CN114289500A - 一种大型超高结构钢的异形轧制工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种大型超高结构钢的异形轧制工艺，其特征在于：包括以下步骤：下料步骤；锯切料件；加热步骤；加热步骤包括四次加热过程；第一次加热过程；第二次加热过程；第三次加热过程；第四次加热过程；敦粗步骤；敦粗步骤包括三次锻造过程；第一次锻造过程；第二次锻造过程；第三次锻造过程；冲孔步骤；预轧步骤；成型步骤；终轧步骤。解决了现有方案中切削难度大，切削过程中刀具破损严重，加工效率低，而且会导致局部温度升高，引起加工表面组织变化，从而影响最终产品的性能的问题。

Description

一种大型超高结构钢的异形轧制工艺
技术领域
本发明涉及锻件处理领域，尤其涉及一种大型超高结构钢的异形轧制工艺。
背景技术
超高强度钢主要应用于航空、航天关键承力构件，也可以用于车船制造等需要高强度钢材的领域。目前认为抗拉强度在1400～1500MPa以上的钢算作超高强度钢。作为航空航天材料，要求超高强度钢除了具有高强度外，还应具有良好的冲击抗力和断裂韧性，以及适当的延展性，高的疲劳强度和良好的焊接性等。
超高强度钢的热处理硬度高、韧性好，切削难度大，切削过程中刀具破损严重，加工效率低，而且会导致局部温度升高，引起加工表面组织变化，从而影响最终产品的性能。如何解决这个问题变得至关重要。
发明内容
针对上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种大型超高结构钢的异形轧制工艺，以解决现有技术中切削难度大，切削过程中刀具破损严重，加工效率低，而且会导致局部温度升高，引起加工表面组织变化，从而影响最终产品的性能的问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种大型超高结构钢的异形轧制工艺；
包括以下步骤：
下料步骤；锯切料件；
加热步骤；加热步骤包括四次加热过程；
第一次加热过程：加热炉内升温；升温温度为200～250℃；升温速度为8～10℃/min；保温时间为15～20min；将料件置于加热炉内；保温时间为15～20min；
第二次加热过程：升温温度为800～850℃；升温速度为200～220℃/h；保温时间为0.25～0.30min/mm﹡壁厚；
第三次加热过程：升温温度为1050～1100℃；升温速度为90～110℃/h；保温时间为0.20～0.25min/mm﹡壁厚；
第四次加热过程：升温温度为1180～1210℃；升温速度为30～40℃/h；保温时间为0.17～0.20min/mm﹡壁厚；
敦粗步骤；敦粗步骤包括三次锻造过程；
第一次锻造过程：锻造温度为：1155～1175℃；料件依次进行敦粗、拔长和敦粗；终锻温度为≥1050℃；将料件放入锻造炉内加热；加热温度为1195～1215℃；保温时间为0.60～0.70min/mm﹡壁厚；
第二次锻造过程：锻造温度为：1185～1190℃；料件依次进行倒棱、拔长、敦粗和拔长；终锻温度为≥950℃；将料件放入锻造炉内加热；加热温度为1180～1210℃；保温时间为0.45～0.55min/mm﹡壁厚；
第三次锻造过程：锻造温度为：1155～1175℃；料件依次进行敦粗和滚圆；终锻温度为≥1050℃；将料件放入锻造炉内加热；加热温度为1195～1215℃；保温时间为0.60～0.70min/mm﹡壁厚；
冲孔步骤；对料件进行冲孔加工；终锻温度为≥1030℃；锻件回炉加热至1160～1180℃；
预轧步骤；锻件放置在马架上进行锻锤；上钻上捶打锻件的一面开设有第一异形面；第一异形面接触锻件；终锻温度为≥1030℃；锻件回炉加热至1160～1180℃；
成型步骤；锻件放置在模具内进行锻压；围绕外模开设有第二异形面；锻件置于内模和外模之间；外模相互拼接；所述第二异形面接触锻件；终锻温度为≥1030℃；锻件回炉加热至1160～1180℃；
终轧步骤；锻件放置在芯辊和主辊之间；芯辊穿过锻件的通孔；主辊滚压锻件表面；围绕主辊外表面开设有第三异形面；第三异形面接触锻件；终锻温度为≥1030℃；锻件空冷至室温。
