱氧方法冶炼出作为原材料的钢锭，钢锭脱模后，待钢锭温度降至700±10℃热运到锻造车间。
优选地，在上述特大截面合金钢锻件的制造工艺中，在冶炼钢锭时，材料成分的质量百分比控制为C：0.26～0.33％、Si：0.17～0.36％、Mn：0.3～0.35％、P≤0.015％、S≤0.015％、Ni：1.8～2.2％、Mo：0.3～0.5％、Cr：1.8～2.2％、Cu≤0.2％、V：0.01～0.05％。
利用本发明的特大截面合金钢锻件的制造工艺，通过锻造工序确保特大截面合金钢锻件锻造成形及锻合内部缺陷，通过热处理工序提高了特大截面合金钢锻件的冲击韧性，因此，由本发明的特大截面合金钢锻件的制造工艺制得的特大截面合金钢锻件具有稳定的内部组织、符合要求的强度和冲击韧性性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，附图中：
图1a、图1b、图1c和图1d是本发明的特大截面合金钢锻件的制造工艺的锻造工序各步骤中锻件形态示意图；
图2是本发明的本发明的特大截面合金钢锻件的制造工艺的热处理工序的时序示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的特大截面合金钢锻件的制造工艺主要包括锻造工序和热处理工序，锻造工序中锻造火次为四火次，采用三镦两拔、宽砧强压法拔长，从而保证锻件质量；热处理工序包括高温正火处理、油淬处理、高温回火处理。以下结合图1a、图1b、图1c、图1d和图2详细描述本发明的特大截面合金钢锻件的制造工艺中的锻造工序和热处理工序。
本发明的特大截面合金钢锻件的制造工艺中的锻造工序
(1)锻造温度范围控制为850～1200℃，在该温度范围内，锻件具有有较好的塑形和较低的变形抗力；锻造比控制为6，该锻造比能有效消除锻件的组织缺陷，铸态树枝晶被打碎，锻件的纵向和横向力学性能均得到明显提高。
(2)锻造工序具体过程为：
a、第一火锻造：对钢锭进行压把、倒棱、错底。压把的目的是压出台阶，方便翻料机兜住钢锭，为后面的工序做准备；倒棱的目的是钢锭进行预变形，减少心部开裂的危险；由于钢锭底部缺陷、夹杂比较多，增加错底处理；
b、第二火锻造：将锻件墩粗、压圆，采用宽砧强压法拔长，压下量控制为坯料高度的20％。
c、第三火锻造：将锻件再次墩粗、压圆，采用宽砧强压法拔长，压下量控制为坯料高度的20％。
d、第四火锻造：将锻件墩粗，锻出台阶，修正至锻件要求的尺寸规格。
在上述锻造工序中，在第二火锻造之后增加类似的第三火锻造的目的在于增加锻造比，破坏铸态树枝状组织，细化内部组织晶粒，增大材料强度，提高锻件的韧性和抵抗破坏的能力。
本发明的特大截面合金钢锻件的制造工艺中的热处理工序
(1)均温处理：将锻件加热到650±10℃，保温16h，其原因在于，锻件表面温度为650℃左右，已进入塑性状态，而锻件心部温度只有350～500℃，仍处于弹性状态，锻件很容易在心部形成裂纹或使原有的裂纹扩大，故在此温度保温16h，使锻件温度尽可能一致均匀。
(2)淬火处理：包括高温正火和油淬，将锻件加热到800～900℃，保温35h～40h，由此可以细化奥氏体晶粒，使组织均匀化，同时可提高硬度，满足硬度值要求；然后进行油淬冷却9h～12h，油淬冷却相对水淬比较温和，不容易开裂，终冷温度控制在200～300℃。
(3)高温回火处理：将锻件加热到560～580℃，保温50～70h，目的是消除锻件淬火时所产生的残留应力，防止变形和开裂，此外锻件回火后能够得到细小的索氏体组织，抗拉强度高、且具有良好的塑性和韧性，获得最佳的材料综合力学性能。
实施例1
实施例1的特大截面合金钢锻件的制造工艺以材质为30Cr2Ni2Mo的钢锭为原材料锻造特大截面合金钢锻件，包括钢锭制备工序、锻造工序、热处理工序，其中：
在钢锭制备工序中，采用碱性电炉冶炼+钢包精炼+真空除气+真空碳脱氧方法冶炼出作为原材料的钢锭，钢锭脱模后，待钢锭温度降至700±10℃热运到锻造车间，装入加热炉，加热至1200℃左右以便锻造，其中，冶炼钢锭时，对材料成分进行控制以满足性能及探伤要求，具体而言，材料成分的质量百分比控制为C：0.26～0.33％、Si：0.17～0.36％、Mn：0.3～0.35％、P≤0.015％、S≤0.015％、Ni：1.8～2.2％、Mo：0.3～0.5％、Cr：1.8～2.2％、Cu≤0.2％，此外加入0.01～0.05％的V以细化晶粒；
