CN113020510B - 一种改善船用轴舵系产品近表面探伤缺陷的锻造方法 - Google Patents

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Abstract

一种改善船用轴舵系产品近表面探伤缺陷的锻造方法，包含以下工艺步骤：（1）钢锭加热至1270℃±10℃；（2）采用两镦两拔工艺进行锻造，第一次拔长采用WHF法，拔长6‑8道次，单道次压下距离为钢锭原始截面尺寸的0.17～0.19倍；第二次拔长采用KD法，拔长4‑6道次，单道次压下距离为钢锭原始截面尺寸的0.17～0.19倍；终锻温度为850～900℃，停锻温度≥800℃；（3）锻后采用风冷方式冷却后入炉执行热处理工艺。本发明提高了船用轴舵系锻件产品近表面探伤合格率，降低了产品的废品率，提高了生产企业的经济效益。

Description

一种改善船用轴舵系产品近表面探伤缺陷的锻造方法
技术领域
本发明涉及一种锻造方法，尤其是一种改善船用轴舵系产品近表面探伤缺陷的锻造方法。
背景技术
船用锻件主要分为三大类，主机锻件、轴系锻件和舵系锻件。其中舵系锻件主要为舵杆和舵销等。随着造船工业的高速发展，对于船用锻件产品的质量要求越来越高；以往产品质量可以满足用户要求，但近几年，由于市场竞争激烈，用户产品质量要求尤其是探伤要求更加严格，由于轴舵系锻件均为碳锰钢材质，易于产生偏析，易于出现探伤不合情况。
长期以来，碳锰钢锻件产品经过热处理和加工之后，常常发生探伤不合的情况，导致产品报废，甚至有时合格率仅达到29%，给企业和社会造成极大的经济损失。并且此类锻件交货期比较短，如果探伤不合格，再重新进行补制，生产周期比较长，常常导致用户抱怨，甚至有时由于等着交货，导致整条船生产暂停。经过解剖分析，这些探伤不合的缺陷均为锻件的近表面，距离皮下10-200mm之间分布着密集型缺陷。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种改善船用轴舵系产品近表面探伤缺陷的锻造方法，本发明所采取的技术方案是：
一种改善船用轴舵系产品近表面探伤缺陷的锻造方法，包含以下工艺步骤：
（1）钢锭加热至1270℃±10℃，保温时间1.2～1.5h/100mm；
（2）采用两镦两拔工艺进行锻造；
第一次拔长采用WHF法，采用1200 mm平砧拔长6-8道次，单道次压下距离为钢锭原始截面尺寸的0.17～0.19倍，每道次压完后翻转90°再压下一道次；
第二次拔长采用KD法，采用900mm上下V砧拔长4-6道次，上下V砧的开口角度为110-126 °，每道次压完后翻转90 °再压下一道次。单道次压下距离为钢锭原始截面尺寸的0.17～0.19倍；
终锻温度为850～900℃，停锻温度≥800℃；
（3）锻后采用风冷方式冷却至400～450℃后入炉执行热处理工艺。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：（1）由于铸锭过程中冷却的不均匀，钢锭及钢坯产生疏松及偏析等缺陷，本发明的加热温度，有利于改善偏析程度，对于原材料近表面缺陷焊合起到重要作用。（2）采用两镦两拔的锻造工艺，改进的WHF法与KD法结合的拔长方式，有利于表面缺陷的焊合，并且保证心部缺陷质量稳定。（3）本发明终锻温度有利于减轻表面应力的产生，防止近表面缺陷已经焊合，又因为产生较大的应力导致后期开裂；并且与锻后风冷方式结合，防止产生晶粒粗大的组织。
本发明通过改变加热及锻造工艺，降低了船用锻件中间轴、舵杆和舵销等产品的近表面探伤不合问题，提高了探伤合格率，降低了产品的废品率，提高了生产企业的经济效益。
具体实施方式
实施例1
本实施例以生产材质为40Mn-C的中间轴为例，改善船用轴舵系产品近表面探伤缺陷的锻造方法包括以下工艺步骤：
（1）取截面尺寸（即直径）1800mm的钢锭，加热至1260℃保温21.6h；
（2）镦粗到钢锭高度1100mm，直径为2300mm，采用WHF法拔长，单次压下距离为原始截面尺寸的0.17倍，每道次压完后翻转90°再压下一道次；采用1200 mm平砧拔长6道次完成后归圆1550mm；
（3）镦粗到钢锭高度1120mm，直径为2250mm，采用900mm上下V砧KD法拔长4道次，上下V砧的开口角度为126°，每道次压完后翻转90°再压下一道次，单次压下距离为原始截面尺寸的0.17倍；终锻温度为856℃，停锻温度815℃；
（4）精整出锻件尺寸后，鼓风冷到450℃入炉执行热处理工艺即得中间轴成品。
本实施例所得中间轴成品经超声波探伤，满足船规IACS NO.68要求，无近表面缺陷。
实施例2
本实施例以生产材质为40Mn-C的螺旋桨轴为例，改善船用轴舵系产品近表面探伤缺陷的锻造方法包括以下工艺步骤：
（1）取截面尺寸1500mm的钢锭，加热至1270℃保温22.5h；
（2）镦粗到钢锭高度1050mm，直径为2200mm，采用WHF法拔长，单次压下距离为原始截面尺寸的0.19倍，每道次压完后翻转90°再压下一道次；采用1200 mm平砧拔长6道次完成后归圆1500mm；
