CN112536405B - 一种大型扁方锻件的自由锻方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于金属的锻造领域，具体涉及一种大型扁方锻件的自由锻方法。本发明的大型扁方锻件的自由锻方法包括以下步骤：将钢锭墩粗后，进行多趟次错砧拔长，拔长锻造比不小于3.0；每趟次拔长时，控制压下量和进砧量：所述压下量H满足：H＝H0‑H2＝(0.14‑0.18)H2；所述进砧量L满足：H2/L＝2.0‑2.1；其中，H0为压前高度，H2为压后高度。本发明的大型扁方锻件的自由锻方法，拔扁方时控制压下量和进砧量，利用双鼓效应，经多趟锻造、多次小变形，控制内部均匀变形，细化组织，杜绝片状夹杂和夹杂裂纹等缺陷的产生，大幅提高产品合格率。

Description

一种大型扁方锻件的自由锻方法
技术领域
本发明属于金属的锻造领域，具体涉及一种大型扁方锻件的自由锻方法。
背景技术
扁方锻件是生产中常遇到的一种锻件，一般来讲宽度远大于厚度，类似于钢板。扁方锻件的特点决定了成型过程中必将进行单向大变形，工艺控制不到位，就会出现片状缺陷，探伤不合格，直接报废。废品率高达10-20％以上，技术薄弱的厂家高达30-50％，造成了极大的浪费。
扁方锻件探伤不合格的原因主要有：
(1)片状缺陷。主要由于单向大变形引起的，钢锭中都不可避免的存在各种夹杂，正常情况下呈分散的点状分布，其当量尺寸小于探伤标准要求时，是允许的，但在单向大变形作用下，点状缺陷扁平化，变成片状缺陷，引起探伤缺陷超标。
(2)夹杂裂纹。单向大变形易引起心部产生剧烈变形，心部又是夹杂物最多的区域，夹杂物处变形能力有限，剧烈变形易引起夹杂裂纹。
(3)粗晶与混晶。在应力和热的双重作用下，易发生动态再结晶，如果动态再结晶进行不充分，易引起粗晶与混晶。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大型扁方锻件的自由锻方法，可杜绝片状缺陷和夹杂裂纹的产生，大幅提高产品合格率。
为实现上述目的，本发明的大型扁方锻件的自由锻方法的技术方案是：
一种大型扁方锻件的自由锻方法，包括以下步骤：将钢锭墩粗后，进行多趟次错砧拔长，拔长锻造比不小于3.0；每趟次拔长时，控制压下量和进砧量：
所述压下量H满足：H＝H0-H2＝(0.14-0.18)H2；
所述进砧量L满足：H2/L＝2.0-2.1；
其中，H0为压前高度，H2为压后高度。
拔扁方时控制单次压下量，实现多趟次小变形成型。控制进砧量，使高宽比H2/L＝2.0-2.1，此时，H0/L＝2.14-2.28，动态高宽比(从开始下压到结束下压过程中高宽比一直在连续变小)H1/L始终处于2.0-2.28之间，压下过程中局部产生双鼓，利用双鼓效应使内部产生均匀的变形。
动态高宽比H1/L的宽不是指扁方的宽度，而是指有效砧宽。拔长可以看成局部镦粗，每一锤压下过程就是一次局部镦粗，高宽比是指坯料的高度与坯料两个宽度的较小者的比值，一般来讲，有效砧宽小于扁方料坯的宽度，所以，高宽比是指料坯的高度与有效砧宽的比值。有效砧宽是指压下过程中实际起作用的砧子的宽度，通过控制进砧量来控制有效砧宽，由于每次的压下量比较小，有效砧宽近似等于进砧量。
不同于利用单鼓效应实现心部压实的自由锻工艺，该方法是将内部的应力应变分散，避免心部产生过大的应力应变而引起片状缺陷。
本发明的大型扁方锻件的自由锻方法，拔扁方时控制压下量和进砧量，利用双鼓效应，经多趟锻造、多次小变形，控制内部均匀变形，细化组织，杜绝片状夹杂和夹杂裂纹等缺陷的产生，大幅提高产品合格率。
压扁方锻造时，每压完一趟，翻转180度，并且与上一趟错砧锻造。优选的，所述多趟次错砧拔长，每压完一趟，翻转180度，错砧程度为30-50％L。
拔扁方前一般需对钢锭进行镦粗，优选的，所述墩粗的墩粗锻造比不小于2.0。镦粗的目的：(1)打碎枝晶，改善锻件横向机械性能，打散夹杂物，使更加细小，更加分散；(2)获得足够的截面尺寸，要求拔扁方前钢锭具有足够大的直径，保证拔扁方后的宽度尺寸，一般通过钢锭镦粗来实现；(3)获得足够大的拔长锻造比。拔长锻造比是从钢锭镦粗后的截面积与经WHF法拔长和拔扁方过程后锻坯的截面积之比，一般要求不小于3.0，才能有效地锻合钢锭内部缺陷。
如拔长锻造比不符合要求，或扁方锻件要求更高的锻造质量，优选的，钢锭墩粗后，先拔方、倒棱、滚圆，进行二次墩粗，然后进行所述多趟次错砧拔长。