在锻造工序中，包括第一火锻造、第二火锻造、第三火锻造和第四火锻造四个步骤，第一火锻造步骤：在12500吨自由锻造压机上对钢锭进行压把、倒棱、错底处理，第一火锻造后形成的锻件形态参见图1a；第二火锻造：将锻件回炉加热至1200℃左右，进行墩粗、压圆处理，采用宽砧强压法进行拔长，第二火锻造压下量控制为坯料高度的20％，第二火锻造后形成的锻件形态参见图1b；第三火锻造步骤：将锻件回炉加热至1200℃左右，再次进行墩粗、压圆处理，采用宽砧强压法进行拔长，第三火锻造压下量控制为坯料高度的20％，第三火锻造后形成的锻件形态参见图1c；第四火锻造步骤：将锻件回炉加热至1200℃左右，进行墩粗处理，按产品规格要求锻出台阶，并修正至锻件要求尺寸，第四火锻造后形成的锻件形态参见图1d；
在热处理工序中，进行多次加热及保温处理，参见图2，热处理工序具体包括：锻件在330～370℃的温度下保温16h，目的是扩氢；均温处理，按50℃/h将锻件加热到650±10℃，保温16h；淬火处理，按60℃/h将锻件加热到800～900℃，保温35h～40h，保温后进行油淬冷却9h～12h，终冷温度控制在200～300℃；将锻件升温到300～400℃后保温16h，目的是细化晶粒；高温回火处理，按50℃/h将锻件加热到560～580℃，保温50～70h后空冷。
在本发明的特大截面合金钢锻件的制造工艺中，通过其中的锻造工序确保特大截面合金钢锻件锻造成形及锻合内部缺陷，通过其中的热处理工序提高了特大截面合金钢锻件的冲击韧性，因此，利用本发明的特大截面合金钢锻件的制造工艺制得的特大截面合金钢锻件具有稳定的内部组织、符合要求的强度和冲击韧性性能。
需要说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的范围。
Claims (5)
1.一种特大截面合金钢锻件的制造工艺，包括锻造工序和热处理工序，其特征在于：
所述锻造工序包括：第一火锻造步骤，对钢锭进行压把、倒棱、错底；第二火锻造步骤，将锻件墩粗、压圆，采用宽砧强压法拔长，压下量控制为坯料高度的20％；第三火锻造步骤，将锻件再次墩粗、压圆，采用宽砧强压法拔长，压下量控制为坯料高度的20％；第四火锻造步骤，将锻件墩粗，锻出台阶，修正至锻件要求的尺寸规格；
所述热处理工序包括：均温处理，将锻件加热到650±10℃，保温16h；淬火处理，将锻件加热到800～900℃，保温35h～40h，然后进行油淬冷却9h～12h，终冷温度控制在200～300℃；高温回火处理，将锻件加热到560～580℃，保温50～70h后空冷。
2.如权利要求1所述的特大截面合金钢锻件的制造工艺，其特征在于，在所述锻造工序中，锻造温度范围控制为850～1200℃，锻造比控制为6。
3.如权利要求1所述的特大截面合金钢锻件的制造工艺，其特征在于，在所述热处理工序中，在所述均温处理之前将锻件在330～370℃的温度下保温16h，并在所述均温处理时按50℃/h将锻件加热到650±10℃；在所述淬火处理时按60℃/h将锻件加热到800～900℃；在所述高温回火处理之前将锻件升温到300～400℃后保温16h，并在所述高温回火处理时按50℃/h将锻件加热到560～580℃。
4.如权利要求1至3中任一项所述的特大截面合金钢锻件的制造工艺，其特征在于，所述制造工艺以材质为30Cr2Ni2Mo的钢锭为原材料，并且所述制造工艺在所述锻造工序之前还包括钢锭制备工序，其中，采用碱性电炉冶炼+钢包精炼+真空除气+真空碳脱氧方法冶炼出作为原材料的钢锭，钢锭脱模后，待钢锭温度降至700±10℃热运到锻造车间。
5.如权利要求4所述的特大截面合金钢锻件的制造工艺，其特征在于，在冶炼钢锭时，材料成分的质量百分比控制为C：0.26～0.33％、Si：0.17～0.36％、Mn：0.3～0.35％、P≤0.015％、S≤0.015％、Ni：1.8～2.2％、Mo：0.3～0.5％、Cr：1.8～2.2％、Cu≤0.2％、V：0.01～0.05％。
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