CN114178453B - 一种高合金方坯的径向锻造方法 - Google Patents

一种高合金方坯的径向锻造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种高合金方坯的径向锻造方法，所述径向锻造方法利用径锻机对坯料进行锻造，径锻机安装有四组对称分布的锤头，所述径向锻造方法包括以下步骤：根据方坯的规格和使用的锤头面宽，计算得到锻圆规格；旋转同步锻造：坯料边送进边旋转，四组锤头将坯料同步锻造至设定规格的近似圆形坯料，所述近似圆形坯料的规格即为锻圆规格；不旋转锻造：近似圆形坯料不旋转、只送进锻造，成材得到所述方坯。本发明是一种首创的高合金方坯的径向锻造方法，因变形方式的改变，无需更换锤头即可完成径锻方坯的生产，选用不同工作面宽的锤头可实现不同规格方坯的生产，同时圆角可控制调节。

Description

一种高合金方坯的径向锻造方法
技术领域
本发明属于锻造技术领域，具体涉及一种高合金方坯的径向锻造方法。
背景技术
高合金方坯主要供轧制坯料使用，轧制工艺要求方坯须倒棱或带圆角，非直角方坯，传统锻造方法为使用快锻、锻锤开坯成型，或使用径锻专用方锤头进行锻制成型。但是传统锻造方法主要存在以下问题：(1)使用锻锤或快锻开坯，因高合金钢锻造温度要求范围较窄，常需多火次成材造成生产成本较高且表面质量不易保证；(2)使用径锻专用方钢锻制锤头开坯，因高合金钢强度大，锻造时因锤头接触面较大造成锻造压力过载，对径锻设备造成损伤.
因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高合金方坯的径向锻造方法，以解决目前高合金方坯快锻或锻锤开坯火次多、表面易产生缺陷，而径锻专用方钢锻制锤头开坯锻制压力大且需频繁更换锤头等技术问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高合金方坯的径向锻造方法，所述径向锻造方法利用径锻机对坯料进行锻造，径锻机安装有四组对称分布的锤头，所述径向锻造方法包括以下步骤：
(1)根据方坯的规格和使用的锤头面宽，计算得到锻圆规格；
(2)旋转同步锻造：坯料边送进边旋转，四组锤头将坯料同步锻造至设定规格的近似圆形坯料，所述近似圆形坯料的规格为所述锻圆规格；
(3)不旋转锻造：近似圆形坯料不旋转、只送进锻造，成材得到所述方坯；
其中，近似圆形坯料指的是径锻成形的正12边形即液压径锻机旋转30°同步锻造得到的坯型。
如上所述的高合金方坯的径向锻造方法，可选地，步骤(2)中，旋转同步锻造包括：
(21)径锻机转角30°，四组锤头将坯料旋转同步锻造，锻制成设定规格坯；
(22)对设定规格坯进行精整锻造，锻制成近似圆形坯料；
优选地，步骤(21)中旋转同步锻造执行1-20个道次。
如上所述的高合金方坯的径向锻造方法，可选地，步骤(21)中，坯料的送进量为40-70mm，锻造频率为600-900ms/次。
如上所述的高合金方坯的径向锻造方法，可选地，步骤(22)中，设定规格坯的送进量为20-30mm，锻造频率为300-400ms/次。
如上所述的高合金方坯的径向锻造方法，可选地，步骤(21)中，所述旋转同步锻造的每道次的延伸率为1.2-1.4，总延伸率为≥2。
如上所述的高合金方坯的径向锻造方法，可选地，步骤(1)中，定义锻圆规格为A，方坯规格为D，方坯面宽为W，W为锤头面宽的0.6-0.8倍，则A2＝D2+W2。
如上所述的高合金方坯的径向锻造方法，可选地，步骤(3)中，不旋转锻造包括：
(31)四组锤头将近似圆形坯料进行1-3个道次的不旋转锻造压下，锻造时坯料不旋转，只送进，控制送进量和锻造频率，得到设定规格的带圆角方坯；
