CN114682723A - 一种小锻比碳锰钢锻材的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钢材锻造领域，公开了一种小锻比碳锰钢锻材的制造方法，所述方法包括如下步骤：(1)将连铸坯在加热炉中加热至1190‑1210℃后保温一段时间，升高20‑30℃后保温；(2)坯料出炉后空冷到1000℃后锻造；(3)锻后空冷到650‑700℃装缓冷坑缓冷，缓冷时间≥48h。本发明有效解决了现有技术大规格锻材内部质量低、工艺复杂的问题。
Description
技术领域
本发明属于钢材锻造领域，更具体地涉及一种小锻比碳锰钢锻材的制造方法。
背景技术
碳素钢是近代工业中使用最早、用量最大的基本材料。世界各工业国家，在努力增加低合金高强度钢和合金钢产量的同时，也非常注意改进碳素钢质量，扩大品种和使用范围。目前碳素钢的产量在各国钢总产量中的比重，约保持在80％左右，它不仅广泛应用于建筑、桥梁、铁道、车辆、船舶和各种机械制造工业，而且在近代的石油化学工业、海洋开发等方面，也得到大量使用。
碳锰钢属于优质碳素结构钢里的较高含锰量的碳素钢,一般将锰元素在刚号后面标出,如20Mn、40Mn等。碳锰钢(C-Mn钢)：在碳素钢中，锰含量约在1.2％-1.8％之间的，通常被称为C-Mn钢。碳锰钢因钢种特性连铸坯易出现中心疏松、中心裂纹，加工过程如果锻比小，连铸坯内部缺陷不能得到有效焊合，使得产品内部质量不稳定，探伤合格率低。
发明内容
为解决现有技术大规格锻材内部质量低、工艺复杂的问题，本发明提供一种小锻比碳锰钢锻材的制造方法。
本发明采用的具体方案为：一种小锻比碳锰钢锻材的制造方法，所述方法包括如下步骤：
(1)将连铸坯在加热炉中加热至1190-1210℃后保温一段时间，升高20-30℃后保温；
(2)坯料出炉后空冷到1000℃后锻造；
(3)锻后空冷到650-700℃装缓冷坑缓冷，缓冷时间≥48h。
所述步骤(1)中加热保温时间为5.5-8.5h。
所述步骤(1)中连铸坯的规格为φ650mm。
所述步骤(1)中将连铸坯中加热至1190-1210℃后保温的时间为4-6h。
所述步骤(1)中保温温度升高20-30℃后继续保温的时间为1.5-2.5h。
所述步骤(3)的缓冷时间为50h。
所述步骤(2)中锻造采用30KN快锻油压机开坯，上平砧、下V砧进行拔长，第1道次压下量为15-20mm，第二道次、第三道次压下量80mm-130mm，随后经16MN精锻机精整到毛坯规格。
所述步骤(2)中锻造的终锻温度为800-850℃。
本发明相对于现有技术具有如下有益效果：
1.本发明通过坯料加热、坯料冷却、采用上平砧、下V砧直接拔长，锻造压下量及进给量的配合，生产出一种高品质小锻比碳锰钢锻材，其工序简单、生产效率高、消耗指标低。本发明所述方法制备出的锻材为一种小锻比1.95-2.45，高品质的碳锰钢锻材，其探伤指标可满足单个点状不连续的当量平底孔直径≤3mm、长条或密集形点状不连续的当量平底孔直径≤2mm的要求。
2.本发明所述方法制备出的坯料保温4-6h，将温度提高20-30℃后保温1.5-2.5h，加热保温时间短，但是能起到高温扩散作用。本发明坯料出炉后空冷到1000℃后锻造，使得连铸坯心部比表面温度高约200℃，心部易变性，变形量大，锻造头道次小压下量，有利于表面缺陷焊合。第二道次和第三道次采用大压下量，压下量80mm～130mm，有利于坯料心部缩孔、疏松等缺陷的焊合。本发明解决了现有技术中小锻比碳锰钢锻材品质差的问题。
附图说明
图1为现有工艺制备出的钢材低倍组织照片；
图2为实施例1制备得到的钢材低倍组织照片。
具体实施方式
在下文将结合附图对本发明做进一步详细地说明，显然此处应该理解的是，所描述的实施方案不是全部的实施方案，仅用于解释说明本发明，而不限制本发明。
本发明公开了一种小锻比碳锰钢锻材的制造方法，所述方法包括如下步骤：
(1)将连铸坯在台车式蓄热式加热炉中加热至1190-1210℃后保温一段时间，升高20-30℃后保温；(2)坯料出炉后空冷到1000℃后锻造；(3)锻后空冷到650-700℃装缓冷坑缓冷，缓冷时间≥48h。所述步骤(1)中加热保温总时间为5.5-8.5h。所述加热保温时间短，能够起到高温扩散作用。