进一步的技术方案为：料件中各化学元素的成份重量百分比为：C：0.28～0.30％、Mn：0.80～0.9％、Si：1.50～1.60％、S：≤0.010％、P：≤0.007％、Ni：0.24～0.26％、Cr：1.0～1.20％、Mo：0.48～0.55％、V：0.09～0.13％、Cu：≤0.17％、余量为Fe。
进一步的技术方案为：料件采用VIM+VAR的熔炼处理过程。
进一步的技术方案为：VIM熔炼处理过程：坯料升温至1530～1620℃；保温时间为25min；真空度为≤0.1Pa；浇注温度为1510～1600℃；
进一步的技术方案为：VAR熔炼处理过程：真空度为≤0.35Pa；熔速为3.1～4.2kg/min；氦气冷却20～25min。
进一步的技术方案为：下料步骤之前还包括第一次热处理步骤；第一次热处理步骤包括两次升温过程；
第一次升温过程：料件升温至800～820℃；升温速度为200～220℃/h；保温时间为18～22min；
第二次升温过程：料件升温至1010～1110℃；升温时间为≤60min；保温时间为25～55min；出炉空冷，冷却温度为≤100℃。
进一步的技术方案为：终轧步骤之后还包括第一次机加工步骤；对锻件进行粗加工。
进一步的技术方案为：第一次机加工步骤之后还包括第二次热处理步骤；第二次热处理步骤包括三个火次过程；
第一火次过程：锻件升温至735～755℃；保温时间为3～4h；随炉冷却至≤500℃，出炉空冷；
第二火次过程：锻件升温至860～920℃；保温时间为1～2h；出炉油冷；冷却温度为≤100℃；
第三火次过程：锻件升温至550～570℃；保温时间为3～5h；出炉空冷；冷却温度为≤50℃。
进一步的技术方案为：第二次热处理步骤之后还包括第二次机加工步骤；对锻件进行精加工。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果如下：(1)通过第一次热处理步骤中的两次升温过程，使得料件内外温度均匀，减少了料件内外的温差，通过第一次热处理步骤减少了料件的内应力，降低了料件的硬度，方便下料步骤对料件进行锯切；(2)第一次加热过程中加热炉内先预热，缩短加热步骤的时间，四次加热过程中升温速度逐渐降低，使得料件内外受热均匀，使得料件在经过敦粗步骤后，料件不仅发生了塑性变形，还使得料件内部金相组织得到改善，使得料件内部致密度提高同时碳化物均匀分布，方便后续机加工和热处理，降低了机加工切削的难度；(3)第二次加热过程、第三次加热过程和第四次加热过程中料件保温时间和料件壁厚存在关联，避免了料件过热或是受热不均匀，使得料件温度分布均匀，提高了料件的塑性和冲击韧性，使得料件在后续敦粗步骤中，避免引起不均匀的变形和偏心锻造；(4)第二次锻造过程中通过倒棱使得料件发生形变，方便第三次锻造过程中对料件进行滚圆，第三次锻造过程通过滚圆使得料件发生形变，方便后续的预轧步骤；(5)料件先通过加热步骤使得料件温度分布均匀，再通过敦粗步骤中第一次锻造过程、第二次锻造过程和第三次锻造过程通过反复的敦粗和拔长，改善料件的内部质量，从而消除铸态组织，使得锻件内部组织均匀，改善或消除疏松及偏析现象，材料内部夹杂物也可有效锻小或锻碎；(6)料件在敦粗步骤中各个锻造过程的锻造温度和终锻温度，使得料件晶粒度细化并有效控制料件晶粒细化可提高各方面性能如提高韧性，增加抗疲劳性从而提高使用寿命；(7)锻件通过预轧步骤、成型步骤和终轧步骤，使得锻件表面为异形表面，减少了锻件后续的机加工的切削量，降低了机加工成本，提高了锻件的产品质量，避免机加工后锻件加工表面组织变化；(8)锻件通过第一火次过程中将温度升温至735～755℃，并保温一段时间，之后缓慢冷却，使得锻件内晶粒细化，消除了组织缺陷和残余应力，从而改善了锻件的切削加工性能，稳定了锻件的尺寸，减少了锻件的变形和裂纹倾向；(9)锻件通过第二火次过程中形成板条状马氏体，且锻件的晶粒更为细小，可以有效阻止裂纹的扩展，形成应力集中，细小的晶粒有更多的晶界阻碍位错的运动，减轻裂纹的扩展，能够提高锻件的强度和塑性；(10)锻件通过第三火次过程中消除锻件中的内应力，降低锻件中的硬度和强度，提高锻件中的延性和韧性，锻件提高了组织稳定性、锻件在后续过程中不再发生组织转变，从而使锻件的几何尺寸和性能保持稳定；(11)VIM熔炼处理过程将各化学元素的成份重量百分比控制在较小的范围内，VAR熔炼处理过程有利于液态金属向凝固时体积收缩的区域补充，得到质量较高的铸锭。
