CN111085643A - 一种将结构钢锻造成两米以上环径的钢环件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于锻造领域,涉及一种将结构钢锻造成两米以上环径的钢环件的方法。将原有的钢锭镦饼、冲孔、环轧改为钢锭的反复镦粗、拔长后退火、镦饼、冲孔、环轧等步骤。通过将钢锭反复镦粗、拔长后退火得到无冶金缺陷的钢坯,从而制造出符合要求的力学性能的环件。本发明方法保证了有效消除材料的内部缺陷,减少材料及工时的浪费,实现理想的材料力学性能。

Description

一种将结构钢锻造成两米以上环径的钢环件的方法
技术领域
本发明属于锻造领域,涉及一种将结构钢锻造成两米以上环径的钢环件的方法。
背景技术
大规格环件一般指外圆直径为2000mm以上的环件,需要使用的钢坯规格较大,钢坯直径为500mm以上,一般使用的材质为钢锭,而钢锭中不可避免地存在一些缩孔残留、气泡、空洞、翻皮、裂纹、白点、夹杂、偏析疏松等缺陷,这些缺陷的存在将严重降低环件的强度,因此最终合格环件中不允许存在这些缺陷。大型环件的加工流程一般为“镦粗-环轧-热处理-加工”,所以在环轧之前需要对钢坯进行探伤,探伤的目的就是检查环轧之前是否有钢锭的上述缺陷。如果在探伤过程中发现存在内部缺陷,钢坯就要重新熔炼、轧制、热处理来消除内部缺陷。该工艺来回反复,操作难度大,周期时间长,因此成本比较高。
发明内容
本发明的目的:提供一种将结构钢锻造成两米以上环径的钢环件的方法,解决钢锭中不可避免地存在一些缩孔残留、气泡、空洞、翻皮、裂纹、白点、夹杂、偏析疏松的缺陷。
本发明的技术方案:
第一方面,提供一种将结构钢锻造成两米以上环径的钢环件的方法,包括:
步骤1:对钢锭进行台阶加热到始锻温度;
步骤2:在始锻温度下,在锻锤上对结构钢进行第一变形量的镦粗,上下窄砧送进拔长,倒棱至八方;
步骤3:重复步骤1;
步骤4:在始锻温度下,在锻锤上对结构钢进行第二变形量的镦粗,并且对结构钢外圆进行锻压使结构钢端面成为正方形端面,然后在方砧上对结构钢进行拔长,对结构钢的四个侧面按照前后左右的顺序进行下压并整形至正方形端面且倒棱至八方,其中第二变形量小于第一变形量;
步骤5:重复步骤1;
步骤6:重复步骤4;
步骤7:重复步骤1;
步骤8:对结构钢按照第三变形量进行镦粗,然后对结构钢下压80mm;旋转180°对结构钢下压130mm,第三变形量小于第二变形量;
步骤9:对结构钢进行扩氢退火;
步骤10:重复步骤1;
步骤11:对结构钢进行镦粗,冲孔;
步骤12:重复步骤1;
步骤13:对结构钢进行环轧,得到钢环件。
进一步地,对钢锭进行台阶加热到始锻温度,具体包括:将钢锭放进600℃~650℃加热炉中,以50℃/h~100℃/h进行升温到800℃~850℃,保温,保温系数0.01h/mm,再以50℃/h~100℃/h进行升温到始锻温度,保温,保温系数0.01h/mm。进一步地,在锻锤上对结构钢进行第一变形量的镦粗,具体包括:
在锻锤上对结构钢进行变形量为40%~50%的镦粗。进一步地,在锻锤上对结构钢进行第二变形量的镦粗,具体包括:
在锻锤上对结构钢进行变形量为30%~40%的镦粗。
进一步地,对结构钢的四个侧面按照前后左右的顺序进行下压,具体包括:先将结构钢的一个侧面满砧送进压下量为100mm;翻面180°后继续满砧送进压下量为50mm;翻转90°,满砧送进压下量为100mm;翻转180°满砧送进压下量为80mm。
进一步地,对结构钢按照第三变形量进行镦粗,具体包括:对结构钢按照20~30%变形量进行镦粗。
进一步地,对结构钢进行扩氢退火,具体包括:将结构钢空冷到500℃并送进同炉温的加热炉,随炉以80℃/h~100℃/h升温到800℃,保温,保温系数0.03h/mm;将结构钢空冷到300℃,随炉以80℃/h~100℃/h升温到600℃,保温,保温系数0.08h/mm;炉冷至350℃后,空冷。
进一步地,始锻温度为1180℃至1230℃。
本发明的有益效果:
