CN114505652A - 一种预防奥氏体不锈钢锻件制造过程表面开裂的方法 - Google Patents
一种预防奥氏体不锈钢锻件制造过程表面开裂的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114505652A CN114505652A CN202210206852.0A CN202210206852A CN114505652A CN 114505652 A CN114505652 A CN 114505652A CN 202210206852 A CN202210206852 A CN 202210206852A CN 114505652 A CN114505652 A CN 114505652A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- forging
- blank
- plate blank
- welding
- stainless steel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000005242 forging Methods 0.000 title claims abstract description 60
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 229910000963 austenitic stainless steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 23
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000005336 cracking Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 28
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims abstract description 25
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000003801 milling Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 6
- 238000004080 punching Methods 0.000 claims description 4
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 claims description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims description 3
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 abstract description 4
- 238000000746 purification Methods 0.000 abstract description 4
- 238000000280 densification Methods 0.000 abstract description 3
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 abstract description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 10
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 3
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000005504 petroleum refining Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 1
- 238000007920 subcutaneous administration Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- Forging (AREA)
Abstract
本发明涉及一种预防奥氏体不锈钢锻件制造过程表面开裂的工艺，属于钢材加工锻造领域。本发明经过板坯锯切；板坯热处理；板坯铣加工；板坯打磨，清洗；板坯组坯，真空封焊；封焊钢坯加热；封焊钢坯构筑；坯料扒皮处理；锻造开坯，锻造成型；锻件固溶处理；半精加工；超声波检测；取样，理化检测；精加工，包装，发运等十几个步骤，实现了奥氏体不锈钢锻件在制造过程中表面无开裂。且采用更小单元连铸板坯作为基元，生产的连铸板坯具有均质化，致密化、纯净化的特点，提高奥氏体不锈钢锻件的质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种预防奥氏体不锈钢锻件制造过程表面开裂的工艺，属于钢材加工锻造领域。
