CN111167983B - 具有中心孔且带锥面的大型饼类锻件的锻造工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有中心孔且带锥面的大型饼类锻件的锻造工艺，包括：钢锭预加热，将钢锭加热至1220～1260℃，保温后出炉锻造；第一火锻造，将钢锭拔长至圆柱体形状，切除冒口端及水口端进行下料，得到圆柱形坯料；第一次加热，将圆柱形坯料装炉加热至1220～1260℃后保温；第二火锻造，将圆柱形坯料镦粗、冲孔，得到带孔圆盘状锻件；第二次加热，将带孔圆盘状锻件装炉加热至1050～1100℃后保温；第三火锻造，将带孔圆盘状锻件放置在锻造平台上，用平砧将带孔圆盘状锻件沿着端面依次碾压出n个台阶面，形成锻件外圆锥面；第三次加热，将经过第三火锻造后的锻件装炉加热加热至1050±20℃后保温；第四火锻造，用平砧将锻件的底端碾压形成法兰部分。

Description

具有中心孔且带锥面的大型饼类锻件的锻造工艺
技术领域
本发明属于锻造技术领域，更具体地涉及一种具有中心孔且带锥面的大型饼类锻件的锻造工艺。
背景技术
具有中心孔且带锥面的饼类锻件，特别是外径在4000～6000mm、高度在500～700mm的大型锻件，需在万吨锻造压机上整体锻造而成，现有技术中的锻造方法是将具有中心孔且带锥面的大型饼类锻件的毛坯锻造成带孔的圆盘，然后机加工出外圆锥面。这种常规的锻造方法所用钢锭的重量大，机加工所需周期很长，制造成本非常高，而且机加工时将金属纤维切断将会造成锻件的力学性能和使用性能降低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提出一种具有中心孔且带锥面的大型饼类锻件的锻造工艺，以降低锻造所用的钢锭，减少机加工所需的周期，有效降低锻件的制造成本，同时通过锻造工艺直接形成外圆锥面，确保锻件的金属纤维流向在机加工时不受破坏，从而提高其使用性能。
为此，本发明提供的具有中心孔且带锥面的大型饼类锻件的锻造工艺包括以下步骤：
钢锭预加热，将钢锭加热至1220～1260℃，保温后出炉锻造；
第一火锻造，将钢锭拔长至圆柱体形状，切除冒口端及水口端进行下料，得到圆柱形坯料；
第一次加热，将圆柱形坯料装炉加热至1220～1260℃后保温；
第二火锻造，将圆柱形坯料镦粗、冲孔，得到带孔圆盘状锻件；
第二次加热，将带孔圆盘状锻件装炉加热至1050～1100℃后保温；
第三火锻造，将带孔圆盘状锻件放置在锻造平台上，用平砧将带孔圆盘状锻件沿着端面依次碾压出n个台阶面，形成锻件外圆锥面；
第三次加热，将经过第三火锻造后的锻件装炉加热加热至1050±20℃后保温；
第四火锻造，用平砧将锻件的底端碾压形成法兰部分。
优选地，在上述具有中心孔且带锥面的大型饼类锻件的锻造工艺中，钢锭预加热步骤中保温时间按(K1×D1)/100计算，单位为小时，K1取0.6～0.8，D1＝(D+d)/2，D为钢锭大端直径，d为钢锭小端直径，单位为mm；第一次加热步骤中保温时间按(K2×D2)/100计算，单位为小时，K2取1.8～2.0，D2为圆柱形坯料的直径，单位为mm；第二次加热步骤中保温时间按(K3×H3)/100计算，单位为小时，K3取1.2～1.5，H3为带孔圆盘状锻件的高度，单位为mm；第三次加热步骤中保温时间按(K4×H3)/100计算，单位为小时，K4取1.0～1.2。
优选地，在上述具有中心孔且带锥面的大型饼类锻件的锻造工艺中，第一火锻造步骤中所得的圆柱形坯料的长度与直径之比为控制为2；第二火锻造步骤中所得的带孔圆盘状锻件的高度与直径之比控制在0.15～0.6。
