CN111167984B - 一种利用圆弧砧锻造扇形板的锻造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用圆弧砧锻造扇形板的锻造方法，属于材料加工领域。为解决现有平砧锻造方法操作难度大，平砧锻造余量大的问题，本发明提供了一种利用圆弧砧锻造扇形板的锻造方法包括：将钢锭装入燃气加热炉中加热，加热到一定温度后并保温一段时间使钢锭温度均匀；钢锭压钳口、倒棱、去锭尾，返炉加热，利用镦粗平台进行镦粗；采用上平、下V型砧子，将镦粗后的钢锭进行拔长；按工艺要求用圆弧砧座和圆弧砧子进行锻造，最终锻造成品；对所得锻造成品进行机械加工，获得扇形板成品。将其应用于扇形板生产中，可达到提高产品内在质量，提高工件硬度，操作简单，保护设备，减少锻件毛坯工艺重量，降低制造成本，实现批量生产的效果。

Description

一种利用圆弧砧锻造扇形板的锻造方法

技术领域

本发明属于材料加工领域，尤其涉及一种利用圆弧砧锻造扇形板的锻造方法。

背景技术

扇形板是卷取机的关键部件，不但承受拉、压、剪切、弯曲、扭转等交变复合作用力，同时扇形板直接与带钢相接触，直接影响带钢卷取的质量，因此扇形板锻件的质量对产品的性能起着至关重要的作用。目前国内扇形板锻件的生产技术方案是将采用钢锭进行加热、锻造后进行正火、退火处理。其中扇形板的锻造过程采用钢锭锻造，第一火压钳口、去锭底、镦粗；第二火拔长成方下料；第三火继续拔长成方至∮645mm并用三角压刻；第四火用窄砧子按下料图拔长至尺寸∮2330mm，精整其余各部至尺寸出成品。该成型方法主要存在的问题是下料与压料操作繁琐，其次利用操作机夹持曲拐处时容易夹出凹坑，以及极易损坏钳口液压系统，对设备危害比较大。现有技术不但操作难度大，对工人技术要求高，而且圆弧处锻成方形锻造余量大。

发明内容

为解决现有平砧锻造方法操作难度大，平砧锻造余量大的问题，本发明提供了一种利用圆弧砧锻造扇形板的锻造方法。本发明的技术方案：一种利用圆弧砧锻造扇形板的锻造方法，步骤如下：步骤一、将钢锭装入燃气加热炉中加热，加热到一定温度后保温一段时间使钢锭温度均匀；

步骤二、钢锭压钳口、倒棱、去锭尾，返炉加热；

步骤三、利用镦粗平台进行镦粗；

步骤四、采用上平、下V型砧子，将镦粗后的钢锭进行拔长；

步骤五、按工艺要求用圆弧砧座和圆弧砧子对拔长后的钢锭进行锻造，获得毛坯锻件后对其进行热处理加工，最终获得锻造成品；

步骤六、对步骤五所得锻造成品进行机械加工，获得扇形板成品。

进一步的，步骤一中加热温度为1180～1200℃，保温时间为6～10小时。

进一步的，步骤二中返炉加热温度不小于850℃。

进一步的，步骤三中镦粗比为1.5～2。

进一步的，步骤四所述上平、下V型砧子的V型角度为120°。

进一步的，步骤四中拔长前坯料返炉加热2.5～3小时，加热温度为1180～1200℃，相对送进量每次250～375mm，拔长单次压下量为120～150mm，拔长锻造比为不小于2。

进一步的，步骤五所述圆弧砧座和圆弧砧子的圆弧倒角半径为50mm，内圆弧半径为395mm。

进一步的，步骤五锻造过程的相对送进量每次250～375mm，压下量为120～150mm，出炉锻造温度为1180～1200℃，锻造比为1.7，保温时间为1.5小时。

进一步的，步骤五锻造后的毛坯锻件空冷到500～600℃装入热处理炉正火，正火温度1050±10℃，保温时间为4～5h。

进一步的，步骤六中机械加工工艺为先采用龙门铣在距离锻造成品端头一定距离的圆弧面铣出一个80mm的带锯的宽度，在距离锻造成品另一头一定距离的相对圆弧面同样铣出一个80mm的带锯的宽度，用立锯分别沿两处带锯位置径向垂直进行切割，立锯切割深度为锻造成品直径的1/2，再用卧锯沿轴向自立锯切割终点横向切割至另一端立锯切割终点，将锻件分成两支扇形板。

本发明的有益效果：

(1)通过镦粗变形，增加镦粗比，将镦粗比控制在(1.5～1.7)，有效破坏钢锭中存在的正负偏析；通过单次压下量为120～150mm，坯料返炉加热2.5～3小时，使得拔长锻造比达到不小于2，改善钢锭内部疏松，使内部疏松度控制在0.5～1级。进一步提高产品内在质量，提高工件硬度。

