CN111496155B - 一种增强42CrMo连铸坯压实效果的锻造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种增强42CrMo连铸坯压实效果的锻造方法，该锻造方法作为对常规42CrMo连铸坯锻件锻造方式进行优化改进，利用专用加热规范加热，通过改变锻造方式，利用油压机SUF扁方锻造和精锻机锻造成型联合锻造，控制油压机的压下量和精锻机的拉打速度以及锻打频次，最后通过专用热处理制度，在保证生产效率的前提下，实现了小锻造比锻造方式增强了42CrMo连铸坯压实效果的锻造方法。

Description

一种增强42CrMo连铸坯压实效果的锻造方法
技术领域
本发明属于钢铁材料装备制造工艺控制技术领域，具体涉及一种42CrMo连铸坯利用油压机扁方锻造和精锻机联合生产小锻造比的增强42CrMo连铸坯压实效果的锻造方法。
背景技术
由锻造生产的42CrMo合金结构钢锻件作为装备制造、工程机械、零件加工的主要材料，应用十分广泛。随着锻造行业的不断发展,对锻件质量的要求也不断提高,除了确保锻件形状和尺寸精度达到要求之外,更加注重产品内部综合性能的提高。而产品的内部综合性能很大程度上是由锻件变形方式、变形工艺参数构成的。
连铸坯生产工艺相比传统的模注工艺生产成本低，但在内在质量和性能方面不及模注工艺。为了使连铸坯锻后的内在质量和性能达到合格指标值，要使用合适的锻造方法，以达到目的。
目前，为增强42CrMo连铸坯压实效果，常见的锻造成型方法是增加锻造比，锻造比通常≥3，为得到大的锻造比就利用镦粗变形，甚至反复镦粗变形来加大锻造比以达到压实效果，提高锻件内部质量和性能的目的。工艺路线大致如下：加热→采用锻压机将坯料镦粗→拔长→滚圆。此种方法生产效率低下，增加锻造时间和锻造火次，加大损耗，增加锻造成本和加大锻件内部粗晶的风险。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种对常规42CrMo连铸坯锻件锻造方式进行优化改进的增强42CrMo连铸坯压实效果的锻造方法，利用专用加热规范加热，通过改变锻造方式，利用油压机扁方锻造和精锻机锻造成型联合锻造，再通过专用热处理制度，在保证生产效率的前提下，利用小锻造比锻造方法增强了42CrMo连铸坯压实效果的锻造方法。
本发明通过下述方案得以实现：
一种增强42CrMo连铸坯压实效果的锻造方法，是按照如下步骤实现的：
步骤1)、采用连铸圆坯作为原材料，利用室式炉加热，按专用加热规范执行；冷料连铸坯在700～800℃温度下进行保温5.5小时，然后经历4.5个小时升温至1230±10℃保温5.0个小时，保温时间延长3小时后出炉锻造；
步骤2)、在油压机上利用500mm上平砧下平砧使用扁方锻造，采用一次扁方或交叉扁方锻造成型，锻造压下量18～40％，扁方锻造要顺压，砧与砧之间搭接量30～80mm，翻转90度角，错开至少1/3砧锻造，确保四个面砧与砧锤印不在一个平面上，防止发生表面折叠，进而在后续拔长时产生表面质量问题；
步骤3)、重复步骤2)，将锻件锻造至正方后倒八方，为后续精锻机锻造成型做准备；
步骤4)、利用精锻机锻造成型至成品尺寸，成型过程中控制拉打速度2～3m/min，锻打频率180～240次/min，以实现锻件的执行度和表面质量；
步骤5)、将步骤4)锻造后的锻件进行锻后热处理，完成。
在步骤5)中所述热处理依次由以下步骤组成，850～880℃正火保温时间为5～6个小时，正火后风冷加空冷至350～400℃过冷；在过冷温度350～400℃保温时间为5～7个小时；在670～690℃回火，保温时间为10～12个小时；保温结束后以≤50℃/h降温至300℃以下出炉，热处理完成。