背景技术
奥氏体不锈钢，是指在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。钢中含Cr约18%、Ni8%～10%、C约0.1%时，具有稳定的奥氏体组织。奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性，但强度较低，不可能通过相变使之强化，仅能通过冷加工进行强化，如加入S，Ca，Se，Te等元素，则具有良好的易切削性。
奥氏体不锈钢锻件广泛应用于核电、化工容器、石油炼化等领域，奥氏体不锈钢材质由于导热系数小，线膨胀系数大、锻造温度区间窄、变形抗力大、裂纹敏感性强等特点在锻造过程中表面极易出现锻造裂纹，奥氏体不锈钢锻造开裂问题一直是重机行业所关注和研究的重大问题之一。传统奥氏体不锈钢锻件的制造采用钢锭作为原材料，其思想为“以大制大”，大钢锭制造大锻件的思路。采用钢锭的锻件表面普遍出现不同程度的裂纹，造成每火次基本都需要清伤，锻件制造周期较长，制造费用较高。
发明内容
本发明目的在于针对上述现有的技术缺陷，提供一种奥氏体不锈钢锻件预防锻造过程中表面开裂的新型制坯工艺，包括板坯锯切、板坯热处理、板坯铣加工、钢坯封焊、钢坯构筑、坯料扒皮、锻造开坯等工艺环节。通过特殊的工艺措施保证奥氏体不锈钢锻件在制造过程中表面无开裂现象。
本发明的技术方案如下，包括如下步骤：
（1）板坯锯切，便于后续热处理吊装；
（2）板坯热处理，使内部组织均质化、消除内应力，降低坯料开裂风险；
（3）板坯铣加工，去除表面的氧化层和皮下缺陷；
（4）板坯打磨、清洗，打磨提高表面粗糙度，减少板坯之间夹气问题，清洗去除表面油污等杂质；
（5）板坯组坯、真空封焊，封装钢坯四周，防止加热过程中空气进入板坯之间氧化表面；
（6）封焊钢坯加热，提高坯料的塑性；
（7）封焊钢坯构筑，通过特殊工艺，使界面融合成为一个整体坯料；
（8）坯料扒皮处理，去除坯料表面容易开裂机体；
（9）锻造开坯、锻造成型；
（10）锻件固溶处理；
（11）半精加工；
（12）超声波检测；
（13）取样、理化检测；
（14）精加工；
（15）包装、发运。
本发明的有益效果在于：
a、实现大尺寸金属器件的均质化制造。采用多块体积更小的金属坯作为构筑基元，由于凝固速度快，因此其成分均匀性远远好于传统整体铸造的大型金属坯，在此基础上构筑而成的大尺寸金属器件不存在显著的宏观偏析；
b、实现大尺寸金属器件的致密化制造。采用多块体积更小的金属坯作为构筑基元，由于凝固速度快，几乎可以实现同时凝固，因此坯料内部集中的缩孔疏松少。焊合界面经变形、保温和多向锻造后，致密性高于传统整体钢锭制成的锻件；
c、实现大尺寸金属器件的纯净化制造。采用多块体积更小的金属坯作为构筑基元，由于制备成本、难度低，因此可采用各种灵活的精炼方法实现基元的纯净化，在此基础上构筑而成的大尺寸金属器件纯净度高于传统整体铸坯制成的锻件。
采用真空封焊+钢坯构筑后机加工扒皮的工艺方案创造性的解决奥氏体不锈钢锻造过程中表面开裂的问题。真空封焊的钢坯采用小单元连铸板坯作为基元，连铸板坯具有均质化，致密化、纯净化的特点，在加上构筑后的坯料有机加工扒皮工序进一步去除表面的微裂纹或锻造缺陷。通过以上两个措施可有效避免奥氏体不锈钢锻件锻造过程开裂的风险。
附图说明
图1为板坯组坯示意图；
图2为实施例1中坯料两端加工50×45°的斜角平面图；
图3为实施例2中坯料两端加工70×45°的斜角平面图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更了解本发明，本发明人将通过以下的具体实施例来对本发明进行更进一步的说明和阐述，但并不以此限制本发明。
实施例1
本申请人承接某客户订购的304材质的φ6879xφ6379x222mm的顶部支撑锻环为例，锻环毛坯重量：14.8吨，下料重量16.7吨。
本发明实施包括以下步骤：
（1）板坯锯切：板坯入厂复验合格后锯切成尺寸（长×宽×高）1230x1120x200mm小单元板坯共9块；
（2）板坯热处理：固溶处理，加热温度为1060℃±10℃；
（3）铣加工：小单元板坯铣加工6个面，尺寸为（长×宽×高）1220x1110x193mm，上下面粗糙度为Ra6.3，其余面为Ra12.5；
（4）清洗打磨，每块坯料上下表面的清洁度RFU=5；
（5）组坯：板坯提前在平台组坯，整体装入真空室的时间为8小时，见图1；
（6）一级坯料真空封焊：真空室气压≤10-2Pa，焊接电压100KV，焊接电流=120mA，焊接速度=200mm/min；
（7）加热：封焊钢坯放入燃气加热炉，炉温设定为1230℃±20℃；