(2)通过改变锻造成型工艺、制作特殊工具，改变锻造方法，提高扇形板锻件一次合格率和质量，减少扇形板圆弧锻造余量，使扇形板一次合格率达到95％以上，使锻件金属流线更好，操作简单，保护设备。

(3)用上述工艺方法，通过对锻造变形工艺的设计，锻造成品时只需注意成品的直线度，与长度即可，不需要下料、压台等繁琐步骤，以此工艺为例与原工艺相比原料量节省最少2.4吨(2件)，减少锻件毛坯工艺重量，降低制造成本，实现批量生产。

附图说明

图1为实施例1制备的扇形板的主视图；

图2为实施例1制备扇形板的左视图；

图3为上平、下V型砧子的结构示意图；

图4为圆弧砧子和圆弧砧座的结构示意图；

图5为实施例1锻造所得毛坯成品的结构示意图；

图6是为实施例1制备的毛坯锻件正火前放大100X的金相显微照片；

图7是为实施例1制备的毛坯锻件正火后放大100X的金相显微照片；

图中，1、扇形板的主视图；2、扇形板的左视图；3、上平、下V型砧子；4、圆弧砧子；5、圆弧砧座；6、毛坯锻件。

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

本实施例以2Cr12NiMoWVE扇形板锻造方法为例，采用30MN水压机锻造，钢锭重量4.99吨，具体步骤：钢锭加热→压钳口→倒棱→去锭底→镦粗→拔长圆形坯料→用专用圆弧砧座与砧子进行半模锻→精整各部位至成品尺寸→探伤→取样→热处理→检验性能。

实施例1

具体锻造方法步骤如下：

步骤一、将钢锭装入燃气加热炉中加热，加热温度1180℃，保温时间8小时，钢锭温度均匀；

步骤二、钢锭压钳口、倒棱、去锭尾，返炉加热，加热温度为1180℃；

步骤三、利用镦粗平台进行镦粗，镦粗至φ1000mm，镦粗比为1.5；

步骤四、采用上平、下V型砧子，将镦粗后的钢锭进行拔长至∮600mm，下料长度为1750mm，相对送进量每次300mm，单次压下量为120mm，坯料返炉加热2.5～3小时，加热温度为，拔长锻造比为2；

步骤五、利用特制的圆弧砧座和圆弧砧子进行锻造，相对送进量每次300mm，下压量每次为120mm，出炉锻造温度1180℃锻比(压缩比)为1.7，保温时间为1.5小时，最后精整至毛坯尺寸。锻造后的毛坯锻件空冷到500～600℃装入热处理炉正火，正火温度1050±10℃，保温时间为4～5h，最终获得锻造成品；

步骤六、对步骤五所得锻造成品进行机械加工，获得扇形板成品。先采用龙门铣在距离锻造成品端头一定距离的圆弧面铣出一个80mm的带锯的宽度，在距离锻造成品另一头一定距离的相对圆弧面同样铣出一个80mm的带锯的宽度，用立锯分别沿两处带锯位置径向垂直进行切割，立锯切割深度为锻造成品直径的1/2，再用卧锯沿轴向自立锯切割终点横向切割至另一端立锯切割终点，将锻件分成两支扇形板。

将所得扇形板两端头处分别纵向取200mm试样，进行探伤及力学性能检测，结果见表1。

实施例2

具体锻造方法步骤如下：

步骤一到步骤三与实施例1相同，步骤四与步骤五中除单次压下量为130mm以外，其他工艺与实施例1均相同，步骤六与实施例1相同。

将所得扇形板两端头处分别纵向取200mm试样，进行探伤及力学性能检测，结果见表1。

实施例3

步骤一到步骤三与实施例1相同，步骤四与步骤五中除单次压下量为150mm以外，其他工艺与实施例1均相同，步骤六与实施例1相同。

将所得扇形板两端头处分别纵向取200mm试样，进行探伤及力学性能检测，结果见表1。

对比例1

采用平砧锻造工艺，以与本实施例1相同的热处理加工方法获得平砧锻造扇形板，将平砧锻造扇形板两端头处分别纵向取200mm试样，进行探伤及力学性能检测，结果见表1。

表1力学性能检测结果：

锻造方式

锻比

探伤

抗拉(Mpa)

屈服(Mpa)

冲击aku

硬度(HB)

实施例1(头)

4.7

Φ2-Φ3

930

762

63/58/65

265/270/273

实施例1(尾)

4.7

Φ2-Φ3

942

770

63/58/65

271/274/273

实施例2(头)

4.7

Φ2-Φ3

935

768

62/60/65

268/270/275

实施例2(尾)

4.7

Φ2-Φ3

940

774

63/60/66

265/272/274

实施例3(头)