(32)对带圆角方坯进行精整锻造，锻制成所述方坯。如上所述的高合金方坯的径向锻造方法，可选地，步骤(31)中，坯料的送进量为40-60mm，锻造频率为450-650ms/次。
如上所述的高合金方坯的径向锻造方法，可选地，步骤(32)中，带圆角方坯的送进量为30-60mm，锻造频率为400-500ms/次；
优选地，步骤(31)中，每道次的压下量为10-50mm，总压下量为20-100mm。
如上所述的高合金方坯的径向锻造方法，可选地，坯料经过16个道次的旋转同步锻造，锻制至规格为185mm的近似圆形坯料，再经过2个道次的不旋转锻造，得到规格为160mm的方坯。
有益效果：
本发明是一种首创的高合金方坯的径向锻造方法，因变形方式的改变，无需更换锤头即可完成径锻方坯的生产，选用不同工作面宽的锤头可实现不同规格方坯的生产，同时圆角可控制调节。与快锻或锻锤开坯相比，本发明的径向锻造方法造火次明显减少，外观尺寸均匀、表面良好，性能检验合格，探伤按GB/T 4162-2008 A级探伤合格，即无损探伤满足GB/T 4162-2008 A级要求。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：
图1为本发明实施例1的通过高合金方坯的径向锻造方法锻造所得的方坯图片；
图2为本发明对比例1锻造所得的方坯图片。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
针对高合金方坯快锻或锻锤开坯火次多、表面易产生缺陷，而径锻专用方钢锻制锤头开坯锻制压力大且需频繁更换锤头等缺点，本发明采用不旋转锻造，通过控制锻圆规格、送进量、锻造频率、旋转角度等参数实现锻制圆钢锤头生产高合金方坯，主要步骤如下：
(1)根据方坯的规格和使用的锤头面宽，计算得到锻圆规格；
(2)旋转同步锻造：坯料边送进边旋转，四组锤头将坯料同步锻造至设定规格的近似圆形坯料，所述近似圆形坯料的规格为锻圆规格；
(3)不旋转锻造：近似圆形坯料不旋转、只送进锻造，成材得到所述方坯；
其中，近似圆形坯料指的是径锻成形的正12边形即液压径锻机旋转30°同步锻造得到的坯型。
需要说明的是，坯料可以为八角、圆形或方形坯料，其材质可以为工模具、轴承钢、不锈钢等品种，坯料的规格与锤头规格参数相适应。并且，在锻造方坯之前，先计算得到锻圆规格，然后将锻圆规格数据编制到径锻机的控制器上，以控制先将坯料锻制成上述计算得到的锻圆规格的近似圆形坯料，再将近似圆形坯料锻制成方坯。
本发明是一种首创的高合金方坯的径向锻造方法，因变形方式的改变，无需更换方锤头即可完成径锻方坯的生产，选用不同工作面宽的锤头可实现不同规格方坯的生产，同时圆角可控制调节。
本发明可选实施例中，步骤(1)中，定义锻圆规格为A，方坯规格为D，方坯面宽为W，W为锤头面宽的0.6-0.8倍，则A2＝D2+W2。本申请具体实施例中，方坯规格为160mm，使用137mm面宽的锤头，通过计算可以得到锻圆规格为185mm。
需要说明的是，方坯横截面四角均为圆角，方坯规格是指方坯相对两边之间的距离，方坯面宽是指方坯相对两边之间的距离除去两个圆角后的长度。锻圆规格和近似圆形坯料的规格即为其直径规格。
本发明可选实施例中，步骤(2)中，旋转同步锻造包括：
(21)径锻机转角30°，四组锻圆锤头将坯料旋转同步锻造，锻制成设定规格坯(即为锻圆规格的坯)；
(22)对设定规格坯进行精整锻造，锻制成近似圆形坯料。
其中，精整锻造即为甩圆道次锻造，具体为：对设定规格坯的成材表面、尺寸公差进行整形控制，操作时，转角10°，坯料边送进边旋转锻造。
本发明可选实施例中，步骤(21)中旋转同步锻造执行1-20个道次(例如1个道次、5个道次、10个道次、15个道次或20个道次)。