镦粗后的钢锭的直径如大于或等于1.2倍的扁方锻件宽度，先进行拔正方，使正方的宽度与扁方的宽度相当或略小后，再进行所述多趟次错砧拔长，所述略小为不小于0.9倍扁方宽度；镦粗后的钢锭的直径如小于1.2倍的扁方锻件宽度，直接进行所述多趟次错砧拔长。拔正方后，使正方的宽度与扁方的宽度相当(相等)或略小(不小于0.9倍扁方宽度)后再拔扁方。
进一步优选的，所述拔正方采用WHF法。
为更好的减少粗晶和混晶的产生，优选的，终锻温度控制为800-850℃。
扁方锻件的宽度、厚度比小于或等于7，则每锻造2趟次，平整一次侧边；扁方锻件的宽度、厚度比大于7，无需平整侧边。平整侧边时，平整宽度方向将宽度方向平整至工艺图纸要求的尺寸。
附图说明
图1为本发明实施例中拔扁方的示例图(侧面)；
图中，1-上砧，2-下砧，3-扁方坯料；符号含义：H0：压前高度，H1：实时高度，H2压后高度，L：进砧量。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的实施方式作进一步说明。
本发明主要是通过对拔扁方过程进行压下量和进砧量控制，利用双鼓效应，经多趟锻造、多次小变形，控制内部均匀变形，细化组织，杜绝片状缺陷和夹杂裂纹的产生。其工作示意图如图1所示，扁方坯料3位于对称的上砧1、下砧2之间，锻坯内部变形对称。
以下实例中，压后高度和进砧量都经计算后四舍五入到10的倍数。高度、进砧量、宽度等数字，如无特殊说明，单位均为mm。
一、本发明的大型扁方锻件的自由锻方法的具体实施例
实施例1
本实施例的大型扁方锻件的自由锻方法，以吊板生产为例，材质为18MnMoNi，锻件尺寸：2410×2240×600，重量25430Kg，选用46吨钢锭，钢锭利用率55.3％。锻造工艺如下：
第一火次：出炉温度为1240℃。压钳口，倒棱，切锭尾；
第二火次：出炉温度为1240℃。钢锭镦粗至高度H＝1070mm，此时直径为2250mm，墩粗锻造比为2.1。
然后采用1200mm宽砧拔扁方8趟至截面2240×600，压下量15％。前4趟控制进砧量L使H2/L＝2.0，后4趟控制进砧量L使H2/L＝2.1，拔扁方变形控制参数如下表1所示：
表1实施例1的拔扁方变性控制参数
趟数 1 2 3 4 5 6 7 8
压后高度，mm 1910 1620 1380 1170 990 840 710 600
进砧量，mm 960 810 690 590 470 400 340 290
翻转 180° 180° 180° 180° 180° 180° 180° -
拔完扁方后，平整四面，然后切水口端和冒口端，出成品，终锻温度800-850℃，空冷至表面600-650℃，热装炉进行锻后正火和扩氢处理。该实施例中，拔长锻造比为3.0。
经检验探伤合格，无粗晶、混晶现象。
实施例2
本实施例的大型扁方锻件的自由锻方法，以主油缸座的生产为例，材质35，锻件尺寸：2250×2250×950，重量37755Kg，选用69吨钢锭，钢锭利用率54.7％。锻造工艺如下：
第一火次：出炉温度为1240℃。压钳口，倒棱，切锭尾；
第二火次：出炉温度为1240℃。钢锭镦粗至高度H＝1300，此时直径为2585；然后采用1500mm宽砧WHF法拔方8趟至截面约1540×1540，倒八棱，滚圆。拔正方变形控制参数如下表：
表2实施例2的拔正方变形控制参数表
趟数 1 2 3 4 5 6 7 8
压后高度，mm 2070 2180 1760 1930 1590 1720 1450 1540
进砧量，mm 1500 1500 1500 1500 1500 1500 1400 1400
翻转 90° 90° 90° 90° 90° 90° 90° -
第三火次：出炉温度为1240℃。钢锭镦粗至高度H＝1300，此时直径为2520。
然后采用1500mm宽砧拔扁方6趟至截面2250×950，压下量15％，控制进砧量L使H2/L＝2.0，拔扁方变形控制参数如下表：
表3实施例2的拔扁方变形控制参数表
趟数 1 2 3 4 5 6
压后高度，mm 2140 1820 1550 1320 1120 950
进砧量，mm 1070 910 780 660 560 480
翻转 180° 180° 180° 180° 180° -
拔完扁方后，平整四面，然后切水口端和冒口端，四面平整，出成品，终锻温度800-850℃，空冷至表面600-650℃，热装炉进行锻后正火和扩氢处理。
