CN111151693A - 一种精锻机锻造圆角方钢成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种精锻机锻造圆角方钢成型方法，属于钢材锻造技术领域。为解决精锻机无法锻造圆角方钢坯料的问题，本发明提供了一种精锻机锻造圆角方钢成型方法，该方法锻造成型使用圆锤头，共设计4个道次，第1～3道次以圆形变形为主，第4道次坯料由圆坯变形为成品圆角方钢坯料。本发明通过优化精锻机锻造程序工艺参数，锻造出品质高、尺寸精度高、组织致密均匀、表面质量好的圆角方钢坯料成品，将其用于锻造、轧制等热加工，能够避免产品产生折叠缺陷，提高产品合格率。本发明解决了精锻机方锤头无法生产圆角方钢坯料的问题，利用圆锤头锻造出圆角方钢坯料，既满足产品要求，又节省更换锤头的作业时间，提高设备生产效率，便于灵活组织生产。

Description

一种精锻机锻造圆角方钢成型方法
技术领域
本发明属于钢材锻造技术领域，尤其涉及一种精锻机锻造圆角方钢成型方法。
背景技术
棱角呈90°的直角方钢坯料非常适于切削加工使用，但用于热压力加工，如轧制、锻造坯料时，直角方钢坯料90°的棱角处极易产生折叠缺陷，导致产品报废，无法满足产品需求。目前市场上用于改锻、轧坯的坯料要求方钢坯料棱角处存在R10～R30mm的圆角。
圆角方钢坯料主要有锻造和轧制两种生产方式。轧制生产的方钢宽度、高度角度带圆角，尺寸控制精，但由于单道次变形量小、变形不充分、疏松等冶金缺陷不能充分改善，组织不致密。对于内部质量要求高的钢材，要求有较高的内部和表面质量坯料，再进行改锻或轧制，以达到产品技术标准。采用自由液压机自由锻造或精锻机锻造生产的方钢由于单道次变形量大，坯料铸态能够组织充分破碎，组织致密，产品内部质量好，更适用于生产高质量的方钢坯料。
精锻机是世界上最先进的锻造设备之一，具有脉冲锻打和多向锻打的特点，可实现手动和自动控制。用不同型号的锤头，精锻机可将钢锭或钢坯锻成圆形、方形、矩形截面的棒材、对称轴类锻件等。但是按照精锻机设备功能设计，锻造方钢需用方锤头锻造，制备的方钢高度、宽度棱角呈90°，无法满足圆角方钢坯料的产品要求。
而且由于圆柱形锻材在生产量上占比较大，大多数作业时间精锻机生产使用的是圆锤头，那么锻造方钢坯料时需更换方锤头，更换工装需要约4～6小时，严重影响设备生产效率，同时不便于组织生产。
发明内容
为解决精锻机无法锻造圆角方钢坯料的问题，本发明提供了一种精锻机锻造圆角方钢成型方法。
本发明的技术方案：
一种精锻机锻造圆角方钢成型方法，锻造成型使用圆锤头，共设计4个道次，第1～3道次以圆形变形为主，第4道次坯料由圆坯变形为成品圆角方钢坯料。
进一步的，所述第1～3道次之间设置1次空载道次，用于控制成品钢材的出料方向。
进一步的，锻造成型前对坯料进行加热，加热温度为1190～1210℃，保温时间6～8h，出炉钢坯空冷，坯料表面温度在1000～1050℃时开始锻造。
进一步的，所述精锻机为16MN卧式精锻机，自动控制用编程软件为BarForge，圆锤头型号为R120，钢坯用料为42CrMoA，规格为
Figure BDA0002377152660000021
进一步的，所述第1～3道次采用旋转进料，每道次进料速度V≤3.5m/min，第4道次采用非旋转进料，非旋转道次进料速度V≤8m/min。
进一步的，所述精锻机一端夹头夹料推打时，另一端夹头速度要比推打端夹头速度快1.4～1.7倍，防止顶弯坯料。
进一步的，所述锻造成型过程中圆锤头的锻造频率为180次/min。
进一步的，所述锻造成型过程中由钢坯至成品圆角方钢坯料的总锻比为4.7。
进一步的，所述第1～3道次采用大压下量锻造，单道次压下量80～100mm；锻比控制在1.4～1.7。
进一步的，所述第1道次锻比控制在1.4，所述第2道次和第3道次锻比均控制在1.6～1.7。
进一步的，所述第4道次压下量为50～60mm，锻比控制在1.2，成品方钢规格为230×230×6500mm，成品圆角方钢坯料所带圆角为R15～R30mm。
进一步的，所述锻造成型的终锻温度控制在不低于850℃，锻造所得毛坯锻材利用锻后余热代替正火，圆角方钢锻件空冷到500～600℃，装入缓冷坑缓冷，减少锻造应力，降低锻件硬度。
本发明的有益效果：