在步骤1)中，首先将冷料连铸坯在700～800℃温度下进行保温5.5个小时，然后经历4.5个小时升温至1230±10℃保温5.0个小时，保温时间延长3小时后出炉锻造。
在步骤2)中，在油压机上利用500mm上下平砧上进行扁方锻造，变形过程具体是：将φ600的连铸坯锻压至高500mmχ宽695mm，然后转90°再锻压至高440mmχ宽440mm，油压机修整，最后倒八方至460mm；扁方锻造要顺压，砧与砧之间搭接量30～80mm，翻转90度角，错开至少1/3砧锻造，确保四个面砧与砧锤印不在一个平面上。
整个锻造过程利用油压机扁方锻造和精锻机锻造成型联合锻造，并控制油压机锻造控制始锻温度为900～1180℃，终锻温度为≥800℃，精锻机锻造控制始锻温度为800～1180℃，终锻温度为≥800℃。
本发明具有如下有益效果：本发明根据42CrMo连铸坯大小合理设计锻前加热规范及锻造变形方式；通过控制油压机扁方锻造时的压下量，以及精锻机锻造成型时的拉打速度和锻造频次，解决锻件内部压实问题，实现了42CrMo连铸坯在小锻造比的情况通过扁方锻造方式增强压实效果，不仅使产品质量得到保证，而且生产效率高、降低了生产成本，同时锻件锻透性好，强韧性好，延长了使用寿命，生产工艺更加经济、科学。
附图说明
图1为本发明的42CrMo连铸坯锻造前的加热规范图。
图2为本发明的42CrMo连铸坯油压机锻造变形示意图。
其中图2a)是本发明锻造前连铸坯。图2b)是扁方锻造截面结构示意图。
图2c)是本发明的锻件图。
图3为本发明42CrMo连铸坯锻造后的热处理图。
具体实施方式
本发明技术方案的实施主要在于对锻前加热工艺的设计及锻造过程的控制，根据42CrMo连铸坯大小合理设计锻前加热规范及锻造变形方式；通过控制油压机扁方锻造时的压下量，以及精锻机锻造成型时的拉打速度和锻造频次，解决锻件内部压实问题；锻造结束后进行锻后正火+回火、校直、理化检测、表面检验、超声波探伤和锯切下料等工作。
一种增强42CrMo连铸坯压实效果的锻造方法，其生产工艺过程如下：
42CrMo配料→电弧炉冶炼→LF钢包冶炼→VD真空脱气炉→连铸→连铸坯热送或缓冷→生产出42CrMo钢连铸坯→加热→油压机扁方锻造→精锻机成品成型→锻后正火+回火→校直→表面检验、下料、理化检测(低倍检测、超声波探伤、力学性能检测)→交货。
具体锻造实例：如图2所示，在油压机上将φ600的连铸坯1，利用上平砧2下平砧3，采用扁方锻造成热八方460，再利用精锻机锻造成φ400锻件，总锻造比2.2。
具体锻造工艺步骤如下：
步骤1)、加热炉加热，加热过程如图1所示，首先将冷料连铸坯在700～800℃温度下进行保温5.5个小时，然后经历4.5个小时升温至1230±10℃高温保温5.0个小时，为保证中心充分锻透压实，加热高温保温时间延长3小时，保温后出炉锻造；出炉后，由天车出炉至油压机配套的操纵机处，操纵机夹爪夹持连铸坯一端，在500mm上下平砧上扁方锻造。
步骤2)、油压机锻造：在500mm上下平砧上进行扁方锻造，变形过程：将φ600的连铸坯锻压至高500mmχ宽695mm，然后转90°再锻压至高440mmχ宽440mm，油压机修整，最后倒八方至460mm；扁方锻造要顺压，砧与砧之间搭接量30～80mm，翻转90度角，错开至少1/3砧锻造，确保四个面砧与砧锤印不在一个平面上，其锻造变形过程如图2所示；
步骤3)、将步骤2)中的锻件利用精锻机锻造，先从冒口端开始锻造，锻造至φ400mm尺寸，精锻机锻造控制拉打速度2m/min，锻打频率180次/min；