附图说明
图1示出了本发明实施例大型超高结构钢的异形轧制工艺的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的装置作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
图1示出了本发明实施例大型超高结构钢的异形轧制工艺的流程图。结合图1所示，本发明公开了一种大型超高结构钢的异形轧制工艺。
大型超高结构钢的异形轧制工艺，包括以下步骤：
下料步骤。锯切料件。
下料步骤之前还包括第一次热处理步骤。第一次热处理步骤包括两次升温过程。
第一次升温过程：料件升温至800～820℃。升温速度为200～220℃/h。保温时间为18～22min。
第二次升温过程：料件升温至1010～1110℃。升温时间为≤60min。保温时间为25～55min。出炉空冷，冷却温度为≤100℃。
第一次升温过程：中先将料件升温至800～820℃，并通过缓慢的升温过程，使得料件内外温度均匀，并通过短暂的保温过程后就开始第二次升温过程。第二次升温过程升温时间较短，使得料件可以快速升温至1010～1110℃，并进行空冷，使得料件硬度得到降低。
通过第一次热处理步骤中的两次升温过程，使得料件内外温度均匀，减少了料件内外的温差。通过第一次热处理步骤减少了料件的内应力，降低了料件的硬度，方便下料步骤对料件进行锯切。
加热步骤。加热步骤包括四次加热过程。
第一次加热过程：加热炉内升温。升温温度为200～250℃。升温速度为8～10℃/min。保温时间为15～20min。将料件置于加热炉内。保温时间为15～20min。
第二次加热过程：升温温度为800～850℃。升温速度为200～220℃/h。保温时间为0.25～0.30min/mm﹡壁厚。
第三次加热过程：升温温度为1050～1100℃。升温速度为90～110℃/h。保温时间为0.20～0.25min/mm﹡壁厚。
第四次加热过程：升温温度为1180～1210℃。升温速度为30～40℃/h。保温时间为0.17～0.20min/mm﹡壁厚。
料件锯切下料后尺寸为Φ1000﹡1235mm。加热步骤中壁厚为1000mm。
第一次加热过程中加热炉内先预热，缩短加热步骤的时间。四次加热过程中升温速度逐渐降低，使得料件内外受热均匀。使得料件在经过敦粗步骤后，料件不仅发生了塑性变形，还使得料件内部金相组织得到改善，使得料件内部致密度提高同时碳化物均匀分布，方便后续机加工和热处理，降低了机加工切削的难度。
第二次加热过程、第三次加热过程和第四次加热过程中料件保温时间和料件壁厚存在关联，避免了料件过热或是受热不均匀，使得料件温度分布均匀，提高了料件的塑性和冲击韧性。使得料件在后续敦粗步骤中，避免引起不均匀的变形和偏心锻造。
敦粗步骤。敦粗步骤包括三次锻造过程。
第一次锻造过程：锻造温度为：1155～1175℃。料件依次进行敦粗、拔长和敦粗。终锻温度为≥1050℃。将料件放入锻造炉内加热。加热温度为1195～1215℃。保温时间为0.60～0.70min/mm﹡壁厚。
第二次锻造过程：锻造温度为：1185～1190℃。料件依次进行倒棱、拔长、敦粗和拔长。终锻温度为≥950℃。将料件放入锻造炉内加热。加热温度为1180～1210℃。保温时间为0.45～0.55min/mm﹡壁厚。
第三次锻造过程：锻造温度为：1155～1175℃。料件依次进行敦粗和滚圆。终锻温度为≥1050℃。将料件放入锻造炉内加热。加热温度为1195～1215℃。保温时间为0.60～0.70min/mm﹡壁厚。
第一次锻造过程后料件尺寸为Φ780﹡1600mm。第二次锻造过程后料件尺寸为Φ780﹡1600mm。第三次锻造过程后料件尺寸为Φ980﹡1270mm。