本发明可选实施例中，步骤(21)中，坯料的送进量为40-70mm(比如40mm、45mm、50mm、55mm、60mm、65mm或70mm)，锻造频率为600-900ms/次(比如600ms/次、650ms/次、700ms/次、750ms/次、800ms/次、850ms/次或900ms/次)。
需要说明的是，每个道次的压下量与坯料钢种有关，一般以延伸率来衡量，每道次的延伸率为1.2-1.4(比如1.2、1.3或1.4)，总压下量与坯料规格和成材规格有关，一般总延伸率为≥2。
本发明可选实施例中，步骤(22)中，设定规格坯的送进量为20-30mm(比如20mm、22mm、24mm、26mm、28mm或30mm)，锻造频率为300-400ms/次(比如300ms/次、320ms/次、340ms/次、360ms/次、380ms/次或400ms/次)。
本发明的可选实施例中，不旋转锻造包括：
(31)四组锻圆锤头将近似圆形坯料进行1-3个道次的不旋转锻造压下，锻造时坯料不旋转，只送进，控制送进量和锻造频率，得到设定规格的带圆角方坯；
(32)对带圆角方坯进行精整锻造，锻制成方坯。
其中，精整锻造即为甩圆道次锻造，具体为：对带圆角方坯的成材表面、尺寸公差进行整形控制，操作时，坯料不旋转只送进锻造。
本发明的可选实施例中，步骤(31)中，坯料的送进量为40-60mm(比如40mm、45mm、50mm、55mm或60mm)，锻造频率为450-650ms/次(比如450ms/次、500ms/次、550ms/次、600ms/次或650ms/次)。
本发明的可选实施例中，步骤(31)中，每道次的压下量为10-50mm(比如10mm、20mm、30mm、40mm或50mm)，总压下量为20-100mm(比如20mm、40mm、60mm、80mm或100mm)。
本发明的可选实施例中，步骤(32)中，带圆角方坯的送进量为30-60mm(比如30mm、40mm、50mm或60mm)，锻造频率为400-500ms/次(比如400ms/次、420ms/次、440ms/次、460ms/次、480ms/次或500ms/次)。
本发明具体实施例中，坯料经过15个道次的旋转锻造，之后经过1个道次的精整锻造，锻制至规格为185mm的近似圆形坯料，再经过2个道次的不旋转锻造，得到规格为160mm的方坯。
下面通过具体实施例对本发明的高合金方坯的径向锻造方法进行详细说明。
实施例1
采用1.2t电炉锭，钢种为9Cr18，成材160mm规格的方坯，加热温度1140℃～1160℃，保温2.5h后出炉至16MN径锻机组，使用137mm面宽锤头锻造，经过计算，锻圆规格为185mm，也即是锻造过程中近似圆形坯料的规格，将该锻圆规格数据编制到径锻机的控制器上，以控制锻造过程，如表1所示，具体锻造过程如下步骤：
1)第1-15个道次旋转锻造，4组锤头对坯料进行旋转同步锻造，坯料随径锻机选转的转角为30°，送进量为60mm，锻造频率为600-900ms/次，锻制规格至185mm的坯；
2)第16个道次为甩圆道次(即为精整锻造)，对185mm规格坯的成材表面、尺寸公差进行整形控制，转角10°，送进量为20mm，锻造频率为300ms/次，锻制规格至185mm的近似圆形坯料；
3)第17-18道次为不旋转锻造，不旋转锻造具体如下：第17道次，此道次把近似圆形坯料锻成带圆角方坯，4组锤头按要求同步锻制至170mm规格的方坯，坯料不旋转(即旋转角度设置为0°)，只送进，送进量为50mm，锻造频率为596ms/次。第18道次为精整锻造，即此道次对方坯成材表面、尺寸公差进行整形控制，即4组锤头按要求同步锻制至160mm规格的方坯，坯料不旋转(即旋转角度设置为0°)，只送进，送进量为50mm，锻造频率为450ms/次。
本实施例1.2t电炉锭成形160mm方坯变形道次具体如下：