（8）构筑成型：封焊钢坯经镦粗、高温扩散，滚圆至φ1500mm圆棒，锻后水冷至室温；
（9）坯料机加工扒皮：φ1500mm圆棒单边去除量30mm，机加工至φ1440mm，坯料两端加工成50x45°的斜角，见图2；
（10）锻造开坯：扒皮后的坯料经三向锻造、镦粗、冲孔、扩孔等环件，开坯尺寸为φ2980/φ1800/450mm；
（11）轧制成型：最终锻件毛坯尺寸为φ6940/φ6315/285mm；
（12）锻后热处理：固溶处理，加热温度为1060℃±10℃；
（13）半精加工：四面见光，粗糙度Ra6.3；
（14）超声波检测：对该锻件进行超声波探伤，结果显示锻件内部无任何缺陷，满足JB/T4730.3-2005 I级要求；
（15）取样：分解试样、理化检测；
（16）精加工：符合客户图纸要求；
（17）包装。
采用此工艺制造的奥氏体不锈钢锻件在锻造过程中没有出现表面开裂的现场，制造过程较为顺利。
实施例2
本申请人承接某客户订购的F316H材质的φ4825xφ3930x185mm的某核电项目环件为例，锻环毛坯重量：22吨，下料重量26.5吨。
本发明实施包括以下步骤：
（1）板坯锯切：板坯尺寸为9210mm×1545mm×200mm，入厂复验合格后锯切成尺寸（长×宽×高）1545×1150×200mm小单元板坯共10块。
（2）板坯热处理：先固溶处理，加热温度为1060℃±10℃。
（3）铣加工：小单元板坯铣加工6个面，尺寸为（长x宽x高）1530x1130x193mm，上下面粗糙度为Ra6.3，其余面为Ra12.5。
（4）清洗打磨，每块坯料上下表面的清洁度RFU=6。
（5）组坯：板坯提前在平台组坯，整体装入真空室的时间为10小时，见图1。
（6）一级坯料真空封焊：真空室气压≤10-2Pa，焊接电压100KV，焊接电流=120mA，焊接速度=180mm/min。
（7）加热：封焊钢坯放入燃气加热炉，炉温设定为1230℃±20℃。
（8）构筑成型：封焊钢坯经镦粗、高温扩散，滚圆至φ1700mm圆棒，锻后水冷至室温。
（9）坯料机加工扒皮：φ1700mm圆棒单边去除量35mm，机加工至φ1630mm，坯料两端加工成70×45°的斜角，见图3。
（10）锻造开坯：扒皮后的坯料经三向锻造、镦粗、冲孔、扩孔等环件，开坯尺寸为φ3820/φ2500/430mm。
（11）轧制成型：最终锻件毛坯尺寸为φ4905/φ3850/430mm。
（12）锻后热处理：固溶处理，加热温度为1050℃±10℃。
（13）半精加工：四面见光，粗糙度Ra6.3。
（14）超声波检测：经检验锻件内部满足照NB/T 20003.2-2010的标准要求。
（15）取样：分解试样、理化检测。
（16）精加工：符合客户图纸要求。
（17）包装。
采用此工艺制造的奥氏体不锈钢锻件在锻造过程中没有出现表面开裂的现场，制造过程较为顺利。
Claims (6)
1.一种预防奥氏体不锈钢锻件制造过程表面开裂的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）板坯锯切；
（2）板坯固溶处理，热处理；
（3）板坯铣加工6个面，改善粗糙度；
（4）板坯打磨，清洗，改善清洁度；
（5）板坯组坯：提前在平台单层组坯，放置≤12h后，装入真空室；
（6）真空封焊：真空室气压≤10-2Pa，焊接电压100KV，焊接电流为120mA，焊接速度为200mm/min；
（7）封焊钢坯加热：封焊钢坯放入燃气加热炉，炉温设定为1230℃±20℃；
（8）封焊钢坯构筑：封焊钢坯经镦粗、扩散，滚圆至圆棒，锻后水冷至25℃；
（9）坯料扒皮处理，单边去除量为20~40mm；
（10）锻造开坯：扒皮后的坯料经三向锻造，镦粗，冲孔，扩孔，锻造成型；
（11）锻后热处理：固溶处理，加热温度为1060℃±10℃；
（12）半精加工；
（13）超声波检测；
（14）取样，理化检测；
（15）精加工，包装。
2.如权利要求1所述的一种预防奥氏体不锈钢锻件制造过程表面开裂的方法，其特征在于，
（1）中，板坯锯切为均一尺寸的小单元，所述小单元数量≥9；
（3）中，板坯铣加工：小单元板坯铣加工6个面，上下面粗糙度为Ra≥6.3，其余面为Ra≥12.5；
（6）中，真空封焊：真空室气压≤10-2Pa，焊接电压100KV，焊接电流≥120mA，焊接速度为200mm/min；
（7）中，加热：封焊钢坯放入燃气加热炉，炉温设定为1230℃±20℃；
（8）中，封焊钢坯构筑：封焊钢坯经镦粗、高温扩散，滚圆至圆棒，锻后水冷至25℃；
（9）中，坯料机加工扒皮：圆棒单边去除20~40mm，机加工，坯料两端加工为斜角；
（10）中，锻造开坯：扒皮后的坯料经三向锻造、镦粗、冲孔、扩孔，锻造成型；
（11）中，固溶处理温度为1050~1070℃；
（12）中，半精加工：四面见光，粗糙度Ra6.3；
（13）中，超声波检测：按照NB/T47013 Ⅰ级执行。