第二次锻造过程中通过倒棱使得料件发生形变，方便第三次锻造过程中对料件进行滚圆。第三次锻造过程通过滚圆使得料件发生形变，方便后续的预轧步骤。
料件先通过加热步骤使得料件温度分布均匀，再通过敦粗步骤中第一次锻造过程、第二次锻造过程和第三次锻造过程通过反复的敦粗和拔长，改善料件的内部质量，从而消除铸态组织，使得锻件内部组织均匀，改善或消除疏松及偏析现象。材料内部夹杂物也可有效锻小或锻碎。
料件在敦粗步骤中各个锻造过程的锻造温度和终锻温度，使得料件晶粒度细化并有效控制料件晶粒细化可提高各方面性能如提高韧性，增加抗疲劳性从而提高使用寿命。
冲孔步骤。对料件进行冲孔加工。终锻温度为≥1030℃。锻件回炉加热至1160～1180℃。
锻件冲孔尺寸为Φ350mm。
预轧步骤。锻件放置在马架上进行锻锤。上钻上捶打锻件的一面开设有第一异形面。第一异形面接触锻件。终锻温度为≥1030℃。锻件回炉加热至1160～1180℃。
通过冲孔步骤将锻件中间位置冲出一个通孔。锻件放置在马架上时，马架的马杠穿过锻件的通孔。上钻反复捶打锻件，通过转动马架的马杠带动锻件旋转，上钻围绕锻件的外表面反复捶打，使得锻件外表面形成相同形状的异形表面，并完成锻件通孔的扩孔。
成型步骤。锻件放置在模具内进行锻压。围绕外模开设有第二异形面。锻件置于内模和外模之间。外模相互拼接。第二异形面接触锻件。终锻温度为≥1030℃。锻件回炉加热至1160～1180℃。
模具分为内模和外模。模具上放置锻件时，内模置于锻件的通孔内，将外模相互拼接，第二异形面接触锻件的异形表面。对锻件进行锻压时，锻件受到挤压，锻件的通孔接触内模，锻件的异形表面接触外模的第二异形面。
终轧步骤。锻件放置在芯辊和主辊之间。芯辊穿过锻件的通孔。主辊滚压锻件表面。围绕主辊外表面开设有第三异形面。第三异形面接触锻件。终锻温度为≥1030℃。锻件空冷至室温。
芯辊和主辊分别挤压锻件。芯辊旋转带动锻件旋转，芯辊将通孔进行扩孔。主辊的第三异形面接触锻件的异形表面，主辊旋转对锻件的异形表面进行最终修整。
预轧步骤对锻件的通孔进行初步扩孔，并将锻件的异形表面初步形成。此时锻件的通孔和锻件的异形表面尺寸误差较大，且表面质量较差。成型步骤对锻件的通孔进行定型和锻件的异形表面进行定型，改善了锻件的通孔和锻件的异形表面的表面质量，并将锻件的通孔和锻件的异形表面尺寸初步定型。终轧步骤。对锻件的通孔和锻件的异形表面进行辊压，对锻件的通孔尺寸和锻件的异形表面尺寸进行最终定型，定型尺寸留有机加工余量，并通过辊压改善锻件的通孔的表面质量和锻件的异形表面的表面质量。
锻件通过预轧步骤、成型步骤和终轧步骤，使得锻件表面为异形表面，减少了锻件后续的机加工的切削量，降低了机加工成本，提高了锻件的产品质量，避免机加工后锻件加工表面组织变化。
终轧步骤之后还包括第一次机加工步骤。对锻件进行粗加工。
第一次机加工步骤之后还包括第二次热处理步骤。第二次热处理步骤包括三个火次过程。
第一火次过程：锻件升温至735～755℃。保温时间为3～4h。随炉冷却至≤500℃，出炉空冷。
第二火次过程：锻件升温至860～920℃。保温时间为1～2h。出炉油冷。冷却温度为≤100℃。
第三火次过程：锻件升温至550～570℃。保温时间为3～5h。出炉空冷。冷却温度为≤50℃。
锻件通过第一火次过程中将温度升温至735～755℃，并保温一段时间，之后缓慢冷却。使得锻件内晶粒细化，消除了组织缺陷和残余应力，从而改善了锻件的切削加工性能，稳定了锻件的尺寸，减少了锻件的变形和裂纹倾向。
锻件通过第二火次过程中形成板条状马氏体，且锻件的晶粒更为细小。同时马氏体板条的方向各不相同，晶粒取向也不相同，从而造成一个平面成像方向不同。原始奥氏体晶粒内形成了位向不同的板条束，板条束内的板条马氏体晶界属于小角度晶界，同时马氏体内存在大量能够阻碍位错滑移的亚结构，可以有效阻止裂纹的扩展，形成应力集中。
奥氏体晶粒内马氏体的生成数量基本保持不变，但马氏体中的板条群会随着奥氏体晶粒的增大而增大。细小的晶粒有更多的晶界阻碍位错的运动，减轻裂纹的扩展，能够提高锻件的强度和塑性。
锻件通过第三火次过程中消除锻件中的内应力，降低锻件中的硬度和强度，提高锻件中的延性和韧性。锻件提高了组织稳定性、锻件在后续过程中不再发生组织转变，从而使锻件的几何尺寸和性能保持稳定。
