CN111167986A - 一种利用径锻机改善辊坯网状的锻造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用径锻机改善辊坯网状级别的锻造方法，属于冶金机械制造技术领域。为解决现有改善网状方法成本高、生产周期长、锻造精度受限的问题，本发明提供了一种利用径锻机改善辊坯网状级别的锻造方法包括：坯料加热至一定温度后镦粗、拔长，将所得坯料热转至径锻机锻造区域并保证坯料表面温度控制在900～920℃，利用径锻机依次进行辊身锻造道次、A侧辊颈锻造道次、B侧辊颈锻造道次和精整锻造道次，精整前空冷一定时间以将锻造温度控制在终锻温度850±10℃的下限，按变形率87.3％控制精整锻造道次的压下量将坯料锻至成品。将其应用于辊坯制造生产中，可在达到改善网状的目的的同时，达到降低成本、可批量生产等效果。

Description

一种利用径锻机改善辊坯网状的锻造方法
技术领域
本发明属于冶金机械制造技术领域，尤其涉及一种利用径锻机改善辊坯网状的锻造方法。
背景技术
长期以来，困扰各大辊坯生产厂的网状碳化物超标的问题一直存在，已成为继超声波探伤超标外第二大棘手问题，过重的网状碳化物会在后续使用过程中作为一种疲劳裂纹源存在，在轧机使用过程中随时可能出现剥落、抱辊等事故，更会给整条轧机生产线带来难易估量的损失。目前可通过两次正火，通过再增加一次正火进一步降低网状级别，但方法对成本和生产周期影响很大，实际生产中很少采用。也可通过加大最后一火锻比，通过较低的终锻温度来控制网状级别，但采用传统的快锻机、水压机进行锻造，由于锻造频次低、锻造精度受限，在同等的锻造时间内锻造的最后火次变形量调整程度有限，会造成终锻温度散差较大，不便于统一操作，同时过低的温度还会引起表面裂纹给后续的热处理及加工带来不便，严重者会导致锻造内裂致使整支轧辊报废，存在较大程度的不稳定性，超标几率也会大大增加。同时在相同的锻造时间内，可用于调整工艺的时间很少，生产过程中挽救困难。
发明内容
为解决现有改善网状方法成本高、生产周期长、锻造精度受限的问题，本发明提供了一种利用径锻机改善辊坯网状的锻造方法，步骤如下：坯料加热至一定温度后依次进行镦粗、拔长处理，将处理所得坯料热转至径锻机锻造区域并保证坯料表面温度控制在900～920℃，利用径锻机依次进行辊身锻造道次、A侧辊颈锻造道次、B侧辊颈锻造道次和精整锻造道次，精整锻造道次前空冷一定时间以将锻造温度控制在终锻温度850±10℃的下限，按变形率87.3％控制精整锻造道次的压下量将坯料锻至成品。
进一步的，所述坯料加热为将坯料加热至1190～1210℃并保温14～18h，镦粗前将加热温度提升至1210～1230℃并保温2～3h。
进一步的，所述径锻机为16MN径锻机，自动控制用编程软件为BarForge，锤头型号为R120。
进一步的，所述锤头锻造频率为180次/min。
进一步的，所述辊身锻造道次包括两个锻造道次，第一道次的压下量为35mm，进料速度3.5m/min，出料速度4.0m/min，第二道次的压下量为5mm，进料速度3.4m/min，出料速度3.5m/min。
进一步的，所述A侧辊颈锻造道次和B侧辊颈锻造道次均包括三个锻造道次，第一道次和第二道次的压下量均为60mm，第三道次的压下量为55mm，三个锻造道次的进料速度和出料速度均为3m/min。
进一步的，所述精整锻造道次前空冷时间为30～120秒。
进一步的，所述精整锻造道次的压下量为辊身整体表面一遍下压20mm至成品。
进一步的，精整锻造道次所得毛坯锻件风冷至400～450℃，装入退火炉退火，完成正火、球化、去氢工艺。
本发明的有益效果：
(1)控制终锻温度在850±10℃，通过终锻温度的控制和精整锻造道次变形率为87.3％破碎已析出的网状碳化物，进而降低网状级别。
(2)本发明由自动化程度较高的径锻机进行编程控制，终锻温度及精整锻造道次变形量控制精度高，克服了水压机、油压机在锻造轧辊终锻温度和锻造变形量控制不精确的缺点。
(3)通过径锻机编程程序对精整锻造道次终锻温度和变形率的精确控制，可产生回温效应及变形区内拉应力减小、金属塑性变好的优点，使坯料在最后精整阶段破碎碳化物的变形中不至于表面发生裂纹。同时精整前控制时间间隔，采取空冷工艺，对精整锻造变形量的调整程度带来了提升，可以更好地实现改善网状。使实际生产中碳化物网状合格率大幅提升，减少生产周期，降低生产成本。
(4)终锻温度散差小，控制更为精准，过程调整更为便捷，可实现批量化生产。
附图说明
图1为实施例1加工所得辊坯的结构示意图；
图2为实施例1试样放大500X的金相显微照片；
图3为对比例1试样放大500X的金相显微照片；
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。