作为一种具体实施方式，在上述具有中心孔且带锥面的大型饼类锻件的锻造工艺中，在第三火锻造步骤中，在锻造每个台阶面时，锻造送进量控制为L，压下量控制为2LH4/(D6-D5)，锻件的旋转角度控制在30～60°之间，其中，L取50～100mm，H4为由n个台阶面形成的锻件外圆锥面的高度，D5为锻件外圆锥面的上端面直径，D6为锻件外圆锥面的下端面直径，H4、D5、D6单位相同。
作为一种具体实施方式，在上述具有中心孔且带锥面的大型饼类锻件的锻造工艺中，在第四火锻造步骤中，压下量控制为≤0.2H5，锻件旋转角度控制在20～30°，其中H5为锻件法兰部分的高度。
优选地，在上述具有中心孔且带锥面的大型饼类锻件的锻造工艺中，在第四火锻造步骤之后还包括精整步骤，在精整步骤中按照产品规格要求对锻件进行精整。
优选地，在上述具有中心孔且带锥面的大型饼类锻件的锻造工艺中，在钢锭预加热步骤之前还包括钢锭制备步骤，在钢锭制备步骤中，采用碱性电炉冶炼+钢包精炼+真空除气+真空碳脱氧方法制备材料为30Cr2Ni2Mo的钢锭原材料，待钢锭温度降至700±10℃热运到锻造车间并保温5～8小时。
优选地，在上述具有中心孔且带锥面的大型饼类锻件的锻造工艺中，钢锭预加热、第一次加热、第二次加热和第三次加热中的加热均以60～80℃/小时的速率进行。
利用本发明的具有中心孔且带锥面的大型饼类锻件的锻造工艺，降低了锻造所用的钢锭重量，无需对锻件进行机加工，减少制造周期，降低了制造成本，同时锻件外圆锥面是直接锻造形成，因而确保锻件金属纤维流向不受破坏，提高了锻件的力学性能和使用性能。
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1是本发明的具有中心孔且带锥面的大型饼类锻件的锻造工艺所用的原材料钢锭示意图；
图2是本发明的具有中心孔且带锥面的大型饼类锻件的锻造工艺第一火锻造步骤中下料示意图；
图3是本发明的具有中心孔且带锥面的大型饼类锻件的锻造工艺第二火锻造步骤中镦粗、冲孔示意图；
图4是本发明的具有中心孔且带锥面的大型饼类锻件的锻造工艺第三火锻造和第四火锻造步骤中锻件外圆锥面和法兰部分成形示意图。
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。
本发明的具有中心孔且带锥面的大型饼类锻件的锻造工艺可以适用于锻造外径4000～6000mm、高度500～700mm的大型饼类锻件，包括以下步骤：
钢锭预加热，将钢锭加热至1220～1260℃后保温，保温时间按(K1×D1)/100计算，单位为小时，其中K1取0.6～0.8，D1为钢锭的平均直径，单位为mm，即D1＝(D+d)/2，如图1所示，D为钢锭大端直径，d为钢锭小端直径；
第一火锻造，将钢锭拔长至圆柱体形状，切除冒口端及水口端进行下料，所得的圆柱形坯料的长度与直径之比为控制为2，即L2/D2＝2，其中，如图2所示，L2为圆柱形坯料的长度，D2为圆柱形坯料的直径；
第一次加热，将圆柱形坯料装炉加热，加热至1220～1260℃后保温，保温时间按(K2×D2)/100计算，单位为小时，其中K2取1.8～2.0，D2单位为mm；
第二火锻造，将圆柱形坯料镦粗、冲孔，得到带孔圆盘状锻件，带孔圆盘状锻件的高度与直径之比即H3/D3控制在0.15～0.6，其中，如图3所示，H3为带孔圆盘状锻件的高度，D3为带孔圆盘状锻件的外圆直径，D4为带孔圆盘状锻件的中心孔直径；
第二次加热，将带孔圆盘状锻件装炉加热，加热至1050～1100℃后保温，保温时间按(K3×H3)/100计算，单位为小时，其中K3取1.2～1.5，H3单位为mm；