第二次热处理步骤之后还包括第二次机加工步骤。对锻件进行精加工。
通过对锻件进行精加工得到最终尺寸的锻件。
料件中各化学元素的成份重量百分比为：C：0.28～0.30％、Mn：0.80～0.9％、Si：1.50～1.60％、S：≤0.010％、P：≤0.007％、Ni：0.24～0.26％、Cr：1.0～1.20％、Mo：0.48～0.55％、V：0.09～0.13％、Cu：≤0.17％、余量为Fe。
料件采用VIM+VAR的熔炼处理过程。
VIM熔炼处理过程：坯料升温至1530～1620℃。保温时间为25min。真空度为≤0.1Pa。浇注温度为1510～1600℃。
VAR熔炼处理过程：真空度为≤0.35Pa。熔速为3.1～4.2kg/min。氦气冷却20～25min。
VIM熔炼处理过程为真空感应熔炼，坯料熔化、熔炼、合金及浇注均在真空条件下进行，避免了与大气的相互作用而产生污染。在真空条件下，C元素具有很强的脱氧能力，C元素的产物CO被抽至系统以外。并可以精准控制各化学元素的成份重量百分比，并将各化学元素的成份重量百分比控制在较小的范围内。
VAR熔炼处理过程为真空自耗重熔，在直流电弧的作用下自耗电极熔化成液滴并调入结晶器中后形成熔池，随着重熔过程的进行，熔池中的金属液体逐渐凝固，熔池液面逐渐上升，结晶器中逐渐形成铸锭。由于在凝固过程中始终保持强烈的水冷作用，铸锭结构主要是树枝晶组织。熔池为扁平状，树枝晶组织沿铸锭轴向发展，有利于金属中气体和非金属杂质的排除，有利于液态金属向凝固时体积收缩的区域补充，得到质量较高的铸锭。
以下用三个实施例来说明本发明的锻造过程：
第一实施例：
料件采用VIM+VAR的熔炼处理过程。
VIM熔炼处理过程：坯料升温至1530℃。保温时间为25min。真空度为≤0.08Pa。浇注温度为1510℃。
VAR熔炼处理过程：真空度为0.31Pa。熔速为3.1kg/min。氦气冷却20min。
料件中各化学元素的成份重量百分比为：C：0.28％、Mn：0.80％、Si：1.50％、S：0.006％、P：0.004％、Ni：0.24％、Cr：1.0％、Mo：0.48％、V：0.09％。Cu：0.13％、余量为Fe。
下料步骤之前还包括第一次热处理步骤。第一次热处理步骤包括两次升温过程。
第一次升温过程：料件升温至800℃。升温速度为200℃/h。保温时间为18min。
第二次升温过程：料件升温至1010℃。升温时间为40min。保温时间为25min。出炉空冷，冷却温度为70℃。
下料步骤。锯切料件。
加热步骤。加热步骤包括四次加热过程。
第一次加热过程：加热炉内升温。升温温度为200℃。升温速度为8℃/min。保温时间为15min。将料件置于加热炉内。保温时间为15min。
第二次加热过程：升温温度为800℃。升温速度为200℃/h。保温时间为0.25min/mm﹡1000mm。
第三次加热过程：升温温度为1050～1100℃。升温速度为90～110℃/h。保温时间为0.20min/mm﹡1000mm。
第四次加热过程：升温温度为1180～1210℃。升温速度为30～40℃/h。保温时间为0.17min/mm﹡1000mm。
敦粗步骤。敦粗步骤包括三次锻造过程。
第一次锻造过程：锻造温度为：1155℃。料件依次进行敦粗、拔长和敦粗。终锻温度为1050℃。将料件放入锻造炉内加热。加热温度为1195℃。保温时间为0.60min/mm﹡780mm。
第二次锻造过程：锻造温度为：1185℃。料件依次进行倒棱、拔长、敦粗和拔长。终锻温度为950℃。将料件放入锻造炉内加热。加热温度为1180℃。保温时间为0.45min/mm﹡780mm。
第三次锻造过程：锻造温度为：1155℃。料件依次进行敦粗和滚圆。终锻温度为1050℃。将料件放入锻造炉内加热。加热温度为1195℃。保温时间为0.60min/mm﹡980mm。
冲孔步骤。对料件进行冲孔加工。终锻温度为1030℃。锻件回炉加热至1160℃。
预轧步骤。锻件放置在马架上进行锻锤。上钻上捶打锻件的一面开设有第一异形面。第一异形面接触锻件。终锻温度为1030℃。锻件回炉加热至1160℃。
