CN118385424A - 一种大规格高韧性s32750超级双相不锈钢的锻造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明从钢锭流通环节，锻造开坯如何实现压缩比、整体均匀性及表面质量均达到最优，中间坯到成品规格如何过渡，成品加热、锻造工艺如何匹配为思考出发点，对钢锭热处理工艺进行了设计，对镦粗拔长过程中压缩比进行了合理分配，成功实现了大规格S32750双相不锈钢锻材各项指标满足标准要求，满足了市场需求。
Description
技术领域
本发明涉及压力加工轧制领域，尤其涉及一种大规格高韧性S32750超级双相不锈钢的锻造方法。
背景技术
随着人类对海洋开发的不断深入以及碳捕集、地热等行业的逐步发展，双相钢尤其超级双相钢需求呈逐年增长趋势，其中S32750是超级双相钢的主要代表。S32750在海洋平台、碳捕集、地热、天然气管道等行业将会大量应用，需求规格向φ300mm以上发展，同时对产品韧性及其均匀性提出更高要求，其中-46℃横向低温冲击试验要求检验头尾各三点共六组，每组冲击平均值不得低于200J，常规锻造工艺仅能达到40J左右，难以满足使用要求。
为满足市场需求，助力国家新能源发展，开发大规格高韧性S32750超级双相不锈钢迫在眉睫。
本发明通过设计开发一种大规格高韧性S32750超级双相不锈钢锻造工艺技术，使产品整体性能均匀性及表面质量均符合标准要求，以满足市场需求。
发明内容
本发明的目的就是针对上述问题，提供一种大规格高韧性S32750超级双相不锈钢的锻造方法。
本发明的目的是这样实现的：一种大规格高韧性S32750超级双相不锈钢的锻造方法，包括以下步骤：步骤一：钢锭放冷：钢锭随台车退火炉按照升温速度＜100℃/h升温3-4h到1100±10℃保温6-7h，保温后出炉入水30-40min，出炉到入水的时间小于2min；步骤二：镦粗、拔长锻造：采用两镦两拔，即第一次镦粗至原钢锭高度2/3-3/4后将长度拔长至原长度的3/4-4/5；随后回加热炉保温1.5-2h，温度是1250±10℃，再次出炉进行第二次镦粗，将钢锭镦粗至原始钢锭高度的1/2-2/3后再拔长至原始钢锭高度的2/3-3/4，再回炉保温1.5-2h，温度是1250±10℃，后即可正常拔长生产，要求终锻温度900-950℃，返炉时整支坯料直径一致；步骤三：中间坯固溶：开坯后立即热装退火炉离线固溶，坯料随炉升温到1100±10℃保温4-4.5h后立即沾水30-40min，离线固溶后磨净表面缺陷，随即装加热炉，准备径锻成材；步骤四：径锻锻造：径锻成材加热时保温时间为4-5h，温度是1250±10℃，装炉支数为6-8支，保温结束后坯料烧匀烧透，随即出炉锻造，要求终锻温度900-950℃，第一道次压下量70-80mm，第三道次开始压下量逐次递减10-20mm，最后一道次压下量＜10mm，确保表面光滑；步骤五：成品固溶：锻造完成后立即热装退火炉离线固溶，坯料随炉升温到1100±10℃后立即沾水30-40min，离线固溶后车光表面缺陷，检验交库。
步骤二中两次镦粗后均采取横向拔长滚圆的方式，第二次拔长后再正常拔长锻造的要求是终锻温度900-950℃，返炉时整支坯料直径一致。
步骤二中两次拔长时要求每个火次回炉时整支坯料直径一致，保证每个火次变形量相同。
步骤二中两次拔长时保证中间坯到成品压缩比在2-2.5，拔长时要求第一道次压下量80mm-100mm，随后每道次压下量递减20-25mm，确保终锻温度为900-950℃。
步骤四径锻锻造时提升锻造速度至3.5-4m/min，第一道次压下量控制在70-80mm，后续道次减少10-20mm，保证径锻一火锻造成材切终锻温度900-950℃。
本发明的有益效果是：通过对钢锭流通环节，锻造工艺、固溶工艺的开发设计，整体性能均匀性及表面质量均符合标准要求，实现大规格S32750双相不锈钢锻材批量生产，满足市场需求。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
图1是本发明钢锭固溶的工艺图。
具体实施方式