第三火锻造，将带孔圆盘状锻件放置在锻造平台上，用平砧将带孔圆盘状锻件沿着端面依次碾压出n个台阶面S1、S2、……、Sn-1、Sn，由此锻造出由n个台阶面S1、S2、……、Sn-1、Sn形成的锻件外圆锥面，参见图4；
第三次加热，将经过第三火锻造后的锻件装炉加热，加热至1050±20℃后保温，保温时间按(K4×H3)/100计算，单位为小时，其中K4取1.0～1.2；
第四火锻造，用平砧将锻件的底端碾压形成法兰部分F，参见图4。
精整，按照产品规格要求对锻件进行精整，产品成型。
实施例1
在本发明的具有中心孔且带锥面的大型饼类锻件的锻造工艺的实施例1中，首先在钢锭预加热步骤之前，进行作为原材料的钢锭的制备。具体而言，采用碱性电炉冶炼+钢包精炼+真空除气+真空碳脱氧方法制备材料为30Cr2Ni2Mo的钢锭作为本发明的具有中心孔且带锥面的大型饼类锻件的锻造工艺的原材料，钢锭示意图参见图1。钢锭脱模后，待钢锭温度降至700±10℃热运到锻造车间，并保温5～8小时。
实施例1的具有中心孔且带锥面的大型饼类锻件的锻造工艺包括如下步骤：
钢锭预加热，以60～80℃/小时的速率将钢锭加热至1220～1260℃后保温，保温时间按(K1×D1)/100计算，单位为小时，其中K1取0.6～0.8，D1为钢锭的平均直径，单位为mm，即D1＝(D+d)/2；
第一火锻造，在12500吨自由锻造压机上，对钢锭进行压钳把、微倒棱，将钢锭拔长至圆柱体形状，切除冒口端及水口端进行下料，下料示意图参见图2，所得的圆柱形坯料的长度与直径之比为控制2，即L2/D2＝2；
第一次加热，，以60～80℃/小时的速率将圆柱形坯料装炉加热至1220～1260℃后保温，保温时间按(K2×D2)/100计算，单位为小时，其中K2取1.8～2.0；
第二火锻造，将圆柱形坯料镦粗、冲孔，得到带孔圆盘状锻件，带孔圆盘状锻件的高度与直径之比即H3/D3控制在0.15～0.6，镦粗、冲孔示意图参见图3；
第二次加热，以60～80℃/小时的速率将带孔圆盘状锻件装炉加热至1050～1100℃后保温，保温时间按(K3×H3)/100计算，单位为小时，其中K3取1.2～1.5；
第三火锻造，将带孔圆盘状锻件放置在锻造平台上，用平砧将带孔圆盘状锻件沿着端面依次碾压出n个台阶面S1、S2、……、Sn-1、Sn，由此锻造出由n个台阶面S1、S2、……、Sn-1、Sn形成的锻件外圆锥面；
第三次加热，以60～80℃/小时的速率将经过第三火锻造后的锻件装炉加热至1050±20℃后保温，保温时间按(K4×H3)/100计算，单位为小时，其中K4取1.0～1.2；
第四火锻造，将第三次加热后的锻件放置在锻造平台上，用平砧将锻件的底端碾压形成法兰部分F；
精整，按照产品规格要求对锻件进行精整，产品成型。
在上述实施例1的第三火锻造步骤中，在锻造每个台阶面时，锻造送进量控制为L，压下量控制为2LH4/(D6-D5)，锻件的旋转角度控制在30～60°之间，其中，L取50～100mm，H4为由n个台阶面S1、S2、……、Sn-1、Sn形成的锻件外圆锥面的高度，D5为锻件外圆锥面的上端面直径，D6为锻件外圆锥面的下端面直径，H4、D5、D6单位相同。台阶面成形示意图参见图4。
在上述实施例1的第四火锻造步骤中，压下量控制为≤0.2H5，锻件旋转角度控制在20～30°，其中H5为锻件法兰部分F的高度，法兰部分成形示意图参见图4。