成型步骤。锻件放置在模具内进行锻压。围绕外模开设有第二异形面。锻件置于内模和外模之间。外模相互拼接。第二异形面接触锻件。终锻温度为1030℃。锻件回炉加热至1160℃。
终轧步骤。锻件放置在芯辊和主辊之间。芯辊穿过锻件的通孔。主辊滚压锻件表面。围绕主辊外表面开设有第三异形面。第三异形面接触锻件。终锻温度为1030℃。锻件空冷至室温。
终轧步骤之后还包括第一次机加工步骤。对锻件进行粗加工。
第一次机加工步骤之后还包括第二次热处理步骤。第二次热处理步骤包括三个火次过程。
第一火次过程：锻件升温至735℃。保温时间为3h。随炉冷却至450℃，出炉空冷。
第二火次过程：锻件升温至860℃。保温时间为1h。出炉油冷。冷却温度为80℃。
第三火次过程：锻件升温至550℃。保温时间为3h。出炉空冷。冷却温度为45℃。
第二次热处理步骤之后还包括第二次机加工步骤。对锻件进行精加工。
第二实施例：
料件采用VIM+VAR的熔炼处理过程。
VIM熔炼处理过程：坯料升温至1580℃。保温时间为25min。真空度为0.9Pa。浇注温度为1560℃。
VAR熔炼处理过程：真空度为0.33Pa。熔速为3.8kg/min。氦气冷却23min。
料件中各化学元素的成份重量百分比为：C：0.28％、Mn：0.85％、Si：1.55％、S：0.01％、P：0.006％、Ni：0.25％、Cr：1.10％、Mo：0.51％、V：0.11％。Cu：0.15％、余量为Fe。
下料步骤之前还包括第一次热处理步骤。第一次热处理步骤包括两次升温过程。
第一次升温过程：料件升温至810℃。升温速度为210℃/h。保温时间为21min。
第二次升温过程：料件升温至1013℃。升温时间为55min。保温时间为40min。出炉空冷，冷却温度为90℃。
下料步骤。锯切料件。
加热步骤。加热步骤包括四次加热过程。
第一次加热过程：加热炉内升温。升温温度为230℃。升温速度为9℃/min。保温时间为18min。将料件置于加热炉内。保温时间为18min。
第二次加热过程：升温温度为833℃。升温速度为214℃/h。保温时间为0.28min/mm﹡1000mm。
第三次加热过程：升温温度为1075℃。升温速度为98℃/h。保温时间为0.23min/mm﹡1000mm。
第四次加热过程：升温温度为1190℃。升温速度为35℃/h。保温时间为0.19min/mm﹡1000mm。
敦粗步骤。敦粗步骤包括三次锻造过程。
第一次锻造过程：锻造温度为：1165℃。料件依次进行敦粗、拔长和敦粗。终锻温度为1060℃。将料件放入锻造炉内加热。加热温度为1205℃。保温时间为0.65min/mm﹡780mm。
第二次锻造过程：锻造温度为：1185℃。料件依次进行倒棱、拔长、敦粗和拔长。终锻温度为970℃。将料件放入锻造炉内加热。加热温度为1190℃。保温时间为0.50min/mm﹡780mm。
第三次锻造过程：锻造温度为：1170℃。料件依次进行敦粗和滚圆。终锻温度为1060℃。将料件放入锻造炉内加热。加热温度为1205℃。保温时间为0.65min/mm﹡980mm。
冲孔步骤。对料件进行冲孔加工。终锻温度为1040℃。锻件回炉加热至1170℃。
预轧步骤。锻件放置在马架上进行锻锤。上钻上捶打锻件的一面开设有第一异形面。第一异形面接触锻件。终锻温度为1040℃。锻件回炉加热至1170℃。
成型步骤。锻件放置在模具内进行锻压。围绕外模开设有第二异形面。锻件置于内模和外模之间。外模相互拼接。第二异形面接触锻件。终锻温度为1040℃。锻件回炉加热至1170℃。
终轧步骤。锻件放置在芯辊和主辊之间。芯辊穿过锻件的通孔。主辊滚压锻件表面。围绕主辊外表面开设有第三异形面。第三异形面接触锻件。终锻温度为1040℃。锻件空冷至室温。
终轧步骤之后还包括第一次机加工步骤。对锻件进行粗加工。
第一次机加工步骤之后还包括第二次热处理步骤。第二次热处理步骤包括三个火次过程。
第一火次过程：锻件升温至745℃。保温时间为3.5h。随炉冷却至480℃，出炉空冷。
第二火次过程：锻件升温至880℃。保温时间为1.6h。出炉油冷。冷却温度为90℃。