第1-15道次，将1.2t锭锻造至185坯，为旋转锻造过程，具体情况如下：
第1-8道次为上料操作机将钢锭冒口端单边拔长，分别锻至410mm、370mm、325mm、285mm规格；第9-12道次：钢料交接至下料操作机锻造，将钢锭另一端锻至与冒口端尺寸一致，道次锻造规格分别为375mm、330mm、285mm。
第13-15道次为上料操作机和下料操作机交替锻制将坯料锻至185mm规格。
第16道次为将185mm规格进行甩圆锻制(即为精整锻造)，将尺寸进行整形。
第17-18道次为方坯成形锻造过程，为不旋转锻造，道次锻造规格分别为170mm、160mm，道次送进量分别为50mm、50mm，锻造频率分别为596ms/次、450ms/次。
表1 1.2t电炉锭成形160mm方坯变形道次数据
道次数 锻造规格(mm) 送进量(mm) 锻造频率(ms/次)
0 480 0 999
1 410 60 850
2 410 60 850
3 370 60 785
4 370 60 785
5 325 60 756
6 325 60 756
7 285 60 725
8 285 60 725
9 375 60 753
10 375 60 725
11 330 60 715
12 285 60 685
13 250 60 671
14 215 60 650
15 185 60 695
16 185 20 300
17 170 50 596
18 160 50 450
如图1所示，本实施例锻造所得的160mm方坯(两端圆角均为20-30mm)外观平整，尺寸均匀，无损探伤满足GB/T 4162-2008 A级要求。
实施例2
采用φ340mm规格的八角坯料，钢种为0Cr17Ni2Mo2，成材205mm规格的方坯，加热温度为1140℃～1160℃，保温2h后出炉至16MN径锻机组，使用187mm面宽锤头进行锻造，经过计算，锻圆规格为240mm，也即是锻造过程中近似圆形坯料的规格，将该锻圆规格数据编制到径锻机的控制器上，以控制锻造过程，如表2所示，具体锻造过程包括如下步骤：
1)第1-4个道次旋转锻造，4组锤头对坯料进行旋转同步锻造，转角为30°，送进量为60mm，锻造频率为685-791ms/次，锻制规格至240mm的坯；
2)第5个道次为甩圆道次(即为精整锻造)，对240mm规格成材表面、尺寸公差进行整形控制，转角10°，送进量为20mm，锻造频率为300ms/次，锻制规格至240mm的近似圆形坯料；
3)第6-7道次为不旋转锻造，不旋转锻造具体如下：第6道次，此道次把近似圆形坯料锻成带圆角方坯，4组锤头按要求同步锻制至215mm规格的方坯，坯料不旋转(即旋转角度设置为0°)，只送进，送进量为50mm，锻造频率为625ms/次。第7道次为精整锻造，即此道次对方坯成材表面、尺寸公差进行整形控制，即4组锤头按要求同步锻制至205mm规格的方坯，坯料不旋转(即旋转角度设置为0°)，只送进，送进量为50mm，锻造频率为450ms/次。
表2八角坯料成形205mm方坯变形道次数据
道次数 锻造规格(mm) 送进量(mm) 锻造频率(ms/次)
0 355 0 999
1 345 60 791
2 311 60 715
3 273 60 685
4 240 60 695
5 240 20 300
6 215 50 625
7 205 50 450
本实施例锻造所得的205mm方坯(两端圆角均为25-35mm)外观平整，尺寸均匀，无损探伤满足GB/T 4162-2008 A级要求。
对比例1
采用1.2t电炉锭，钢种为9Cr18，成材160mm方坯，加热温度为1140℃～1160℃，保温2.5h后出炉至16MN径锻机组，使用137mm面宽锤头锻造，设定锻圆规格为200mm，将该锻圆规格数据编制到径锻机的控制器上，以控制锻造过程，具体锻造过程包括如下步骤：