常规快锻锻造或径锻锻造工艺无法满足该要求，需采用镦粗拔长工艺，保证总锻比＞5。为满足该要求，存在如下难点：1、由于钢种特性，该钢种放冷过程易产生有害相进而导致开裂或断裂；2、该钢种对温度极为敏感，镦粗拔长需要使用大快锻，而大快锻锻造效率低，保终锻温度则需多火次锻造，多次加热又对成品组织不利，其中平衡点难以把握；3、成品要求头尾各检验三点冲击功，对材料性能均匀性要求高，满足难度大。
常规锻造工艺采用钢锭热装加热炉快锻或径锻直接锻造生产。本发明为不具备热装加热炉时提供了一种钢锭固溶放冷工艺。
常规锻造工艺采用快锻或径锻方式生产。本发明采用快锻+径锻联合锻造方式生产，经过多次试验摸索，确定了合理的镦粗+拔长方法，即两镦两拔，首次镦粗1/3，镦粗后横向拔长1/12，二次镦粗1/4，镦粗后横向拔长1/6。
常规锻造随意性较强，仅以终锻温度进行控制，本发明明确了每次拔长保证终锻温度的同时必须保证返炉时整支坯料直径一致，确保了整支坯料性能均匀。
本发明明确了中间坯规格至成品规格压缩比为2-2.5，确保性能满足要求的同时保证了中间坯表面质量，确保综合成材率达到最优。
根据生产难点，制定技术方案：1.突破钢锭放冷环节，根据以往生产经验，5吨钢锭放冷后曾发生断裂，锻材400圆左右固溶可保证不开裂，遂制定钢锭固溶工艺：使用4.5吨锭型热装退火炉固溶，钢锭随炉升温到1100℃保温6h后出炉沾水30min以上，生产过程务必保证快速流转，出炉到入水小于2min，避免温降过大造成开裂。
2.为保证锻比大于5且表面无严重开裂，采用镦粗+拔长锻造开坯+径锻锻造成材方式，考虑单次镦粗量过大易发生弯曲并在表面形成折叠，再拔长时折叠撕裂形成裂口，采用两镦两拔，即第一次镦粗至原钢锭高度1/3后将长度拔长至原长度的3/4；随后回炉保温1.5h，再次出炉将钢锭镦粗至原始钢锭高度的1/2后再拔长至原始钢锭高度的2/3，再回炉保温2h后即可正常拔长生产。
3.为保证坯料性能均匀性及锻透性，两次镦粗后均采取横向拔长滚圆方式，第二次滚圆后再正常拔长锻造。
4.为保证整支坯料性能均匀性，拔长时要求每个火次（共3个火次）回炉时整支坯料直径一致，保证每个火次变形量相同。
5.为避免多次加热对成品性能的不利影响、保证表面质量，同时为径锻成材预留一定的变形量，拔长时根据成品尺寸计算开坯规格，保证中间坯到成品压缩比在2-2.5，拔长时要求第一道次压下量80mm-100mm，随后每道次（一共3-4道次）压下量递减20mm，确保终锻温度大于900℃，小于950℃。
6.开坯后立即热装退火炉离线固溶，坯料随炉升温到1100℃保温4h（温度不宜过长，避免晶粒长大）（保温时间与钢材直径一致即直径为多少毫米保温多少分钟）后立即沾水30min以上。离线固溶后磨净表面缺陷，随即装炉，准备径锻成材。
7.为避免长时间加热对性能的不利影响，径锻成材加热时严格控制保温时间及装炉支数，保证保温4h后坯料烧匀烧透，随即出炉锻造。
8.径锻锻造时提升锻造速度至3.5-4m/min，第一道次压下量控制在70-80mm，后续道次（一共5道次）减少10-20mm，保证径锻一火锻造成材切终锻温度900-950℃。
本发明采用钢锭固溶方式实现了S32750钢锭放冷。通过镦粗+横向拔长方式使钢锭内部组织更加致密、均匀且表面不易撕裂。镦粗后横向拔长至所需中间坯尺寸，中间坯尺寸满足至成品压缩比2-2.5，确保中间坯表面质量、坯料致密性并为径锻预留足够压缩比且能够一火成材。通过优化锻造工艺，实现了φ300mm以上大规格S32750成品-46℃冲击功大于200J。
实施例一
本方法使用模注钢锭采用径锻机锻造方式生产φ300mm以上大规格高韧性S32750，满足成品-46℃冲击功达到200J的同时可实现综合成材率达到70%以上。