第三火次过程：锻件升温至560℃。保温时间为4.2h。出炉空冷。冷却温度为47℃。
第二次热处理步骤之后还包括第二次机加工步骤。对锻件进行精加工。
第三实施例：
料件采用VIM+VAR的熔炼处理过程。
VIM熔炼处理过程：坯料升温至1620℃。保温时间为25min。真空度为0.1Pa。浇注温度为1600℃。
VAR熔炼处理过程：真空度为0.35Pa。熔速为4.2kg/min。氦气冷却25min。
料件中各化学元素的成份重量百分比为：C：0.30％、Mn：0.90％、Si：1.60％、S：0.010％、P：0.007％、Ni：0.26％、Cr：1.20％、Mo：0.55％、V：0.13％。Cu：0.17％、余量为Fe。
下料步骤之前还包括第一次热处理步骤。第一次热处理步骤包括两次升温过程。
第一次升温过程：料件升温至800～820℃。升温速度为220℃/h。保温时间为22min。
第二次升温过程：料件升温至1110℃。升温时间为60min。保温时间为55min。出炉空冷，冷却温度为100℃。
下料步骤。锯切料件。
加热步骤。加热步骤包括四次加热过程。
第一次加热过程：加热炉内升温。升温温度为250℃。升温速度为10℃/min。保温时间为20min。将料件置于加热炉内。保温时间为20min。
第二次加热过程：升温温度为850℃。升温速度为220℃/h。保温时间为0.30min/mm﹡1000mm。
第三次加热过程：升温温度为1100℃。升温速度为110℃/h。保温时间为0.25min/mm﹡1000mm。
第四次加热过程：升温温度为1210℃。升温速度为40℃/h。保温时间为0.20min/mm﹡1000mm。
敦粗步骤。敦粗步骤包括三次锻造过程。
第一次锻造过程：锻造温度为：1175℃。料件依次进行敦粗、拔长和敦粗。终锻温度为1050℃。将料件放入锻造炉内加热。加热温度为1215℃。保温时间为0.70min/mm﹡780mm。
第二次锻造过程：锻造温度为：1190℃。料件依次进行倒棱、拔长、敦粗和拔长。终锻温度为950℃。将料件放入锻造炉内加热。加热温度为1210℃。保温时间为0.50min/mm﹡780mm。
第三次锻造过程：锻造温度为：1175℃。料件依次进行敦粗和滚圆。终锻温度为1050℃。将料件放入锻造炉内加热。加热温度为1215℃。保温时间为0.70min/mm﹡980mm。
冲孔步骤。对料件进行冲孔加工。终锻温度为1050℃。锻件回炉加热至1180℃。
预轧步骤。锻件放置在马架上进行锻锤。上钻上捶打锻件的一面开设有第一异形面。第一异形面接触锻件。终锻温度为1060℃。锻件回炉加热至1180℃。
成型步骤。锻件放置在模具内进行锻压。围绕外模开设有第二异形面。锻件置于内模和外模之间。外模相互拼接。第二异形面接触锻件。终锻温度为1060℃。锻件回炉加热至1180℃。
终轧步骤。锻件放置在芯辊和主辊之间。芯辊穿过锻件的通孔。主辊滚压锻件表面。围绕主辊外表面开设有第三异形面。第三异形面接触锻件。终锻温度为1060℃。锻件空冷至室温。
终轧步骤之后还包括第一次机加工步骤。对锻件进行粗加工。
第一次机加工步骤之后还包括第二次热处理步骤。第二次热处理步骤包括三个火次过程。
第一火次过程：锻件升温至755℃。保温时间为4h。随炉冷却至500℃，出炉空冷。
第二火次过程：锻件升温至920℃。保温时间为2h。出炉油冷。冷却温度为100℃。
第三火次过程：锻件升温至570℃。保温时间为5h。出炉空冷。冷却温度为50℃。
第二次热处理步骤之后还包括第二次机加工步骤。对锻件进行精加工。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种大型超高结构钢的异形轧制工艺，其特征在于：包括以下步骤：
下料步骤；锯切料件；
加热步骤；加热步骤包括四次加热过程；
第一次加热过程：加热炉内升温；升温温度为200～250℃；升温速度为8～10℃/min；保温时间为15～20min；将料件置于加热炉内；保温时间为15～20min；
第二次加热过程：升温温度为800～850℃；升温速度为200～220℃/h；保温时间为0.25～0.30min/mm﹡壁厚；