以9Cr5Mo辊坯坯料为例，采用30MN快锻机镦粗，16MN径锻机成型，编程软件BarForge，锤头型号(R200)，辊坯坯料重量为4.25吨，规格为φ520*2550mm，具体锻造工艺：燃气炉加热→30MN快锻机镦粗、拔长→径锻机锻造→热处理→检验并检查网状等级。
实施例1
具体锻造方法步骤如下：
步骤一、燃气炉加热，加热温度为1190～1210℃，保温时间为14～18h，并在镦粗前2～3h将炉温提升至1210～1230℃；
步骤二、利用30MN快锻机进行镦粗、拔长；
步骤三、利用传送辊道将镦粗、拔长后的坯料热转至径锻机锻造区域，将坯料表面温度控制在900℃～920℃；
步骤四、利用16MN径锻机进行锻造，对锻造后的坯料进行热处理，获得锻造成品。锤头锻造频率180次/分，利用径锻机依次进行辊身锻造道次、A侧辊颈锻造道次、B侧辊颈锻造道次和精整锻造道次，精整锻造道次前空冷30s以将锻造温度控制在终锻温度850±10℃的下限，按变形率87.3％控制精整锻造道次变形量为20mm，将坯料锻至成品。
具体锻造步骤为：
(1)辊身锻造道次：第一道：φ520mm→φ485mm，压下量35mm，进料速度3.5m/min，出料速度4.0m/min；第二道：φ485mm→φ480mm，压下量5mm，进料速度3.4m/min，出料速度3.5m/min；
(2)A侧辊颈锻造道次：第一道：φ480mm→φ420mm，压下量60mm，速度3m/min；第二道：φ420mm→φ360mm，压下量60mm，速度3m/min；第三道：φ360mm→φ305mm，压下量55mm，速度3m/min；
(3)B侧辊颈锻造道次：第一道：φ480mm→φ420mm，压下量60mm，速度3m/min；第二道：φ420mm→φ360mm，压下量60mm，速度3m/min；第三道：φ360mm→φ305mm，压下量55mm，速度3m/min；
(4)空冷30s；
(5)精整锻造道次：辊身：φ480mm→φ460mm，压下量20mm，速度3m/min；A侧辊颈：φ305mm→φ285mm；压下量20mm，速度3m/min；B侧辊颈：φ305mm→φ285mm；压下量20mm，速度3m/min；
(6)锻造后的坯料风冷到400～450℃，装入退火炉退火，待走完正火-球化-去氢全部工艺后取样检验；
检验合格后，观察其网状级别为1.5级，网状级别观察结果统计见表一。
实施例2
具体锻造方法步骤如下：
步骤一至步骤三与实施例1相同，步骤四为利用16MN径锻机进行锻造，对锻造后的坯料进行热处理，获得锻造成品。锤头锻造频率180次/分，利用径锻机依次进行辊身锻造道次、A侧辊颈锻造道次、B侧辊颈锻造道次和精整锻造道次，精整锻造道次前空冷30s以将锻造温度控制在终锻温度850±10℃的下限，按变形率87.3％控制精整锻造道次变形量为20mm，将坯料锻至成品。具体锻造步骤为：
(1)辊身锻造道次：第一道：φ520mm→φ485mm，压下量35mm，进料速度3.5m/min，出料速度4.0m/min；第二道：φ485mm→φ480mm，压下量5mm，进料速度3.4m/min，出料速度3.5m/min；
(2)A侧辊颈锻造道次：第一道：φ480mm→φ435mm，压下量45mm，速度3m/min；第二道：φ435mm→φ390mm，压下量45mm，速度3m/min；第三道：φ390mm→φ345mm，压下量45mm，速度3m/min；第四道：φ345mm→φ305mm，压下量40mm，速度3m/min；
(3)B侧辊颈锻造道次：第一道：φ480mm→φ435mm，压下量45mm，速度3m/min；第二道：φ435mm→φ390mm，压下量45mm，速度3m/min；第三道：φ390mm→φ345mm，压下量45mm，速度3m/min；第四道：φ345mm→φ305mm，压下量40mm，速度3m/min；
(4)空冷30s；
(5)精整锻造道次：辊身：φ480mm→φ460mm，压下量20mm，速度3m/min；A侧辊颈：φ305mm→φ285mm；压下量20mm，速度3m/min；B侧辊颈：φ305mm→φ285mm；压下量20mm，速度3m/min；
(6)锻造后的坯料风冷到400～450℃，装入退火炉退火，待走完正火-球化-去氢全部工艺后取样检验；
观察其网状级别为1.5级，网状级别观察结果统计见表一。
对比例1
具体锻造方法步骤如下：
步骤一至步骤三与实施例1相同，步骤四中精整前未采取空冷，其他工艺均相同。取样对网状级别进行观察，并与实施例1试样进行对比，对比结果下图2、图3。
由图2可观察出实施例1采取空冷工艺所得样品的网状级别为1.5，由图3可观察出对比例1未采取空冷工艺所得样品的网状级别为2.5。由此对比可以看出，在精整前控制时间间隔，采取空冷工艺，可降低网状级别。
对比例2
具体锻造方法步骤如下：
步骤一至步骤三与实施例1相同，步骤四为利用16MN径锻机进行锻造，对锻造后的坯料进行热处理，获得锻造成品。锤头锻造频率180次/分，利用径锻机依次进行辊身锻造道次、A侧辊颈锻造道次、B侧辊颈锻造道次和精整锻造道次，将坯料直接锻至成品。具体锻造步骤为：
(1)辊身锻造道次：第一道：φ520mm→φ485mm，压下量35mm，进料速度3.5m/min，出料速度4.0m/min；第二道：φ485mm→φ460mm，压下量25mm，进料速度3.4m/min，出料速度3.5m/min；
(2)A侧辊颈锻造道次：第一道：φ480mm→φ410mm，压下量70mm，速度3m/min；第二道：φ410mm→φ345mm，压下量65mm，速度3m/min：第三道：φ345mm→φ285mm，压下量60mm，速度3m/min；
(3)B侧辊颈锻造道次：第一道：φ480mm→φ410mm，压下量70mm，速度3m/min；第二道：φ410mm→φ345mm，压下量65mm，速度3m/min：第三道：φ345mm→φ285mm，压下量60mm，速度3m/min；
(4)锻造后的坯料风冷到400～450℃，装入退火炉退火，待走完正火-球化-去氢全部工艺后取样检验；
观察其网状级别为2.5级，网状级别观察结果统计见表一。
由对比例2与实施例1对比可以得出，控制87.3％变形量能更好的降低碳化物网状级别。结合对比例1可以得出通过只有空冷控制温度与控制87.3％变形量相结合才能更好的降低碳化物网状级别。
表一网状级别观察结果：
炉号 网状级别
实施例1 1.5
实施例2 1.5
对比例1 2.5
对比例2 2.5
由表一可以观察得出，控制终锻温度在850±10℃，通过终锻温度的控制和精整道次20mm左右的变形量(变形率为87.3％)破碎已析出的网状碳化物，可降低网状级别。通过径锻机编程程序对精整道次终锻温度和变形量的精确控制，可产生回温效应及变形区内拉应力减小、金属塑性变好的优点，使坯料在精整阶段破碎碳化物的变形中不至于表面发生裂纹。同时精整前控制时间间隔，采取空冷工艺，对精整道次变形量的调整程度带来了提升，可以更好地实现改善网状。将通过空冷控制温度与控制87.3％变形量相结合能更好的降低碳化物网状级别。使实际生产中碳化物网状合格率大幅提升减少生产周期，降低生产成本。终锻温度散差小，控制更为精准，过程调整更为便捷，可实现批量化生产。

Claims (9)

1.一种利用径锻机改善辊坯网状级别的锻造方法，其特征在于，坯料加热至一定温度后依次进行镦粗、拔长处理，将处理所得坯料热转至径锻机锻造区域并保证坯料表面温度控制在900～920℃，利用径锻机依次进行辊身锻造道次、A侧辊颈锻造道次、B侧辊颈锻造道次和精整锻造道次，精整锻造道次前空冷一定时间以将锻造温度控制在终锻温度850±10℃的下限，按变形率87.3％控制精整锻造道次的压下量将坯料锻至成品。
2.根据权利要求1所述一种利用径锻机改善辊坯网状级别的锻造方法，其特征在于，所述坯料加热为将坯料加热至1190～1210℃并保温14～18h，镦粗前将加热温度提升至1210～1230℃并保温2～3h。
3.根据权利要求1或2所述一种利用径锻机改善辊坯网状级别的锻造方法，其特征在于，所述径锻机为16MN径锻机，自动控制用编程软件为BarForge，锤头型号为R120。
4.根据权利要求3所述一种利用径锻机改善辊坯网状级别的锻造方法，其特征在于，所述锤头的锻造频率为180次/min。
5.根据权利要求4所述一种利用径锻机改善辊坯网状级别的锻造方法，其特征在于，所述辊身锻造道次包括两个锻造道次，第一道次的压下量为35mm，进料速度3.5m/min，出料速度4.0m/min，第二道次的压下量为5mm，进料速度3.4m/min，出料速度3.5m/min。
6.根据权利要求5所述一种利用径锻机改善辊坯网状级别的锻造方法，其特征在于，所述A侧辊颈锻造道次和B侧辊颈锻造道次均包括三个锻造道次，第一道次和第二道次的压下量均为60mm，第三道次的压下量为55mm，三个锻造道次的进料速度和出料速度均为3m/min。
7.根据权利要求6所述一种利用径锻机改善辊坯网状级别的锻造方法，其特征在于，所述精整锻造道次前空冷时间为30～120秒。
8.根据权利要求7所述一种利用径锻机改善辊坯网状级别的锻造方法，其特征在于，所述精整锻造道次的压下量为辊身整体表面一遍下压20mm至成品。
9.根据权利要求8所述一种利用径锻机改善辊坯网状级别的锻造方法，其特征在于，精整锻造道次所得毛坯锻件风冷至400～450℃，装入退火炉退火，完成正火、球化、去氢工艺。
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