本发明通过将原有的钢锭镦饼、冲孔、扩孔改为钢锭的反复镦粗、拔长后退火、镦饼、冲孔、环轧等步骤。通过将钢锭反复镦粗、拔长后退火得到无冶金缺陷的钢坯,制造出符合要求的力学性能的大型钢环件的目的,降低大规格钢环件的制造成本,提高了生产效率。
具体实施方式
本发明的将结构钢锻造成两米以上环径的钢环件的方法,包括:
步骤1:对钢锭进行台阶加热到始锻温度;
步骤2:在始锻温度下,在锻锤上对结构钢进行第一变形量的镦粗,上下窄砧送进拔长,倒棱至八方;
步骤3:重复步骤1;
步骤4:在始锻温度下,在锻锤上对结构钢进行第二变形量的镦粗,并且对结构钢外圆进行锻压使结构钢端面成为正方形端面,然后在方砧上对结构钢进行拔长,对结构钢的四个侧面按照前后左右的顺序进行下压并整形至正方形端面且倒棱至八方,其中第二变形量小于第一变形量;
步骤5:重复步骤1;
步骤6:重复步骤4;
步骤7:重复步骤1;
步骤8:对结构钢按照第三变形量进行镦粗,然后对结构钢下压80mm;旋转180°对结构钢下压130mm,第三变形量小于第二变形量;
步骤9:对结构钢继续扩氢退火;
步骤10:重复步骤1;
步骤11:对结构钢进行镦粗,冲孔;
步骤12:重复步骤1;
步骤13:对结构钢进行环轧,得到钢环件。
进一步地,对钢锭进行台阶加热到始锻温度,具体包括:将钢锭放进600℃~650℃加热炉中,以50℃/h~100℃/h进行升温到800℃~850℃,保温,保温系数0.01h/mm,再以50℃/h~100℃/h进行升温到始锻温度,保温,保温系数0.01h/mm。可以使钢的心部和表面受热均匀,防止温度应力过大而导致的变形、开裂。
进一步地,在锻锤上对结构钢进行第一变形量的镦粗,具体包括:
在锻锤上对结构钢进行变形量为40%~50%的镦粗。不发生裂纹,保证可以有效改善铸锭缺陷。
进一步地,在锻锤上对结构钢进行第二变形量的镦粗,具体包括:
在锻锤上对结构钢进行变形量为30%~40%的镦粗。
进一步地,对结构钢的四个侧面按照前后左右的顺序进行下压,具体包括:先将结构钢的一个侧面满砧送进压下量为100mm;翻面180°后继续满砧送进压下量为50mm;翻转90°,满砧送进压下量为100mm;翻转180°满砧送进压下量为80mm。不发生裂纹,去除铸锭缺陷,又保证了生产效率。
进一步地,对结构钢按照第三变形量进行镦粗,具体包括:对结构钢按照20~30%变形量进行镦粗。
进一步地,对结构钢继续扩氢退火,具体包括:将结构钢空冷到500℃并送进同炉温的加热炉,随炉以80~100℃/h升温到800℃,保温,保温系数0.03h/mm;将结构钢空冷到300℃,随炉以80~100℃/h升温到600℃,保温,保温系数0.08h/mm;炉冷至350℃后,空冷。可以防止发生氢脆。
进一步地,始锻温度为1180℃至1230℃。
以下将结合实施例对本发明技术方案作进一步地详述:
本发明选取某航天的钢环件,其材料牌号:30CrMnSiA,外圆直径φ2280mm,内圆直径φ1720mm,高度257mm。环件达到要求:Rm≥1030MPa,R0.2≥785MPa,A≥8%,Z≥36%,KU2≥30J;不允许有缩孔残留、气泡、空洞、翻皮、裂纹、白点、夹杂、偏析。
其锻造步骤详细如下:
步骤1钢锭φ700mm×1250mm放进600℃~650℃加热炉中,以50~100℃/h进行升温到800℃~850℃,保温5h,再以50℃/h~100℃/h进行升温到1180℃~1230℃,保温5h。
步骤2在始锻温度1180℃~1230℃,在锻锤上对结构钢进行镦粗到~φ950mm×670mm,上下窄砧送进拔长至~□690mm×1000mm,倒棱至八方。
步骤3重复步骤1的工艺。
步骤4在始锻温度1180℃~1230℃,在锻锤上对结构钢镦粗至~□860mm×640mm,然后满砧送进将860mm压至760mm;翻面180°,满砧送进压至710mm;翻转90°,满砧送进压至940mm,翻转180°,满砧送进压至860mm,整形至~□860mm×640mm,倒棱至八方。
步骤5重复步骤1的工艺。
步骤6重复步骤4的工艺。
步骤7重复步骤1的工艺。
步骤8~□860mm×640mm镦粗至~φ1070mm×510mm,镦粗压至430mm;翻转180°,镦粗压至300mm。