第三次加热过程：升温温度为1050～1100℃；升温速度为90～110℃/h；保温时间为0.20～0.25min/mm﹡壁厚；
第四次加热过程：升温温度为1180～1210℃；升温速度为30～40℃/h；保温时间为0.17～0.20min/mm﹡壁厚；
敦粗步骤；敦粗步骤包括三次锻造过程；
第一次锻造过程：锻造温度为：1155～1175℃；料件依次进行敦粗、拔长和敦粗；终锻温度为≥1050℃；将料件放入锻造炉内加热；加热温度为1195～1215℃；保温时间为0.60～0.70min/mm﹡壁厚；
第二次锻造过程：锻造温度为：1185～1190℃；料件依次进行倒棱、拔长、敦粗和拔长；终锻温度为≥950℃；将料件放入锻造炉内加热；加热温度为1180～1210℃；保温时间为0.45～0.55min/mm﹡壁厚；
第三次锻造过程：锻造温度为：1155～1175℃；料件依次进行敦粗和滚圆；终锻温度为≥1050℃；将料件放入锻造炉内加热；加热温度为1195～1215℃；保温时间为0.60～0.70min/mm﹡壁厚；
冲孔步骤；对料件进行冲孔加工；终锻温度为≥1030℃；锻件回炉加热至1160～1180℃；
预轧步骤；锻件放置在马架上进行锻锤；上钻上捶打锻件的一面开设有第一异形面；第一异形面接触锻件；终锻温度为≥1030℃；锻件回炉加热至1160～1180℃；
成型步骤；锻件放置在模具内进行锻压；围绕外模开设有第二异形面；锻件置于内模和外模之间；外模相互拼接；所述第二异形面接触锻件；终锻温度为≥1030℃；锻件回炉加热至1160～1180℃；
终轧步骤；锻件放置在芯辊和主辊之间；芯辊穿过锻件的通孔；主辊滚压锻件表面；围绕主辊外表面开设有第三异形面；第三异形面接触锻件；终锻温度为≥1030℃；锻件空冷至室温。
2.如权利要求1所述的大型超高结构钢的异形轧制工艺，其特征在于：料件中各化学元素的成份重量百分比为：C：0.28～0.30％、Mn：0.80～0.9％、Si：1.50～1.60％、S：≤0.010％、P：≤0.007％、Ni：0.24～0.26％、Cr：1.0～1.20％、Mo：0.48～0.55％、V：0.09～0.13％、Cu：≤0.17％、余量为Fe。
3.如权利要求1所述的大型超高结构钢的异形轧制工艺，其特征在于：料件采用VIM+VAR的熔炼处理过程。
4.如权利要求3所述的大型超高结构钢的异形轧制工艺，其特征在于：VIM熔炼处理过程：坯料升温至1530～1620℃；保温时间为25min；真空度为≤0.1Pa；浇注温度为1510～1600℃。
5.如权利要求3所述的大型超高结构钢的异形轧制工艺，其特征在于：VAR熔炼处理过程：真空度为≤0.35Pa；熔速为3.1～4.2kg/min；氦气冷却20～25min。
6.如权利要求1所述的大型超高结构钢的异形轧制工艺，其特征在于：下料步骤之前还包括第一次热处理步骤；第一次热处理步骤包括两次升温过程；
第一次升温过程：料件升温至800～820℃；升温速度为200～220℃/h；保温时间为18～22min；
第二次升温过程：料件升温至1010～1110℃；升温时间为≤60min；保温时间为25～55min；出炉空冷，冷却温度为≤100℃。
7.如权利要求1所述的大型超高结构钢的异形轧制工艺，其特征在于：终轧步骤之后还包括第一次机加工步骤；对锻件进行粗加工。
8.如权利要求7所述的大型超高结构钢的异形轧制工艺，其特征在于：第一次机加工步骤之后还包括第二次热处理步骤；第二次热处理步骤包括三个火次过程；
第一火次过程：锻件升温至735～755℃；保温时间为3～4h；随炉冷却至≤500℃，出炉空冷；
第二火次过程：锻件升温至860～920℃；保温时间为1～2h；出炉油冷；冷却温度为≤100℃；
第三火次过程：锻件升温至550～570℃；保温时间为3～5h；出炉空冷；冷却温度为≤50℃。
9.如权利要求8所述的大型超高结构钢的异形轧制工艺，其特征在于：第二次热处理步骤之后还包括第二次机加工步骤；对锻件进行精加工。
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