（3）镦粗到钢锭高度1080mm，直径为2150mm，采用900mm上下V砧KD法拔长5道次，上下V砧的开口角度为120°，每道次压完后翻转90°再压下一道次，单次压下距离为原始截面尺寸的0.19倍；终锻温度为882℃，停锻温度836℃；
（4）精整出锻件尺寸后，鼓风冷到420℃入炉执行热处理工艺即得螺旋桨轴成品。
本实施例所得螺旋桨轴成品经超声波探伤，满足船规IACS NO.68要求，无近表面缺陷。
实施例3
本实施例以生产材质为20Mn-C的舵杆为例，改善船用轴舵系产品近表面探伤缺陷的锻造方法包括以下工艺步骤：
（1）取截面尺寸1700mm的钢锭，加热至1280℃保温20.4h；
（2）镦粗到钢锭高度1300mm，直径为2200mm，采用WHF法拔长，单次压下距离为原始截面尺寸的0.18倍，每道次压完后翻转90°再压下一道次；采用1200 mm平砧拔长8道次完成后归圆1600mm；
（3）镦粗到钢锭高度1250mm，直径为2150mm，采用900mm上下V砧KD法拔长6道次，上下V砧的开口角度为110°，每道次压完后翻转90°再压下一道次，单次压下距离为原始截面尺寸的0.18倍；终锻温度为870℃，停锻温度817℃；
（4）精整出锻件尺寸后，鼓风冷到400℃入炉执行热处理工艺即得舵杆成品。
本实施例所得舵杆成品经超声波探伤，满足船规IACS NO.68要求，无近表面缺陷。
实施例4
本实施例以生产材质为20Mn-C的舵销为例，改善船用轴舵系产品近表面探伤缺陷的锻造方法包括以下工艺步骤：
（1）取截面尺寸1300mm的钢锭，加热至1265℃保温18.2h；
（2）镦粗到钢锭高度1100mm，直径为1800mm，采用WHF法拔长，单次压下距离为原始截面尺寸的0.175倍，每道次压完后翻转90°再压下一道次；采用1200 mm平砧拔长7道次完成后归圆1200mm；
（3）镦粗到钢锭高度1050mm，直径为1850mm，采用900mm上下V砧KD法拔长6道次，上下V砧的开口角度为115°，每道次压完后翻转90°再压下一道次，单次压下距离为原始截面尺寸的0.17倍；终锻温度为900℃，停锻温度840℃；
（4）精整出锻件尺寸后，鼓风冷到410℃入炉执行热处理工艺即得舵销成品。
本实施例所得舵销成品经超声波探伤，满足船规IACS NO.68要求，无近表面缺陷。
实施例5
本实施例以生产材质为20Mn-C的舵杆为例，改善船用轴舵系产品近表面探伤缺陷的锻造方法包括以下工艺步骤：
（1）取截面尺寸1350mm的钢锭，加热至1272℃保温20h；
（2）镦粗到钢锭高度1100mm，直径为1860mm，采用WHF法拔长，单次压下距离为原始截面尺寸的0.188倍，每道次压完后翻转90°再压下一道次；采用1200 mm平砧拔长8道次完成后归圆1400mm；
（3）镦粗到钢锭高度1000mm，直径为1900mm，采用900mm上下V砧KD法拔长6道次，上下V砧的开口角度为118°，每道次压完后翻转90°再压下一道次，单次压下距离为原始截面尺寸的0.173倍；终锻温度为891℃，停锻温度850℃；
（4）精整出锻件尺寸后，鼓风冷到400℃入炉执行热处理工艺即得舵杆成品。
本实施例所得舵杆成品经超声波探伤，满足船规IACS NO.68要求，无近表面缺陷。
实施例6
本实施例以生产材质为40Mn-C的螺旋桨轴为例，改善船用轴舵系产品近表面探伤缺陷的锻造方法包括以下工艺步骤：
（1）取截面尺寸1600mm的钢锭，加热至1263℃保温19.5h；
（2）镦粗到钢锭高度1100mm，直径为2100mm，采用WHF法拔长，单次压下距离为原始截面尺寸的0.177倍，每道次压完后翻转90°再压下一道次；采用1200 mm平砧拔长8道次完成后归圆1500mm；
（3）镦粗到钢锭高度1080mm，直径为2100mm，采用900mm上下V砧KD法拔长5道次，上下V砧的开口角度为124°，每道次压完后翻转90 °再压下一道次，单次压下距离为原始截面尺寸的0.185倍；终锻温度为850℃，停锻温度845℃；
（4）精整出锻件尺寸后，鼓风冷到442℃入炉执行热处理工艺即得螺旋桨轴成品。
本实施例所得螺旋桨轴成品经超声波探伤，满足船规IACS NO.68要求，无近表面缺陷。
实施例7
本实施例以生产材质为20Mn-C的舵销为例，改善船用轴舵系产品近表面探伤缺陷的锻造方法包括以下工艺步骤：
（1）取截面尺寸1750 mm的钢锭，加热至1260℃保温21 h；
（2）镦粗到钢锭高度1200mm，直径为2300mm，采用WHF法拔长，单次压下距离为原始截面尺寸的0.185倍，每道次压完后翻转90°再压下一道次；采用1200 mm平砧拔长8道次完成后归圆1700 mm；
（3）镦粗到钢锭高度1100mm，直径为2350mm，采用900mm上下V砧KD法拔长4道次，上下V砧的开口角度为120°，每道次压完后翻转90°再压下一道次，单次压下距离为原始截面尺寸的0.178倍；终锻温度为865℃，停锻温度857℃；
（4）精整出锻件尺寸后，鼓风冷到434℃入炉执行热处理工艺即得舵销成品。
本实施例所得舵销成品经超声波探伤，满足船规IACS NO.68要求，无近表面缺陷。
统计案例：随机抽取采用本工艺锻造的船用轴舵系产品500批次，经超声波探伤，0批次不合格，合格率为100%。可见本工艺有效地提升了探伤合格率。

