CN111390086B

CN111390086B - 一种连铸板坯失稳锻造生产锻件的方法

Info

Publication number: CN111390086B
Application number: CN202010259478.1A
Authority: CN
Inventors: 张怀德; 张铮; 谭明
Original assignee: Yangzhou Chengde Heavy Industries Co ltd
Current assignee: Yangzhou Chengde Heavy Industries Co ltd
Priority date: 2020-04-03
Filing date: 2020-04-03
Publication date: 2021-07-30
Anticipated expiration: 2040-04-03
Also published as: CN111390086A

Abstract

一种连铸板坯失稳锻造生产锻件的方法，涉及特钢热加工技术领域，本发明通过对连铸板坯进行墩粗、拔长循环锻造，充分地弥合了连铸坯自身冶金凝固时所产生的疏松、缩孔、裂纹等缺陷，破碎并弥散了碳化物及偏析组织，可以得到不同形状的高品质锻件，提高了产品合格率及成材率，提高了产品的性价比。采用本发明工艺可利用高厚比或长厚比大于2.5～3的连铸板坯进行锻造生产矩形锻件、轴类锻件和其他异形锻件。

Description

一种连铸板坯失稳锻造生产锻件的方法

技术领域

本发明涉及特钢热加工技术领域，具体涉及一种以连铸板坯为原料进行失稳锻造生产矩形锻件、轴类锻件等加工工艺。

背景技术

锻造产品在各行各业广泛使用，主要是以钢锭类为主进行锻造而成，但钢锭有其自身缺点，如整体偏析严重影响锻件质量，水冒口需要切除降低了钢锭收得率等。

近年来，连铸技术发展迅速，并以其高纯净度、高收得率、高生产效率在某些领域以极大的优势迅速替代钢锭，并且连铸坯仍向发展高品质、大规格方向发展。连铸板坯就是其中一个重要的发展方向。

但连铸坯亦有其自身缺点，目前连铸坯主要以连铸方坯和连铸圆坯为主，连铸方坯以其截面边长平均值一般小于500mm为主，连铸圆坯以其截面一般不超过直径800mm为主，这种截面尺寸无法进行大规格截面和大吨位锻件的生产。目前，一种连铸板坯，截面尺寸约为450mm×2100mm×2600mm，但由于传统锻造要求坯料锻造时高径比（高厚比）≤2.5～3，所以此种连铸板坯主要为轧制板坯的原料。

发明内容

本发明目的在于提供一种使用连铸板坯为原料进行失稳锻造生产锻件的方法，以解决以往使用钢锭为原料锻造锻件所存在的问题。

本发明包括以下步骤：

1）通过锻压将坯料墩粗：

先将经过加热至始锻温度的矩形连铸坯料的长度缩短，每一锻次的缩短量为100～1000mm，经对坯料大平面整平后，再将坯料的宽度缩短，每一锻次的缩短量为100～1000mm，再将坯料大平面整平；循环以上长度缩短和宽度缩短操作至少两次，取得墩粗中间坯料；

在以上墩粗过程中，对各端面倾斜倒角；

2）通过锻压将坯料拔长：

将墩粗中间坯料沿坯料的长度方向和宽度方向进行锻造，使墩粗中间坯料的长度、宽度增加、厚度减小，取得拔长中间坯；

在以上拔长过程中，将坯料两端头压平；

3）循环以上步骤1）和2）至少一次，拔长中间坯经终锻拔长后，取得成品锻件；

4）热处理。

本发明通过对连铸板坯进行墩粗、拔长循环锻造，充分地弥合了连铸坯自身冶金凝固时所产生的疏松、缩孔、裂纹等缺陷，破碎并弥散了碳化物及偏析组织，可以得到不同形状的高品质锻件，提高了产品合格率及成材率，提高了产品的性价比。

在以上墩粗过程中，对各端面倾斜倒角，可以有效避免尖角在后期锻造过程中形成折叠或裂纹等缺陷。

采用本发明工艺可利用高厚比或长厚比大于2.5～3的连铸板坯进行锻造生产矩形锻件、轴类锻件和其他异形锻件。

进一步地，本发明在步骤2）中，采用上下平砧、或者上下V砧、或者上平砧下V砧对坯料长度方向的边角进行锻造，使中间坯成圆。此操作，可以更方便、快速、有效地锻造出轴类锻件和其他异形锻件。