所述步骤(2)中锻造采用30KN快锻油压机开坯，上平砧、下V砧进行拔长，第1道次压下量为15-20mm，第二道次、第三道次压下量80mm-130mm，随后经16MN精锻机精整到成品规格。第二道次和第三道次采用大压下量，可生产出锻比1.95-2.45，高品质的碳锰钢锻材。
实施例1
本发明提供一种小锻比碳锰钢锻材的制造方法，所述方法包括如下步骤：
(1)将φ650mm圆S355J2+N连铸坯锻造成品规格为φ400mm粗加锻材，坯料在台车式蓄热式加热炉中加热至1200℃后保温一段时间，升高20℃后保温；(2)坯料出炉后空冷到1000℃后锻造；(3)锻后空冷到650℃装缓冷坑缓冷，缓冷时间为48h。步骤(1)中的加热保温的最短时间6.5小时，前4.5小时将在1200℃保温，后两小时将保温温度提高20℃，在最短的时间内保证坯料进行高温扩散，均质化。
坯料理论加热时间：T＝CS
T——钢材坯料加热时间，h；
C——每厘米厚的钢料加热所需时间，h/cm；
S——钢料厚度，cm。
坯料出炉后空冷到1000℃后锻造，连铸坯心部比表面温度高约200℃，心部易变性，变形量大，在30KN快锻油压机上开坯，采用上平砧、下V砧进行拔长，坯料受三项力作用，对坯料心部焊合有效。第1道次压下量为15-20mm，砧宽400mm，送进量280mm,300mm,头道次小压下量，送进量为砧宽的0.7倍，有利于表面缺陷焊合，且防止因头道次压下量太大将坯料原有的缩孔、裂纹等缺陷变大。第二道次和第三道次采用大压下量，压下量80mm-130mm，，有利于坯料心部缩孔、疏松等缺陷的焊合，随后经16MN径锻机锻到φ415mm，锻比为2.45，终锻温度控制在800℃，出炉后粗加到成品尺寸。
实施例2
本发明提供一种小锻比碳锰钢锻材的制造方法，所述方法包括如下步骤：
(1)将φ650mm圆S355J2+N连铸坯锻造成品规格为φ450mm粗加锻材，连铸坯在台车式蓄热式加热炉中加热至1190℃后保温5h，升高30℃后保温1.5h；(2)坯料出炉后空冷到1000℃后锻造；，第1道次压下量为20mm，砧宽400mm，送进量280mm；第二道次和第三道次采用大压下量，压下量80mm；送尽量L与坯料直径D的比值为0.5，开坯至φ470mm；经16MN径锻机锻至φ465mm，锻比为1.95，终锻温度控制在850℃。(3)锻后空冷到700℃装缓冷坑缓冷，缓冷时间为52h，出炉后粗加到成品尺寸。
实施例3
本发明提供一种小锻比碳锰钢锻材的制造方法，所述方法包括如下步骤：
(1)将φ650mm圆S355J2+N连铸坯锻造成品规格为φ400mm粗加锻材，连铸坯在台车式蓄热式加热炉中加热至1190℃后保温6h，升高30℃后保温2.5h；(2)坯料出炉后空冷到1000℃后锻造；，第1道次压下量为18mm，砧宽400mm，送进量280mm；第二道次压下量80mm,第三道次压下量130mm；送尽量L与坯料直径D的比值为0.5,ka开坯至φ422mm；经16MN径锻机精锻到φ415mm，锻比为2.45，终锻温度控制在830℃。(3)锻后空冷到680℃装缓冷坑缓冷，缓冷时间为53h，出炉后粗加到成品尺寸。
实施例4
本发明提供一种小锻比碳锰钢锻材的制造方法，所述方法包括如下步骤：
(1)将φ650mm圆S355J2+N连铸坯锻造成品规格为φ430mm粗加锻材，连铸坯在台车式蓄热式加热炉中加热至1210℃后保温6h，升高20℃后保温2h；(2)坯料出炉后空冷到1000℃后锻造；，第1道次压下量为16mm，砧宽400mm，送进量300mm；第二道次压下量80mm,第三道次压下量100mm，送尽量L与坯料直径D的比值为0.7；经16MN径锻机锻至φ445mm，锻比为2.13，终锻温度控制在830℃。(3)锻后空冷到680℃装缓冷坑缓冷，缓冷时间为48h，出炉后粗加到成品尺寸。
附图1为本制造方法之前工艺生产下钢材低倍组织，其中心存在5mm长裂纹，为锻材比小，锻造未将连铸坯内部缺陷焊合。探伤合格率低，多支钢材出现探伤不合缺陷，部分探伤缺陷见下表。