4.7

Φ2-Φ3

936

764

61/56/65

267/271/276

实施例3(尾)

4.7

Φ2-Φ3

938

772

63/58/645

272/276/273

对比例1(头)

6.6

Φ2-Φ3

960

789

47/42/40

277/270/268

对比例1(尾)

6.6

Φ2-Φ3

964

799

42/45/39

275/275/263

通过表1数据对比可以看出在锻比相差不大的情况下，同一热处理制度采用平砧的大台和采用圆弧砧下强度、硬度，塑性相差不大，但是采用平砧锻造的小台冲击与圆弧砧座锻造时有明显差异，这是因为平砧锻造时锻比过大导致轻微各向异性，致使扇形板塑性降低，使扇形板头尾部塑性存在一定的差异，而采用圆弧砧锻造不会发生头尾部存在差异的现象。

钢锭通过步骤三镦粗变形工艺可有效破坏钢锭中存在的正负偏析，使偏析为0。通过步骤四拔长至∮600mm可为下一步骤锻造预留锻比1.7，以此避免返炉后下火次锻造时因为终锻温度过高、锻比过小而导致得粗晶现象。合理控制终锻温度，还可利用余热空冷正火。同时600mm直径和下料长度1750mm便于设备操作。在达到终锻温度附近时，两相区已产生裂纹，返炉保温至物料完全转化为奥氏体出炉继续锻造，本工序拔长锻造比为2，可以有效焊合并改善钢锭内部疏松的缺陷，疏松达到0.5～1级，进一步提高产品内在质量。由图6所示金相显微照片可以观察出正火前晶粒度为90％7级及10％5级；由图7所示金相显微照片可以观察出正火后晶粒度为100％，由此可知此热处理方式可细化晶粒，去氢球化退火，减少锻造应力，降低锻件硬度，利于后续加工。

通过改变锻造成型工艺、制作特殊工具，改变锻造方法，提高扇形板锻件一次合格率和质量，减少扇形板圆弧锻造余量，使扇形板一次合格率达到95％以上，使锻件金属流线更好，操作简单，保护设备。用上述工艺方法，通过对锻造变形工艺的设计，锻造成品时只需注意成品的直线度，与长度即可，不需要下料、压台等繁琐步骤，以此工艺为例与原工艺相比原料量节省最少2.4吨(2件)，减少锻件毛坯工艺重量，降低制造成本，实现批量生产。

Claims (5)

1.一种利用圆弧砧锻造扇形板的锻造方法，其特征在于步骤如下：

步骤一、将钢锭装入燃气加热炉中加热，加热到一定温度后保温一段时间使钢锭温度均匀；

步骤二、钢锭压钳口、倒棱、去锭尾，返炉加热；

步骤三、利用镦粗平台进行镦粗，镦粗比为1.5；

步骤四、采用上平、下V型砧子，将镦粗后的钢锭拔长至Φ600mm，拔长单次压下量为120～150mm，拔长锻造比不小于2；所述上平、下V型砧子的V型角度为120°；

步骤五、按工艺要求用圆弧砧座和圆弧砧子对拔长后的钢锭进行锻造，所述圆弧砧座和圆弧砧子的圆弧倒角半径均为50mm，内圆弧半径均为395mm；锻造过程的相对送进量每次250～375mm，出炉锻造温度为1180～1200℃，保温时间为1.5小时，压下量为120～150mm，锻造比为1.7，获得毛坯锻件后对其进行热处理加工，最终获得锻造成品；

步骤六、对步骤五所得锻造成品进行机械加工，先采用龙门铣在距离锻造成品端头一定距离的圆弧面铣出一个80mm的带锯的宽度，在距离锻造成品另一头一定距离的相对圆弧面同样铣出一个80mm的带锯的宽度，用立锯分别沿两处带锯位置径向垂直进行切割，立锯切割深度为锻造成品直径的1/2，再用卧锯沿轴向自立锯切割终点横向切割至另一端立锯切割终点，将锻件分成两支扇形板，获得扇形板成品。

2.根据权利要求1所述一种利用圆弧砧锻造扇形板的锻造方法，其特征在于步骤一中加热温度为1180～1200℃，保温时间为6～10小时。

3.根据权利要求1所述一种利用圆弧砧锻造扇形板的锻造方法，其特征在于步骤二中返炉加热温度不小于850℃。

4.根据权利要求1所述一种利用圆弧砧锻造扇形板的锻造方法，其特征在于步骤四中拔长前坯料返炉加热2.5～3小时，加热温度为1180～1200℃，相对送进量每次250～375mm。

5.根据权利要求1所述一种利用圆弧砧锻造扇形板的锻造方法，其特征在于步骤五锻造后的毛坯锻件空冷到500～600℃装入热处理炉正火，正火温度1050±10℃，保温时间为4～5h。

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