与现有技术相比，本发明的具有中心孔且带锥面的大型饼类锻件的锻造工艺具有以下优点：(1)传统的锻造方法是将具有中心孔且带锥面的大型饼类锻件的毛坯锻造成带孔的圆盘，锻造时需要增加钢锭重量，而本发明的锻造工艺中则是直接锻造形成外圆锥面，由此降低了锻造所用的钢锭重量，无需制作锻造所用胎模具，降低了制造成本；(2)传统的锻造方法是将具有中心孔且带锥面的大型饼类锻件的毛坯锻造成带孔的圆盘，然后机加工出外圆锥面，机加工时切断了锻件的金属纤维，这将会造成锻件的力学性能和使用性能的降低，同时增加了制造周期，提高了制造成本，而本发明的锻造工艺中则是直接锻造形成外圆锥面，由此无需对锻件进行机加工，减少制造周期，降低制造成本，同时锻件外圆锥面是直接锻造形成，确保锻件金属纤维流向不受破坏，提高了锻件的力学性能和使用性能。
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 (4)

1.一种具有中心孔且带锥面的大型饼类锻件的锻造工艺，其特征在于，所述大型饼类锻件的外径为4000～6000mm、高度为500～700mm，所述锻造工艺包括以下步骤：
钢锭预加热，将钢锭加热至1220～1260℃，保温后出炉锻造；
第一火锻造，将钢锭拔长至圆柱体形状，切除冒口端及水口端进行下料，得到圆柱形坯料；
第一次加热，将圆柱形坯料装炉加热至1220～1260℃后保温；
第二火锻造，将圆柱形坯料镦粗、冲孔，得到带孔圆盘状锻件；
第二次加热，将带孔圆盘状锻件装炉加热至1050～1100℃后保温；
第三火锻造，将带孔圆盘状锻件放置在锻造平台上，用平砧将带孔圆盘状锻件沿着端面依次碾压出n个台阶面，形成锻件外圆锥面；
第三次加热，将经过第三火锻造后的锻件装炉加热至1050±20℃后保温；
第四火锻造，用平砧将锻件的底端碾压形成法兰部分；
其中，钢锭预加热步骤中保温时间按(K1×D1)/100计算，单位为小时，K1取0.6～0.8，D1＝(D+d)/2，D为钢锭大端直径，d为钢锭小端直径，单位为mm；第一次加热步骤中保温时间按(K2×D2)/100计算，单位为小时，K2取1.8～2.0，D2为圆柱形坯料的直径，单位为mm；第二次加热步骤中保温时间按(K3×H3)/100计算，单位为小时，K3取1.2～1.5，H3为带孔圆盘状锻件的高度，单位为mm；第三次加热步骤中保温时间按(K4×H3)/100计算，单位为小时，K4取1.0～1.2；
其中，第一火锻造步骤中所得的圆柱形坯料的长度与直径之比为控制为2，第二火锻造步骤中所得的带孔圆盘状锻件的高度与直径之比控制在0.15～0.6；
其中，在第三火锻造步骤中，在锻造每个台阶面时，锻造送进量控制为L，压下量控制为2LH4/(D6-D5)，锻件的旋转角度控制在30～60°之间，其中，L取50～100mm，H4为由n个台阶面形成的锻件外圆锥面的高度，D5为锻件外圆锥面的上端面直径，D6为锻件外圆锥面的下端面直径，H4、D5、D6单位相同；
其中，在第四火锻造步骤中，压下量控制为≤0.2H5，锻件旋转角度控制在20～30°，其中H5为锻件法兰部分的高度。
2.如权利要求1所述的具有中心孔且带锥面的大型饼类锻件的锻造工艺，其特征在于，在第四火锻造步骤之后还包括精整步骤，在精整步骤中按照产品规格要求对锻件进行精整。
3.如权利要求1所述的具有中心孔且带锥面的大型饼类锻件的锻造工艺，其特征在于，在钢锭预加热步骤之前还包括钢锭制备步骤，在钢锭制备步骤中，采用碱性电炉冶炼+钢包精炼+真空除气+真空碳脱氧方法制备材料为30Cr2Ni2Mo的钢锭原材料，待钢锭温度降至700±10℃热运到锻造车间并保温5～8小时。
4.如权利要求1所述的具有中心孔且带锥面的大型饼类锻件的锻造工艺，其特征在于，钢锭预加热、第一次加热、第二次加热和第三次加热中的加热均以60～80℃/小时的速率进行。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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