1)第1-15个道次旋转锻造，4组锤头旋转同步锻造，转角为30°，送进60mm，锻造频率600-900ms/次，锻制规格至200mm的近似圆形坯料；
3)第16-17道次为不旋转锻造，不旋转锻造具体如下：第16道次，此道次把近似圆形坯料锻成带圆角方坯，4组锤头按要求同步锻制至170mm规格的方坯，坯料不旋转(即旋转角度设置为0)，只送进，送进量为50mm，锻造频率为596ms/次。第17道次，此道次对方坯成材表面、尺寸公差进行整形控制，即4组锤头按要求同步锻制至160mm的规格方坯，坯料不旋转(即旋转角度设置为0°)，只送进，送进量为50mm，锻造频率为450ms/次。
本对比例1锻造得到的方坯图片如图2所示，从图2中可以看出，因锻圆规格不当(锻圆规格为200mm，相较于实施例1，本对比例偏大)，造成160方坯两端有突起台阶，尺寸不满足要求；并且，本对比例中省略了200mm规格甩圆道次锻造操作，成材表面不光滑、不平整。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高合金方坯的径向锻造方法，其特征在于，所述径向锻造方法利用径锻机对坯料进行锻造，径锻机安装有四组对称分布的锤头，所述径向锻造方法包括以下步骤：
(1)根据方坯的规格和使用的锤头面宽，计算得到锻圆规格；定义锻圆规格为A，方坯规格为D，方坯面宽为W，W为锤头面宽的0.6-0.8倍，则A2＝D2+W2；
(2)旋转同步锻造：坯料边送进边旋转，四组锤头将坯料同步锻造至设定规格的近似圆形坯料，所述近似圆形坯料的规格为所述锻圆规格；
其中，所述旋转同步锻造包括：
(21)径锻机转角30°，四组锤头将坯料旋转同步锻造，锻制成设定规格坯；坯料的送进量为40-70mm，锻造频率为600-900ms/次；
(22)对设定规格坯进行精整锻造，锻制成近似圆形坯料；设定规格坯的送进量为20-30mm，锻造频率为300-400ms/次；
(3)不旋转锻造：近似圆形坯料不旋转、只送进锻造，成材得到所述方坯；
其中，近似圆形坯料指的是径锻成形的正12边形即液压径锻机旋转30°同步锻造得到的坯型。
2.如权利要求1所述的高合金方坯的径向锻造方法，其特征在于，步骤(21)中旋转同步锻造执行1-20个道次。
3.如权利要求2所述的高合金方坯的径向锻造方法，其特征在于，步骤(21)中，所述旋转同步锻造的每道次的延伸率为1.2-1.4，总延伸率为≥2。
4.如权利要求1-3中任一项所述的高合金方坯的径向锻造方法，其特征在于，步骤(3)中，不旋转锻造包括：
(31)四组锤头将近似圆形坯料进行1-3个道次的不旋转锻造压下，锻造时坯料不旋转，只送进，控制送进量和锻造频率，得到设定规格的带圆角方坯；
(32)对带圆角方坯进行精整锻造，锻制成所述方坯。
5.如权利要求4所述的高合金方坯的径向锻造方法，其特征在于，步骤(31)中，坯料的送进量为40-60mm，锻造频率为450-650ms/次。
6.如权利要求4所述的高合金方坯的径向锻造方法，其特征在于，步骤(32)中，带圆角方坯的送进量为30-60mm，锻造频率为400-500ms/次。
7.如权利要求4所述的高合金方坯的径向锻造方法，其特征在于，步骤(31)中，每道次的压下量为10-50mm，总压下量为20-100mm。
8.如权利要求4所述的高合金方坯的径向锻造方法，其特征在于，坯料经过16个道次的旋转同步锻造，锻制至规格为185mm的近似圆形坯料，再经过2个道次的不旋转锻造，得到规格为160mm的方坯。
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