本实施例适用于对锻造质量要求更高的场合，通过两次墩粗、拔长，结合最终拔扁方的工艺控制，可得高质量扁方锻件。经检验探伤合格，无粗晶、混晶现象。
实施例3
本实施例的大型扁方锻件的自由锻方法，以某上模板的生产为例进行说明，材质5CrMnMo，锻件尺寸：1900×1370×310，重量12670Kg，选用22.5吨钢锭，钢锭利用率56.3％。锻造工艺如下：
第一火次：出炉温度为1220℃。压钳口，倒棱，切锭尾；
第二火次：出炉温度为1220℃。钢锭镦粗至高度H＝1100，此时直径为1600；墩粗锻造比为2.1。
然后采用700mm宽砧拔方2趟至截面1340×1340，然后拔扁方9趟至截面1370×310，拔扁方的压下量15％和进砧量为L(H2/L＝2.0)，拔正方和拔扁方变形控制参数如下表：
表4实施例3的拔正方和拔扁方变形控制参数表
Figure BDA0002787300520000051
拔完扁方后，平整四面，然后切水口端和冒口端，四面平整，出成品，终锻温度800-850℃，空冷至表面600-650℃，热装炉进行锻后正火和扩氢处理。该实施例中，拔长锻造比为4.73。
经检验探伤合格，无粗晶、混晶现象。
实施例4
本实施例的大型扁方锻件的自由锻方法，以某导轨板的生产为例进行说明，材质45，锻件尺寸：3870×2600×320，重量25280Kg，选用43吨钢锭，钢锭利用率58.8％。锻造工艺如下：
第一火次：出炉温度为1230℃。压钳口，倒棱，切锭尾；
第二火次：出炉温度为1230℃。钢锭镦粗至高度H＝1120，此时直径为2240；墩粗锻造比为2.68。
然后采用1200mm宽砧拔扁方12趟至截面2600×320，进砧量为L(H2/L＝2.0)第1-4趟压下量为18％，第2-8趟压下量为16％，第9-11趟压下量为14％，拔扁方变形控制参数如下表：
表5实施例4的拔扁方变形控制参数表
趟数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
压后高度，mm 1840 1510 1240 1020 860 720 600 500 430 370 320
进砧量，mm 920 760 620 510 430 360 300 250 220 190 160
翻转 180° 180° 180° 180° 180° 180° 180° 180° 180° 180° -
拔完扁方后，然后切水口端和冒口端，校平，出成品，终锻温度800-850℃，空冷至表面600-650℃，热装炉进行锻后正火和扩氢处理。该实施例中，拔长锻造比为4.73。
经检验探伤合格，无粗晶、混晶现象。

Claims (7)

1.一种大型扁方锻件的自由锻方法，其特征在于，包括以下步骤：将钢锭镦 粗后，进行多趟次错砧拔长，拔长锻造比不小于3.0；每趟次拔长时，控制压下量和进砧量：
所述压下量H满足：H＝H0-H2＝(0.14-0.18)H2；
所述进砧量L满足：H2/L＝2.0-2.1；
其中，H0为压前高度，H2为压后高度；
镦粗后的钢锭的直径如大于或等于1.2倍的扁方锻件宽度，先进行拔正方，使正方的宽度与扁方的宽度相当或略小后，再进行所述多趟次错砧拔长，所述略小为不小于0.9倍扁方宽度；镦粗后的钢锭的直径如小于1.2倍的扁方锻件宽度，直接进行所述多趟次错砧拔长。
2.如权利要求1所述的大型扁方锻件的自由锻方法，其特征在于，所述多趟次错砧拔长，每压完一趟，翻转180度，错砧程度为30-50％L。
3.如权利要求1所述的大型扁方锻件的自由锻方法，其特征在于，所述镦 粗的镦 粗锻造比不小于2.0。
4.如权利要求1所述的大型扁方锻件的自由锻方法，其特征在于，钢锭镦 粗后，先拔方、倒棱、滚圆，进行二次镦 粗，然后进行所述多趟次错砧拔长。
5.如权利要求4所述的大型扁方锻件的自由锻方法，其特征在于，所述拔正方采用WHF法。
6.如权利要求1所述的大型扁方锻件的自由锻方法，其特征在于，终锻温度控制为800-850℃。
7.如权利要求1-4中任一项所述的大型扁方锻件的自由锻方法，其特征在于，扁方锻件的宽度、厚度比小于或等于7，则每锻造2趟次，平整一次侧边；扁方锻件的宽度、厚度比大于7，无需平整侧边。
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