| 钢种 | 炉号 | 规格 | 探伤存在问题 |
| S355J2+N | 501824 | 410 | 整支φ2-φ3.5/3-6.5 |
| S355J2+N | 501824 | 400 | 整支φ3-φ4/3.5-6.5 |
| S355J2+N | 201237 | 420 | 非K端2680mmφ2-φ3/4.5-5.5 |
| S355J2+N | 201236 | 420 | K端580mm好其余φ2-φ4.5/4-5.5连续断续 |
| S355J2+N | 201236 | 400 | 整支φ3-φ5/4.5-5.5 |
| S355J2+N | 501824 | 400 | 整支φ3-φ5/4.5-6 |
| S355J2+N | 201236 | 410 | 整支φ2.5-φ3.5/4.5-5.5 |
| S355J2+N | 201237 | 410 | K400好接120φ3/5.5非K620好接440φ2/5.5 |
| S355J2+N | 201236 | 400 | 整支φ3-φ5/4-6 |
| S355J2+N | 201236 | 400 | 整支φ3-φ3.5/4-6.5 |
| S355J2+N | 201237 | 410 | 整支φ2-φ3.5/3.5-6 |
图2为实施例1生产的φ420mm锻材低倍组织，中心疏松、一般疏松、锭型偏析均为1.0级，锻比为2.23，探伤满足单个点状不连续的当量平底孔直径≤3mm、长条或密集形点状不连续的当量平底孔直径≤2mm。
目前，对于大规格锻材φ400-450mm锻材，为满足探伤指标，采用模铸钢锭坯料，锻比≥3。采用φ650mm连铸坯生产φ400-450mm，探伤只能满足GB/T64023级甚至GB/T64022级。为满足探伤指标，采用镦粗+拔长工艺，生产效率低、消耗指标高。锻造工艺采用拔长工艺，连铸坯→扁方坯→正方坯→八角方坯→极限规格，工艺繁琐，效率低。本发明克服了上述技术阻力，生产出一种小锻比1.95-2.45，高品质的碳锰钢锻材，其探伤能满足单个点状不连续的当量平底孔直径≤3mm、长条或密集形点状不连续的当量平底孔直径≤2mm。
以上附图及解释说明仅为本发明的一种具体实施方式，但本发明的具体保护范围不仅限以上解释说明，任何在本发明揭露的技术思路范围内，及根据本发明的技术方案加以简单地替换或改变，都应在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种小锻比碳锰钢锻材的制造方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)将连铸坯在热炉中加热至1190-1210℃后保温一段时间，升高20-30℃后保温；
(2)坯料出炉后空冷到1000℃后锻造；
(3)锻后空冷到650-700℃装缓冷坑缓冷，缓冷时间≥48h。
2.根据权利要求1所述的小锻比碳锰钢锻材的制造方法，其特征在于，所述步骤(1)中加热保温时间为5.5-8.5h。
3.根据权利要求1所述的小锻比碳锰钢锻材的制造方法，其特征在于，所述步骤(1)中连铸坯的规格为
4.根据权利要求1所述的小锻比碳锰钢锻材的制造方法，其特征在于，所述步骤(1)中将连铸坯加热至1190-1210℃后保温的时间为4-6h。
5.根据权利要求1所述的小锻比碳锰钢锻材的制造方法，其特征在于，所述步骤(1)中保温温度升高20-30℃后继续保温的时间为1.5-2.5h。
6.根据权利要求1所述的小锻比碳锰钢锻材的制造方法，其特征在于，所述步骤(3)的缓冷时间为50h。
7.根据权利要求1所述的小锻比碳锰钢锻材的制造方法，其特征在于，所述步骤(2)中锻造采用30KN快锻油压机开坯，上平砧、下V砧进行拔长，第1道次压下量为15-20mm，第二道次、第三道次压下量80mm-130mm，随后经16MN精锻机精整到成品规格。
8.根据权利要求7所述的小锻比碳锰钢锻材的制造方法，其特征在于，所述步骤(2)中锻造的终锻温度为800-850℃。
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