步骤9步骤8完成后,温度空冷到500℃直接进同炉温的加热炉,随炉以100℃/h升温到800℃,保温9h,空冷至300℃,随炉以100℃/h升温到600℃,保温24h,炉冷至350℃后,空冷。
步骤10重复步骤1的工艺。
步骤11镦粗至280mm,冲孔至~φ1445mm×φ200mm×280mm。
步骤12重复步骤1的工艺。
步骤13环轧,得到钢环件~φ2280mm×φ1720mm×257mm。
最后应该说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可以轻易想到各种等效的修改或者替换,这些修改或者替换都应该涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种将结构钢锻造成两米以上环径的钢环件的方法,其特征在于,包括:
步骤1:对钢锭进行台阶加热到始锻温度;
步骤2:在始锻温度下,在锻锤上对结构钢进行第一变形量的镦粗,上下窄砧送进拔长,倒棱至八方;
步骤3:重复步骤1;
步骤4:在始锻温度下,在锻锤上对结构钢进行第二变形量的镦粗,并且对结构钢外圆进行锻压使结构钢端面成为正方形端面,然后在方砧上对结构钢进行拔长,对结构钢的四个侧面按照前后左右的顺序进行下压并整形至正方形端面且倒棱至八方,其中第二变形量小于第一变形量;
步骤5:重复步骤1;
步骤6:重复步骤4;
步骤7:重复步骤1;
步骤8:对结构钢按照第三变形量进行镦粗,然后对结构钢下压80mm;旋转180°对结构钢下压130mm,第三变形量小于第二变形量;
步骤9:对结构钢进行扩氢退火;
步骤10:重复步骤1;
步骤11:对结构钢进行镦粗,冲孔;
步骤12:重复步骤1;
步骤13:对结构钢进行环轧,得到钢环件。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,对钢锭进行台阶加热到始锻温度,具体包括:将钢锭放进600℃~650℃加热炉中,以50℃/h~100℃/h进行升温到800℃~850℃,保温,保温系数0.01h/mm,再以50℃/h~100℃/h进行升温到始锻温度,保温,保温系数0.01h/mm。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在锻锤上对结构钢进行第一变形量的镦粗,具体包括:
在锻锤上对结构钢进行变形量为40%~50%的镦粗。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在锻锤上对结构钢进行第二变形量的镦粗,具体包括:
在锻锤上对结构钢进行变形量为30%~40%的镦粗。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,对结构钢的四个侧面按照前后左右的顺序进行下压,具体包括:先将结构钢的一个侧面满砧送进压下量为100mm;翻面180°后继续满砧送进压下量为50mm;翻转90°,满砧送进压下量为100mm;翻转180°满砧送进压下量为80mm。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,对结构钢按照第三变形量进行镦粗,具体包括:对结构钢按照20%~30%变形量进行镦粗。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,对结构钢进行扩氢退火,具体包括:将结构钢空冷到500℃并送进同炉温的加热炉,随炉以80℃/h~100℃/h升温到800℃,保温,保温系数0.03h/mm;将结构钢空冷到300℃,随炉以80℃/h~100℃/h升温到600℃,保温,保温系数0.08h/mm;炉冷至350℃后,空冷。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的方法,其特征在于,始锻温度为1180℃至1230℃。
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