Claims (3)

1.一种改善船用轴舵系产品近表面探伤缺陷的锻造方法，其特征在于：所述锻造方法包含以下工艺步骤：
（1）取截面尺寸即直径1800mm或1500mm或1700mm或1300mm或1350mm或1600mm或1750mm的钢锭，加热至1270℃±10℃；
（2）采用两镦两拔工艺进行锻造，第一次拔长采用WHF法，采用1200 mm平砧拔长6-8道次，单道次压下距离为钢锭原始截面尺寸的0.17～0.19倍，每道次压完后翻转90°再压下一道次；第二次拔长采用KD法，采用900mm上下V砧拔长4-6道次，上下V砧的开口角度为110-126 °，单道次压下距离为钢锭原始截面尺寸的0.17～0.19倍，每道次压完后翻转90°再压下一道次；终锻温度为850～900℃，停锻温度≥800℃；
（3）锻后采用风冷方式冷却后入炉执行热处理工艺；
所述船用轴舵系产品的材质为40Mn-C、20Mn-C。
2.根据权利要求1所述的改善船用轴舵系产品近表面探伤缺陷的锻造方法，其特征在于：所述步骤（1），保温时间1.2～1.5h/100mm。
3.根据权利要求1或2所述的改善船用轴舵系产品近表面探伤缺陷的锻造方法，其特征在于，所述步骤（3），风冷至400～450℃。
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