步骤一：钢锭放冷：钢锭随台车退火炉按照升温速度＜100℃/h升温4h到1105℃保温6h，保温后出炉入水30min，出炉到入水的时间1.5-2min；步骤二：镦粗、拔长锻造：采用两镦两拔，第一次镦粗至原钢锭高度2/3-后将长度拔长至原长度的3/4-；随后回加热炉保温2h，温度是1250℃，再次出炉进行第二次镦粗，将钢锭镦粗至原始钢锭高度的1/2后再拔长至原始钢锭高度的2/3，再回炉保温2h温度是1250℃，后正常拔长生产，终锻温度912℃，返炉时整支坯料直径Φ552mm；步骤三：中间坯固溶：开坯后立即热装退火炉离线固溶，坯料随炉升温到1102℃保温4-h后立即沾水30min，离线固溶后磨净表面缺陷，随即装加热炉，准备径锻成材；步骤四：径锻锻造：径锻成材加热时保温时间为4h，装炉支数为6支，保温结束后坯料烧匀烧透，随即出炉锻造，终锻温度905℃，第一道次压下量70mm，第二道次压下量70mm，第三道次压下量55mm，第四道次压下量40mm，第五道次压下量10mm，锻后表面光滑，终锻温度915℃，成品直径Φ370mm；步骤五：成品固溶：锻造完成后立即热装退火炉离线固溶，坯料随炉升温到1102℃保温370min后立即沾水30min，离线固溶后车光表面缺陷，成品直径Φ360mm，检验三点冲击功205J（心部）/218J（1/4直径）/221J（边部），正常交库发运。
以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明所保护范围的结构特征并不限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围内。
Claims (5)
1.一种大规格高韧性S32750超级双相不锈钢的锻造方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：钢锭放冷：钢锭随台车退火炉按照升温速度＜100℃/h升温3-4h到1100±10℃保温6-7h，保温后出炉入水30-40min，出炉到入水的时间小于2min；
步骤二：镦粗、拔长锻造：采用两镦两拔，即第一次镦粗至原钢锭高度2/3-3/4后将长度拔长至原长度的3/4-4/5；随后回加热炉保温1.5-2h，温度是1250±10℃，再次出炉进行第二次镦粗，将钢锭镦粗至原始钢锭高度的1/2-2/3后再拔长至原始钢锭高度的2/3-3/4，再回炉保温1.5-2h，温度是1250±10℃，后即可正常拔长生产，要求终锻温度900-950℃，返炉时整支坯料直径一致；
步骤三：中间坯固溶：开坯后立即热装退火炉离线固溶，坯料随炉升温到1100±10℃保温4-4.5h后立即沾水30-40min，离线固溶后磨净表面缺陷，随即装加热炉，准备径锻成材；
步骤四：径锻锻造：径锻成材加热时保温时间为4-5h，温度是1250±10℃，装炉支数为6-8支，保温结束后坯料烧匀烧透，随即出炉锻造，要求终锻温度900-950℃，第一道次压下量70-80mm，第三道次开始压下量逐次递减10-20mm，最后一道次压下量＜10mm，确保表面光滑；
步骤五：成品固溶：锻造完成后立即热装退火炉离线固溶，坯料随炉升温到1100±10℃后立即沾水30-40min，离线固溶后车光表面缺陷，检验交库。
2.根据权利要求1所述的一种大规格高韧性S32750超级双相不锈钢的锻造方法，其特征在于：步骤二中两次镦粗后均采取横向拔长滚圆的方式，第二次拔长后再正常拔长锻造的要求是终锻温度900-950℃，返炉时整支坯料直径一致。
3.根据权利要求1所述的一种大规格高韧性S32750超级双相不锈钢的锻造方法，其特征在于：步骤二中两次拔长时要求每个火次回炉时整支坯料直径一致，保证每个火次变形量相同。
4.根据权利要求1所述的一种大规格高韧性S32750超级双相不锈钢的锻造方法，其特征在于：步骤二中两次拔长时保证中间坯到成品压缩比在2-2.5，拔长时要求第一道次压下量80mm-100mm，随后每道次压下量递减20-25mm，确保终锻温度为900-950℃。
5.根据权利要求1所述的一种大规格高韧性S32750超级双相不锈钢的锻造方法，其特征在于：步骤四径锻锻造时提升锻造速度至3.5-4m/min，第一道次压下量控制在70-80mm，后续道次减少10-20mm，保证径锻一火锻造成材切终锻温度900-950℃。
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