3.如权利要求1所述的一种预防奥氏体不锈钢锻件制造过程表面开裂的方法，其特征在于，（2）中，板坯固溶处理，热处理，加热温度为1060℃。
4.如权利要求1所述的一种预防奥氏体不锈钢锻件制造过程表面开裂的方法，其特征在于，（4）中，板坯打磨，清洗，控制板坯上下表面清洁度RFU≤20。
5.如权利要求1所述的一种预防奥氏体不锈钢锻件制造过程表面开裂的方法，其特征在于，（5）中，板坯组坯：提前在平台单层组坯，放置6~12h后，装入真空室。
6.如权利要求1所述的一种预防奥氏体不锈钢锻件制造过程表面开裂的方法，其特征在于，（7）中，封焊钢坯加热：封焊钢坯放入燃气加热炉，炉温设定为1230℃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210206852.0A CN114505652A (zh) | 2022-03-04 | 2022-03-04 | 一种预防奥氏体不锈钢锻件制造过程表面开裂的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210206852.0A CN114505652A (zh) | 2022-03-04 | 2022-03-04 | 一种预防奥氏体不锈钢锻件制造过程表面开裂的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114505652A true CN114505652A (zh) | 2022-05-17 |
Family
ID=81554265
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210206852.0A Pending CN114505652A (zh) | 2022-03-04 | 2022-03-04 | 一种预防奥氏体不锈钢锻件制造过程表面开裂的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114505652A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115255093A (zh) * | 2022-07-29 | 2022-11-01 | 山东大学 | 一种大型坯料或构件的构筑锻挤成形方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9217276D0 (en) * | 1992-08-14 | 1992-09-30 | Rolls Royce Plc | A method of manufacturing an article by superplastic forming and diffusion bonding |
| CN105522349A (zh) * | 2015-03-26 | 2016-04-27 | 中国科学院金属研究所 | 同质金属构筑成形方法 |
| CN108188659A (zh) * | 2017-12-21 | 2018-06-22 | 中国原子能科学研究院 | 一种钢坯的制造工艺 |
| CN110405413A (zh) * | 2019-06-28 | 2019-11-05 | 伊莱特能源装备股份有限公司 | 多层板坯真空封焊方法 |
| CN112935708A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-06-11 | 伊莱特能源装备股份有限公司 | 一种超大型轮带锻件制造工艺 |
| CN113878219A (zh) * | 2021-09-08 | 2022-01-04 | 北京机电研究所有限公司 | 用于等温锻造的大型模具坯料的制备方法 |
-
2022
- 2022-03-04 CN CN202210206852.0A patent/CN114505652A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9217276D0 (en) * | 1992-08-14 | 1992-09-30 | Rolls Royce Plc | A method of manufacturing an article by superplastic forming and diffusion bonding |
| CN105522349A (zh) * | 2015-03-26 | 2016-04-27 | 中国科学院金属研究所 | 同质金属构筑成形方法 |
| CN105598599A (zh) * | 2015-03-26 | 2016-05-25 | 中国科学院金属研究所 | 圆柱体金属构筑成形方法 |