步骤4)、对成型锻件进行锻后热处理，热处理步骤为，按功率升温至850～880℃正火，均温时间≥5个小时保温时间为5.5个小时，正火后风冷至400～450℃后空冷，空冷至350～400℃过冷；在过冷温度350～400℃保温时间为6个小时；按功率升温至670～690℃回火，均温时间≥7个小时，保温时间为11个小时；以≤50℃/h降温至300℃以下出炉，热处理完成，其热处理过程如图3所示；
步骤5)、表面检验、下料、理化检测(低倍检测、超声波探伤、力学性能检测；
通过采取以上的锻造方法，并严控各过程的锻造参数，不仅取消了坯料镦粗工序，节省了锻造成本，大大提高了锻造效率，在小锻造比的情况下增强了锻件的压实效果，低倍检测结果达到GB/T3077-2015特级优质钢级别，探伤检测结果达到了平中心孔Φ1.2mm结果，力学性能检测结果优于GB/T3077-2015标准要求。
通过上述各工序的严格控制，得到低倍检测数据如表1，探伤检测数据如表2，力学性能检测如表3：
表1 低倍检测数据
Figure BDA0002470445680000051
表2 探伤检测数据对比
Figure BDA0002470445680000061
表3 力学性能数据
Figure BDA0002470445680000062

Claims (4)

1.一种增强42CrMo连铸坯压实效果的锻造方法，其特征在于：是按照如下步骤实现的：
步骤1）、采用连铸圆坯作为原材料，利用室式炉加热，按专用加热规范执行；冷料连铸坯在700～800℃温度下进行保温5.5小时，然后经历4.5个小时升温至1230±10℃保温5.0个小时，保温时间延长3小时后出炉锻造；
步骤2）、在油压机上利用500mm上平砧下平砧使用扁方锻造，采用一次扁方或交叉扁方锻造成型，锻造压下量18～40%，扁方锻造要顺压，砧与砧之间搭接量30～80mm，翻转90度角，错开至少1/3砧锻造，确保四个面砧与砧锤印不在一个平面上，防止发生表面折叠，进而在后续拔长时产生表面质量问题；
步骤3）、重复步骤2），将锻件锻造至正方后倒八方，为后续精锻机锻造成型做准备；
步骤4）、利用精锻机锻造成型至成品尺寸，成型过程中控制拉打速度2～3m/min，锻打频率180～240次/min，以实现锻件的执行度和表面质量；
步骤5）、将步骤4）锻造后的锻件进行锻后热处理，完成。
2.根据权利要求1所述的一种增强42CrMo连铸坯压实效果的锻造方法，其特征在于：在步骤5）中所述热处理依次由以下步骤组成，850～880℃正火保温时间为5～6个小时，正火后风冷加空冷至350～400℃过冷；在过冷温度350～400℃保温时间为5～7个小时；在670～690℃回火，保温时间为10～12个小时；保温结束后以≤50℃/h降温至300℃以下出炉，热处理完成。
3.根据权利要求1所述的一种增强42CrMo连铸坯压实效果的锻造方法，其特征在于：在步骤2）中，在油压机上利用500mm上下平砧上进行扁方锻造，变形过程具体是：将φ600mm的连铸坯锻压至高500mmχ宽695mm，然后转90°再锻压至高440mmχ宽440mm，油压机修整，最后倒八方至460mm。
4.根据权利要求1所述的一种增强42CrMo连铸坯压实效果的锻造方法，其特征在于：整个锻造过程利用油压机扁方锻造和精锻机锻造成型联合锻造，并控制油压机扁方锻造控制始锻温度为900～1180℃，终锻温度为≥800℃，精锻机锻造控制始锻温度为800～1180℃，终锻温度为≥800℃。
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