在中间坯成圆过程中，每一锻次进砧量为料厚40%～70%，每道次压下量为15～25%，保证锻造过程中锻件心部得到充分渗透，以利于中心压实以及夹杂物破碎、弥散，有效提高产品质量。

本发明中，所述始锻温度为1180～1280℃，终锻温度为750～950℃。始锻温度提高，一方面起到锻件高温扩散，使锻件成分、组织和性能的均匀性成为可能，另一方面为锻造过程大压下量变形提供必要条件。终锻温度以上锻造，减少了锻件锻造过程中开裂的风险。

在步骤2）中，所述压平次数不小于2次。由于锻造过程中，锻件心部处于压应力状态，端部会凸起，这部分凸起在最终成品锻件上作为废料切除，造成材料损失，并且截面越大，浪费越严重。所以在锻造过程中及时将锻件立起平头，尽量减少端部凸起，提高材料利用率。原则上平头次数越多，成品锻件切头损失越小，但平头次数太多会降低锻造生产效率，综合考虑，平头次数一般不应少于两次。

为了保证成品锻件晶粒得到充分破碎，为后续热处理做好组织准备，最后一次拔长锻造比大于1.3。

所述热处理为正火、回火，或者正火、调质，或者调质工艺，或者在线余热热处理。

当成品锻件温度大于700～750℃，所述热处理是：直接下水余热淬火至料温150℃后，回火。

当锻造后成品锻件温度小于700～750℃，所述热处理是：回炉850～920℃均温1～1.5h后淬火，回火。此热处理是利用了在线余热热处理，既满足一些产品质量要求，又可大大节约能源。

具体实施方式

一、生产矩形锻件：

（一）工艺原则：

1、三向墩粗锻造：

将经过加热和保温至始锻温度（1180～1280℃）的矩形连铸坯料沿长度方向直立放置在转台或平台或下砧上，上砧子下端面置于板坯上端，然后开动锻压机，每一锻次砧子压下100～1000mm，实现锻造。由于坯料高厚比达大于2.5～3，坯料产生失稳，因此，经该次锻造后在坯料大平面出现了C形或波浪形弯曲。

将坯料放平在转台或平台或下砧上，将坯料大平面的C形或波浪形弯曲整平。

然后将坯料沿宽度方向直立放置在转台或平台或下砧上，上砧子下端面置于坯料上端，然后开动锻压机，每一锻次砧子压下100～1000mm，实现锻造。经该次锻造后在坯料大平面（即表面积最大的面）和两端（即两个侧面）面出现了C形或波浪形弯曲。

再将坯料放平，将坯料大平面和两端面的C形或波浪形弯曲整平。

在以上墩粗过程中，还将各端面倾斜进行倒角，以免尖角在后期锻造过程中形成折叠或裂纹等缺陷。

以此反复，最终得到相对于原板坯长度和宽度减小、厚度增加的锻造墩粗中间坯料。

2、拔长锻造：

为得到拔长中间坯，将锻造墩粗中间坯料放平于转台或平台或下砧上，沿原坯料的长度方向和宽度方向进行锻造，使锻造墩粗中间坯料的长度或宽度增加、厚度减小。在此过程中坯料原长度方向的两端会出现端部凸头。

因此，在以上拔长锻造其间还将坯料沿原长度方向直立放置，用位于其上端的砧子锻压端部凸头，将凸头压平。

锻造拔长过程中，平头次数一般不小于2次。

锻造到一定尺寸时，得到拔长中间坯，拔长比大于1.3。

为得到成品，拔长锻造时，沿拔长中间坯长度方向和宽度方向锻造进行锻造。其间还将坯料沿长度方向直立放置，用位于其上端的砧子锻压端部凸头，将凸头压平。锻造得到成品前尺寸，其中厚度与宽度比较成品的厚度与宽度大100mm以上，并保证最后一次拔长锻造比大于1.3。

锻造得到拔长得到矩形锻件产品，完成锻造。

注：坯料经过以上1和2顺序锻造一次称为一次墩拔。

根据产品性能和探伤要求，对坯料进行多次循环墩拔，得到成品锻件。

终锻温度为750～950℃。

3、热处理：

锻造后可以进行常规正火、回火，或正火、调质，或调质工艺，也可以选择进行在线余热热处理，节约能源。

（二）具体工艺示例：

例1：

钢种：718。

原料尺寸：450mm×2100mm×2600mm。

锻造温度：始锻温度1260℃，终锻温度800℃。

各锻造过程形成的中间坯料的尺寸：

第一次墩粗尺寸：1200 mm×1410 mm×1410 mm。

第一次拔长尺寸（中间坯尺寸）：800 mm×1400 mm×2100 mm。

第二次墩粗尺寸：1200 mm×1400 mm×1400 mm。

成品前尺寸：1150 mm×1200 mm×1700 mm。

第二次拔长出成品尺寸：1000 mm×1000 mm×2330 mm。

热处理工艺：

将锻造后成品锻件空冷或介质冷却至200～300℃，再依次进行正火、淬火、回火或淬火、回火。

或者，如锻造后成品锻件温度大于700～750℃，直接下水余热淬火至料温150℃后，回火。如锻造后成品锻件温度小于700～750℃，回炉850～920℃均温1～1.5h后淬火，回火。

例2：

钢种：2738。

原料尺寸：400mm×2100mm×2400mm。

锻造温度：始锻温度1260℃，终锻温度800℃。

各锻造过程形成的中间坯料的尺寸：

第一次墩粗尺寸：1150 mm×1350 mm×1300 mm。

第一次拔长尺寸（中间坯尺寸）：700 mm×1400 mm×2030 mm。

第二次墩粗尺寸：1150 mm×1300 mm×1300 mm。

成品前尺寸：950 mm×1150 mm×1770 mm。

第二次拔长出成品尺寸：800 mm×1000 mm×2400 mm。

热处理工艺：

将锻造后成品锻件空冷或介质冷却至200～300℃，依次进行正火、淬火、回火或淬火、回火。

或者，如锻造后成品锻件大于700～750℃，直接下水余热淬火至料温150℃后，回火；如锻造后成品锻件温度小于700～750℃，回炉850～920℃均温1～1.5h后淬火，回火。

例3：

钢种：P20。

原料尺寸：450mm×2100mm×2600mm。

锻造温度：始锻温度1270℃，终锻温度780℃。

各锻造过程形成的中间坯料的尺寸：

第一次墩粗尺寸：1200 mm×1410 mm×1410 mm。

第一次拔长尺寸（成品前尺寸）：800 mm×1400 mm×2100 mm。

拔长出成品尺寸：600 mm×1200 mm×3250 mm。

热处理工艺：

锻造后成品锻件空冷或介质冷却至200～300℃，依次进行正火、淬火、回火或淬火、回火。

或者，如锻造后成品锻件温度大于700～750℃，直接下水余热淬火至料温150℃后，回火；如锻造后成品锻件温度小于700～750℃，回炉850～920℃均温1～1.5h后淬火，回火。

例4：

钢种：P20。

原料尺寸：450 mm×2100 mm×2600mm。

锻造温度：始锻温度1270℃，终锻温度780℃。

各锻造过程形成的中间坯料的尺寸：

第一次墩粗尺寸：800 mm×1700 mm×1800 mm。

第一次拔长尺寸（成品前尺寸）：400 mm×1700 mm×3600 mm。

拔长出成品尺寸：250 mm×1600 mm×6050 mm。

热处理工艺：

例5：

钢种：H13。

原料尺寸：380mm×2050mm×2200mm。

锻造温度：始锻温度1280℃，终锻温度900℃。

各锻造过程形成的中间坯料的尺寸：

第一次墩粗尺寸：850mm×1400mm×1400mm。

第一次拔长尺寸（成品前尺寸）：350mm×1300mm×3630mm。

拔长出成品尺寸：250mm×1200mm×5480mm。

热处理工艺：

二、生产轴类锻件：

（一）工艺原则：

1、三向墩粗锻造：

将经过加热和保温至始锻温度（1220～1280℃）的矩形连铸坯料沿长度方向直立放置在转台或平台或下砧上，上砧子下端面置于板坯上端，然后开动锻压机，每一锻次砧子压下100～1000mm，实现锻造。由于坯料高厚比达大于2.5～3，坯料产生失稳，因此，经该次锻造后在坯料大平面出现了C形或波浪形弯曲。

然后将坯料沿宽度方向直立放置在转台或平台上，上砧子下端面置于坯料上端，然后开动锻压机，每一锻次砧子压下100～1000mm，实现锻造。经该次锻造后在坯料大平面（即表面积最大的面）和两端（即两个侧面）面出现了C形或波浪形弯曲。

再将坯料放平将坯料大平面和两端面的C形或波浪形弯曲整平。

2、拔长锻造：

为得到拔长中间坯，将锻造墩粗中间坯料放平于转台或平台或下砧上，用上砧子沿原坯料的长度方向和宽度方向锻造进行锻造，使锻造墩粗中间坯料的长度或宽度增加、厚度减小。在此过程中坯料原长度方向的两端会出现端部凸头。

锻造拔长过程中，平头次数一般不小于2次。

锻造到一定尺寸时，得到拔长中间坯，拔长比大于1.3。

为得到成品，拔长锻造时，沿拔长中间坯长度方向和宽度方向锻造进行锻造。其间还将坯料沿长度方向直立放置，用位于其上端的砧子锻压端部凸头，将凸头压平。锻造得到成品前尺寸，其中厚度与宽度比较成品的厚度与宽度大100mm以上，并保证最后一次锻造比大于1.3。

锻造得到拔长得到矩形锻件产品。

3、成轴锻造：

为得到轴类锻件，锻造时可采用上下平砧，或者上下V砧，或者上平砧下V砧对坯料长度方向的边角进行锻造，使中间坯成圆。通过多道次锻压，沿原长度方向和宽度方向进行锻造，使长度方向的边角锻圆。

在中间坯成圆过程中，每一锻次进砧量为料厚40%～70%，每道次压下量为15～25%。

拔长至一定设计尺寸，得到轴类锻件产品，完成锻造。

并且保证最后一次拔长锻造比大于1.3。终锻温度为750～950℃。

4、热处理：

锻造后可以进行常规正火回火或正火、调质或调质工艺，也可以选择进行在线余热热处理，节约能源。

（二）具体工艺示例：

钢种：42crmo。

锻造温度：始锻温度1250℃，终锻温度800℃。

原料尺寸：450 mm×2100 mm×2600mm。

各锻造过程形成的中间坯料的尺寸：

第一次墩粗尺寸：1200 mm×1410 mm×1410 mm。

第一次拔长尺寸（中间坯尺寸）：800 mm×1400 mm×2100 mm。

第二次墩粗尺寸：1200 mm×1400 mm×1400 mm。

第二次拔长尺寸（成品前尺寸）：φ1000 mm×3000 mm。

锻造成品毛坯：φ800 mm×4650 mm。

热处理工艺：

Claims

1.一种连铸板坯失稳锻造生产锻件的方法，其特征在于包括以下步骤：

1）通过锻压将坯料墩粗：

在以上墩粗过程中，对各端面倾斜倒角；

2）通过锻压将坯料拔长：

在以上拔长过程中，将坯料两端头压平；

4）热处理。

2.根据权利要求1所述连铸板坯失稳锻造生产锻件的方法，其特征在于步骤2）中，采用上下平砧、或者上下V砧、或者上平砧下V砧对坯料长度方向的边角进行锻造，使中间坯成圆。

3.根据权利要求2所述连铸板坯失稳锻造生产锻件的方法，其特征在于在中间坯成圆过程中，每一锻次进砧量为料厚40%～70%，每道次压下量为15～25%。

4.根据权利要求1或2或3所述连铸板坯失稳锻造生产锻件的方法，其特征在于所述始锻温度为1180～1280℃，终锻温度为750～950℃。

5.根据权利要求1或2或3所述连铸板坯失稳锻造生产锻件的方法，其特征在于在步骤2）中，所述压平次数不小于2次。

6.根据权利要求1或2或3所述连铸板坯失稳锻造生产锻件的方法，其特征在于最后一次拔长锻造比大于1.3。

7.根据权利要求1或2或3所述连铸板坯失稳锻造生产锻件的方法，其特征在于所述热处理为正火、回火，或者正火、调质，或者调质工艺，或者在线余热热处理。

8.根据权利要求7所述连铸板坯失稳锻造生产锻件的方法，其特征在于当成品锻件温度大于700～750℃，所述热处理是：直接下水余热淬火至料温150℃后，回火。

9.根据权利要求7所述连铸板坯失稳锻造生产锻件的方法，其特征在于当锻造后成品锻件温度小于700～750℃，所述热处理是：回炉850～920℃均温1～1.5h后淬火，回火。