本发明结合精锻机设备特点、编程软件BarForge以及产品需求情况，提供了一种精锻机圆锤头锻造圆角方钢的成型方法。通过优化精锻机锻造程序工艺参数，锻造出品质高、尺寸精度高、组织致密均匀、表面质量好的圆角方钢坯料成品，将其用于锻造、轧制等热加工，能够避免产品产生折叠缺陷，提高产品合格率。
本发明解决了精锻机方锤头无法生产圆角方钢坯料的问题，利用圆锤头锻造出圆角方钢坯料，既满足产品要求，又节省更换锤头的作业时间，提高设备生产效率，便于灵活组织生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
实施例1
一种精锻机锻造圆角方钢成型方法，采用16MN卧式精锻机，自动控制用编程软件为BarForge，圆锤头型号为R120，钢坯用料为42CrMoA，重量为6.0吨，规格为
Figure BDA0002377152660000031
将连铸坯料装入燃气加热炉中加热，加热温度为1190～1210℃，保温时间6～8h，出炉钢坯空冷，坯料表面温度在1000～1050℃时开始锻造。本实施例加热工艺比正常钢坯提高加热温度20℃，延长保温时间2h，主要使钢坯高温均质化，降低成分偏析，同时为锻造焊合中心冶金缺陷做准备。
本实施例中精锻机采用锻造变形方式：圆→圆→圆→方，由钢坯至成品圆角方钢坯料的总锻比4.7，成品方钢尺寸按A＝(0.81～0.82)D计算，A为圆角方钢边长，D为成品前道次圆直径。
本实施例精锻机锻造成型使用圆锤头，圆锤头的锻造频率为180次/min。锻造成型共设计4个道次，第1～3道次以圆形变形为主，采用旋转进料，每道次进料速度V≤3.5m/min，精锻机一端夹头夹料推打时，另一端夹头速度要比推打端夹头速度快1.4～1.7倍，防止顶弯坯料。第1～3道次采用大压下量锻造，单道次压下量80～100mm；第1道次锻比控制在1.4，变形相对较小，主要焊合钢坯表面缺陷，提高钢坯塑性；第2～3道次锻比控制在1.6～1.7，压实钢坯内部组织，改善疏松、缩孔等缺陷，提高产品内在品质。
第4道次坯料由圆坯变形为成品圆角方钢坯料，该道次出成品，采用非旋转进料，非旋转道次进料速度V≤8m/min。第4道次的压下量为50～60mm，锻比控制在1.2，成品方钢规格为230×230×6500mm，成品圆角方钢坯料所带圆角为R15～R30mm。
第4道次锻造成型的终锻温度控制在不低于850℃，锻造所得毛坯锻材利用锻后余热代替正火，细化晶粒，圆角方钢锻件空冷到500～600℃，装入缓冷坑缓冷，减少锻造应力，降低锻件硬度，得到成品圆角方钢坯料。
本实施例利用精锻圆锤头的锻造特点，通过对精锻机锻造变形形式的策划，自带软件程序BarForge对工艺参数的设计，控制加热温度、锻造压下量、锻造比、终锻温度等参数，生产的42CrMoA圆角方钢，圆角控制R15～R30mm，检查高倍、低倍、尺寸等一次合格率达到100％，效果较好，产品质量达到标准要求，可实现批量生产。同时避免锻造方钢跟换锤头，缩短跟换锤头时间4～6小时，提高设备作业生产效率，同时便于生产组织。
实施例2
一种精锻机锻造圆角方钢成型方法，采用16MN卧式精锻机，自动控制用编程软件为BarForge，圆锤头型号为R120，钢坯用料为42CrMoA，重量为6.0吨，规格为
Figure BDA0002377152660000041
将连铸坯料装入燃气加热炉中加热，加热温度为1190～1210℃，保温时间6～8h，出炉钢坯空冷，坯料表面温度在1000～1050℃时开始锻造。
本实施例中精锻机采用锻造变形方式：圆→圆→圆→圆→方，由钢坯至成品圆角方钢坯料的总锻比4.7，成品方钢尺寸按A＝(0.81～0.82)D计算，A为圆角方钢边长，D为成品前道次圆直径。
本实施例精锻机锻造成型使用圆锤头，圆锤头的锻造频率为180次/min。
为使成品钢材最后在易于出料的一端出料，本实施例在第1道次后设置1次空载道次，用于控制成品钢材的出料方向。
本实施例锻造成型共设计5个道次，第1～4道次以圆形变形为主，采用旋转进料，单道次压下量80～100mm。
第1道次圆形坯料的直径为460.2mm，锻比为1.42834，推打端进料速度V＝2.8m/min，出料端的出料速度V＝4m/min；
第2道次为空载道次，推打端和出料端的进料/出料速度相同，均为15m/min；