| US20190366420A1 (en) * | 2015-03-26 | 2019-12-05 | Institute Of Metal Research Chinese Academy Of Sciences | Additive forging method for preparing homogenized forged pieces |
| CN108188659A (zh) * | 2017-12-21 | 2018-06-22 | 中国原子能科学研究院 | 一种钢坯的制造工艺 |
| CN110405413A (zh) * | 2019-06-28 | 2019-11-05 | 伊莱特能源装备股份有限公司 | 多层板坯真空封焊方法 |
| CN112935708A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-06-11 | 伊莱特能源装备股份有限公司 | 一种超大型轮带锻件制造工艺 |
| CN113878219A (zh) * | 2021-09-08 | 2022-01-04 | 北京机电研究所有限公司 | 用于等温锻造的大型模具坯料的制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 李慧芳等, 电子科技大学 * |
| 王怀柳: "攀长钢公司钛材生产工艺、装备及产品", 《特钢技术》 * |
| 陈刚等: "《体积成形原理与方法》", 30 August 2020, 哈尔滨工业大学出版社 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115255093A (zh) * | 2022-07-29 | 2022-11-01 | 山东大学 | 一种大型坯料或构件的构筑锻挤成形方法 |
| CN115255093B (zh) * | 2022-07-29 | 2023-03-14 | 山东大学 | 一种大型坯料或构件的构筑锻挤成形方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10953486B2 (en) | Additive forging method for preparing homogenized forged pieces | |
| CN107671216B (zh) | 沙漏形金属构筑成形方法 | |
| CN114505652A (zh) | 一种预防奥氏体不锈钢锻件制造过程表面开裂的方法 | |
| CN107283117A (zh) | 一种连铸坯复合焊接生产特厚钢板的方法 | |
| CN112191787A (zh) | 一种钛合金模锻件的加工方法 | |
| CN108213873B (zh) | 一种桥梁用不锈钢复合钢板生产方法 | |
| CN113695500A (zh) | 一种齿轮轴锻造工艺 | |
| CN105441844A (zh) | 一种难变形高温合金铸锭的挤压开坯方法 | |
| CN109536949B (zh) | 一种提高铝合金材料热疲劳性能的工艺方法 | |
| CN114015946B (zh) | 一种大桥缆索用高强耐腐蚀不锈钢覆层钢丝及其制备方法 | |
| CN111100976A (zh) | 玻璃模具用钢锻后防止开裂的热处理工艺 | |
| CN111687234B (zh) | 不锈钢特厚板制造方法 | |
| CN111185721B (zh) | 一种单焊缝焊接制造多流道直板的制造方法 | |
| CN203382800U (zh) | 消除混晶工艺的钢制轴承零件 | |
| CN111408632A (zh) | 一种锆无氧铜锻棒的加工方法 | |
| CN110229953B (zh) | 一种汽轮机用转动环的淬火方法 | |
| CN112718911B (zh) | 低成本钛合金薄壁管材的制备方法 | |
| CN112643300B (zh) | 一种金属固固复合增材制坯用热力耦合方法 | |
| CN115245996B (zh) | 一种uns n06030耐蚀合金锻件及其制备方法 | |
| CN117646104A (zh) | 一种高直线度钛棒材的热处理方法及退火工装 | |
| CN112548010B (zh) | 一种钛合金椭圆环材的制备方法 | |
| CN114406169B (zh) | 一种两相钛合金大尺寸板材的加工方法 | |
| CN114603314A (zh) | 万吨级铝挤压机支撑环锻件制造工艺 | |
| CN116879287A (zh) | 一种钛合金铸锭微观成分均匀性的评价方法 | |
| CN116005089A (zh) | 短流程制备高探伤水平ta18钛合金大规格棒材方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220517 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |