CN111167986B - 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
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，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，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，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 (1)
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，9Cr5Mos的辊坯坯料，规格为φ520*2550mm，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，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；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；所述锤头的锻造频率为180次/min；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；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；所述精整锻造道次前空冷时间为30～120秒；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；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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