第3道次圆形坯料的直径为365.2mm，锻比为1.58793，推打端进料速度V＝2.5m/min，出料端的出料速度V＝4m/min；
第4道次圆形坯料的直径为282.9mm，锻比为1.66646，推打端进料速度V＝2.4m/min，出料端的出料速度V＝4m/min；
第5道次坯料由圆坯变形为成品圆角方钢坯料，该道次出成品，采用非旋转进料，非旋转道次推打端进料速度V＝4.1m/min，出料端的出料速度V＝5m/min。第5道次的压下量为60mm，锻比控制在1.23243，成品方钢规格为230×230×6500mm，成品圆角方钢坯料所带圆角为R30mm。
第5道次锻造成型的终锻温度控制在不低于850℃，锻造所得毛坯锻材利用锻后余热代替正火，细化晶粒，圆角方钢锻件空冷到500～600℃，装入缓冷坑缓冷，减少锻造应力，降低锻件硬度，得到成品圆角方钢坯料。
本实施例利用精锻圆锤头的锻造特点，通过对精锻机锻造变形形式的策划，自带软件程序BarForge对工艺参数的设计，控制加热温度、锻造压下量、锻造比、终锻温度等参数，生产的42CrMoA圆角方钢，圆角控制R15～R30mm，检查高倍、低倍、尺寸等一次合格率达到100％，效果较好，产品质量达到标准要求，可实现批量生产。同时避免锻造方钢跟换锤头，缩短跟换锤头时间4～6小时，提高设备作业生产效率，同时便于生产组织。
实施例3
一种精锻机锻造圆角方钢成型方法，采用16MN卧式精锻机，自动控制用编程软件为BarForge，圆锤头型号为R120，钢坯用料为42CrMoA，重量为6.0吨，规格为
Figure BDA0002377152660000051
将连铸坯料装入燃气加热炉中加热，加热温度为1190～1210℃，保温时间6～8h，出炉钢坯空冷，坯料表面温度在1000～1050℃时开始锻造。
本实施例中精锻机采用锻造变形方式：圆→圆→圆→圆→方，由钢坯至成品圆角方钢坯料的总锻比4.7，成品方钢尺寸按A＝(0.81～0.82)D计算，A为圆角方钢边长，D为成品前道次圆直径。
本实施例精锻机锻造成型使用圆锤头，圆锤头的锻造频率为180次/min。
为使成品钢材最后在易于出料的一端出料，本实施例在第1道次后设置1次空载道次，用于控制成品钢材的出料方向。
本实施例锻造成型共设计5个道次，第1～4道次以圆形变形为主，采用旋转进料，单道次压下量90mm。
第1道次圆形坯料的直径为460.8mm，锻比为1.45734，推打端进料速度V＝3.0m/min，出料端的出料速度V＝5m/min；
第2道次为空载道次，推打端和出料端的进料/出料速度相同，均为15m/min；
第3道次圆形坯料的直径为363.2mm，锻比为1.58813，推打端进料速度V＝2.6m/min，出料端的出料速度V＝4.2m/min；
第4道次圆形坯料的直径为280.9mm，锻比为1.63246，推打端进料速度V＝2.5m/min，出料端的出料速度V＝4m/min；
第5道次坯料由圆坯变形为成品圆角方钢坯料，该道次出成品，采用非旋转进料，非旋转道次推打端进料速度V＝4.2m/min，出料端的出料速度V＝5.4m/min。第5道次的压下量为60mm，锻比控制在1.23643，成品方钢规格为230×230×6500mm，成品圆角方钢坯料所带圆角为R15mm。
第5道次锻造成型的终锻温度控制在不低于850℃，锻造所得毛坯锻材利用锻后余热代替正火，细化晶粒，圆角方钢锻件空冷到500～600℃，装入缓冷坑缓冷，减少锻造应力，降低锻件硬度，得到成品圆角方钢坯料。
实施例4
一种精锻机锻造圆角方钢成型方法，采用16MN卧式精锻机，自动控制用编程软件为BarForge，圆锤头型号为R120，钢坯用料为42CrMoA，重量为6.0吨，规格为
Figure BDA0002377152660000061
将连铸坯料装入燃气加热炉中加热，加热温度为1190～1210℃，保温时间6～8h，出炉钢坯空冷，坯料表面温度在1000～1050℃时开始锻造。
本实施例中精锻机采用锻造变形方式：圆→圆→圆→圆→方，由钢坯至成品圆角方钢坯料的总锻比4.7，成品方钢尺寸按A＝(0.81～0.82)D计算，A为圆角方钢边长，D为成品前道次圆直径。
本实施例精锻机锻造成型使用圆锤头，圆锤头的锻造频率为180次/min。
为使成品钢材最后在易于出料的一端出料，本实施例在第1道次后设置1次空载道次，用于控制成品钢材的出料方向。
本实施例锻造成型共设计5个道次，第1～4道次以圆形变形为主，采用旋转进料，单道次压下量100mm。
第1道次圆形坯料的直径为460.2mm，锻比为1.45344，推打端进料速度V＝3m/min，出料端的出料速度V＝5m/min；
第2道次为空载道次，推打端和出料端的进料/出料速度相同，均为15m/min；
第3道次圆形坯料的直径为360.8mm，锻比为1.56473，推打端进料速度V＝2.8m/min，出料端的出料速度V＝4.6m/min；
第4道次圆形坯料的直径为278.6mm，锻比为1.62686，推打端进料速度V＝2.6m/min，出料端的出料速度V＝4.4m/min；
第5道次坯料由圆坯变形为成品圆角方钢坯料，该道次出成品，采用非旋转进料，非旋转道次推打端进料速度V＝4.0m/min，出料端的出料速度V＝5m/min。第5道次的压下量为50mm，锻比控制在1.21623，成品方钢规格为230×230×6500mm，成品圆角方钢坯料所带圆角为R20mm。
第5道次锻造成型的终锻温度控制在不低于850℃，锻造所得毛坯锻材利用锻后余热代替正火，细化晶粒，圆角方钢锻件空冷到500～600℃，装入缓冷坑缓冷，减少锻造应力，降低锻件硬度，得到成品圆角方钢坯料。
取实施例2和常规轧制工艺生产的圆角方钢，检测其一般疏松、中心疏松、锭型偏析及超声波探伤，结果如表1所示：
表1
Figure BDA0002377152660000071
由表1中数据对比可以看出，本发明提供的精锻机锻造圆角方钢成型方法生产的圆角方钢的质量与常规轧制工艺制备的圆角方钢相比具有显著提高，其中一般疏松由1.5提高到1.0、中心疏松由1.5提高到1.0、锭型偏析由2.0提高1.0，超声波探伤缺陷当量单点≤φ2mm，圆角角度也降低至15°。
这说明本实施例利用精锻圆锤头的锻造特点，通过对精锻机锻造变形形式的策划，自带软件程序BarForge对工艺参数的设计，控制加热温度、锻造压下量、锻造比、终锻温度等参数，生产的42CrMoA圆角方钢，圆角控制R15～R30mm，能够获得质量得到显著提高的圆角方钢。

Claims (10)

1.一种精锻机锻造圆角方钢成型方法，其特征在于，锻造成型使用圆锤头，共设计4个道次，第1～3道次以圆形变形为主，第4道次坯料由圆坯变形为成品圆角方钢坯料。
2.根据权利要求1所述一种精锻机锻造圆角方钢成型方法，其特征在于，锻造成型前对坯料进行加热，加热温度为1190～1210℃，保温时间6～8h，出炉钢坯空冷，坯料表面温度在1000～1050℃时开始锻造。
3.根据权利要求1或2所述一种精锻机锻造圆角方钢成型方法，其特征在于，所述精锻机为16MN卧式精锻机，自动控制用编程软件为BarForge，圆锤头型号为R120。
4.根据权利要求3所述一种精锻机锻造圆角方钢成型方法，其特征在于，所述第1～3道次采用旋转进料，每道次进料速度V≤3.5m/min，第4道次采用非旋转进料，非旋转道次进料速度V≤8m/min。
5.根据权利要求4所述一种精锻机锻造圆角方钢成型方法，其特征在于，所述锻造成型过程中圆锤头的锻造频率为180次/min。
6.根据权利要求5所述一种精锻机锻造圆角方钢成型方法，其特征在于，所述锻造成型过程中由钢坯至成品圆角方钢坯料的总锻比为4.7。
7.根据权利要求6所述一种精锻机锻造圆角方钢成型方法，其特征在于，所述第1～3道次采用大压下量锻造，单道次压下量80～100mm；锻比控制在1.4～1.7。
8.根据权利要求7所述一种精锻机锻造圆角方钢成型方法，其特征在于，所述第1道次锻比控制在1.4，所述第2道次和第3道次锻比均控制在1.6～1.7。
9.根据权利要求8所述一种精锻机锻造圆角方钢成型方法，其特征在于，所述第4道次压下量为50～60mm，锻比控制在1.2，成品圆角方钢坯料所带圆角为R15～R30mm。
10.根据权利要求9所述一种精锻机锻造圆角方钢成型方法，其特征在于，所述锻造成型的终锻温度控制在不低于850℃，锻造所得毛坯锻材利用锻后余热代替正火，圆角方钢锻件空冷到500～600℃，装入缓冷坑缓冷，减少锻造应力，降低锻件硬度。
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