CN1943919A - 铸锭的节能开坯方法 - Google Patents

Abstract

本发明技术属于冶金行业中节能型铸锭开坯的生产方法领域。特别适用于在不改变铸锭截面尺寸而实现铸锭开坯，并获得锻造与轧制开坯相同组织效果的节能型铸锭开坯的生产方法。该方法是将铸锭坯在等径角挤压变形的模具中进行铸锭热挤压开坯，铸锭坯的挤压变形温度为400～1100℃，在经过1－2道次的等径角挤压变形后，在进行1050℃－1200℃/0.5h－10h的再结晶热处理。采用本发明方法与现有技术相比较，具有铸锭开坯成本低、制备工艺简单和在不改变铸锭的截面尺寸就可以实现铸锭晶粒细化的铸锭开坯。另外本发明方法还有减少和消除由传统开坯方法出现锻造或轧制裂纹的机会，提高铸锭开坯的成材率，对难变形材料的开坯所需多火锻造或轧制，显著具备节能等特点。

Description

铸锭的节能开坯方法

所属领域

本发明技术属于冶金行业中节能型铸锭开坯的生产方法领域。特别适用于在不改变铸锭截面尺寸而实现铸锭开坯，并获得锻造与轧制开坯相同组织效果的节能型铸锭开坯的生产方法。

背景技术

众所周知，在冶金材料的制造领域中，铸钢锭在未经过的锻造或轧制和固溶处理前，其使用价值受到很大的限制。而在现有技术的制备方法中，铸锭的开坯仍然是采用锻造、轧制和固溶处理的方法进行。该加工方法的工作原理是通过对铸锭金属材料施加变形，使该材料铸造组织中的柱状晶被破碎，然后再采用热处理方法，使被加工金属材料获得再结晶组织。采用锻造方法则要求锻造比大于3，而现有的锻造方法是通过较大的改变铸锭截面尺寸而实现的。另外在现有技术中为提高无相变金属材料的晶粒细化方法，目前也仅是通过锻造或轧制及随后再结晶处理的方法，为了使棒材整个截面变形均匀和避免出现混晶发生，则要求被加工的金属棒材有一定的变形量，所以也会造成工件截面尺寸的变化。再有就是锻造、轧制工艺都会使被加工件表面产生很大的拉应力，对于难变形的金属材料为避免产生裂纹，则需要采用多火锻造的制备方法。所以上述方法的缺点在于制备程序复杂，工艺控制难度大和生产成本高而成材合格率低等特点。

发明内容

本发明的目的是提出一种适用于铸锭开坯成本低、制备工艺简单和在不改变铸锭的截面尺寸而实现铸锭晶粒细化的铸锭节能开坯的方法。

根据本发明目的所提出的铸锭节能开坯的方法，我们的设计思路是采用等径角挤压变形的原理及模具，依照金属的开坯形变理论，在解决不减少或不改变工件断面尺寸的情况下使铸锭获得非常大的剪切应变，然后使被加工件通过在高温固溶处理时发生再结晶而获得完全再结晶组织，实现了铸锭开坯后改变工件内部铸态晶组织和制备工艺简单、成本低的目的，并且适用于工业化的生产中。

下面我们结合上述本发明介绍的工艺原理和现有技术的设备装置，通过附图来详细叙述我们所设计的铸锭节能开坯的方法。附图为等径角挤压变形金属材料的模具结构示意图，该模具的具体结构和工作程序是：先用限位块4固定脱模杆3，使阴模1内的通道组成L形的通道，然后用挤压杆2挤压坯料6，待坯料6将到达下通道出口前插入整形块5，再将限位块4推到位置2，使脱模杆3可以沿通道园孔内滑动，用脱模杆3挤压坯料6至整形块5，使坯料6的前端头平整以提高成材率，然后将整形块5推到位置4，使坯料6从阴模1内的出口通道孔中挤压出。为了实现本发明铸锭节能开坯方法的技术方案，本发明方法是采用的现有技术中等径角挤压金属材料变形模具，将铸锭坯的钢锭经挤压变形来实现破碎铸状晶的结果，铸锭坯经巨大的剪切变形被挤压出来后，铸锭坯的尺寸在没有发生改变或改变很小时，由于铸锭坯在经过变形通道交接处时所承受的巨大剪切的变形，造成铸锭坯料的内部组织中的位错密度显著提高，使工件的材料组织内部发生了强烈的剪切变形，因此使铸锭坯料内部组织中的铸状晶被明显破碎，随后再将内部组织已被破碎的铸状晶的工件进行高温再结晶的固溶热处理，通过再结晶的热处理工艺，可使铸锭在开坯时的铸态组织转变成完全的再结晶晶粒。根据上述本发明原理和设计方案的介绍，因此我们所提出的铸锭节能开坯方法，其特征是将铸锭坯在等径角挤压变形的模具中进行铸锭热挤压开坯，铸锭坯的挤压变形温度为400～1100℃，在经过1-2道次的等径角挤压变形后，在进行1050℃-1200℃/0.5h-10h的再结晶热处理。在经上述方法处理过的铸锭内部组织晶粒已完全发生再结晶，并且获得了与传统开坯方法(锻造、轧制)相同的组织。本发明铸锭节能开坯方法的其他特征为铸锭坯的挤压变形温度为700～1100℃。经过等径角挤压变形后再结晶的热处理温度为1100℃-1150℃/0.5h-10h。

采用本发明的铸锭节能开坯方法与现有技术相比较具有铸锭开坯成本低、制备工艺简单和适用材料领域广，该方法在不改变铸锭的截面尺寸就可以实现铸锭晶粒细化的铸锭开坯。采用本发明方法可以明显减少和消除由传统开坯方法出现锻造或轧制裂纹的机会，提高了铸锭开坯的成材率，以及对难变形材料开坯所需的多火锻造或轧制，显著节省了能源。

附图说明

在本发明说明书中的附图为：

附图1为等径角挤压变形金属材料的模具结构示意图；

附图2是实施序号1方法的试验料金相显微组织图；

附图3是实施序号2方法的试验料金相显微组织图；

附图4是实施序号3方法的试验料金相显微组织图；

附图5是实施序号4方法的试验料金相显微组织图；

附图6是实施序号5方法的试验料金相显微组织图；

附图7是实施序号6方法的试验料金相显微组织图；

附图8是实施序号7方法的试验料金相显微组织图；

附图9是实施序号8方法的试验料金相显微组织图；

附图10是实施序号9方法的试验料金相显微组织图；

附图11是实施序号10方法的试验料金相显微组织图；

附图12是实施序号11方法的试验料金相显微组织图；

附图13是实施序号12方法的试验料金相显微组织图；

附图14是实施序号13方法的试验料金相显微组织图。

在上述附图中，序号1为阴模；序号2为挤压杆；序号3为脱模杆；序号4为限位块；序号5为整形块；序号6为铸锭坯料。

具体实施方式

我们采用本发明的铸锭节能开坯方法，是对两种现有技术材料的铸锭坯进行了不同试验的对比，为了对比方便我们还做了两组锻、轧方法的实施例。在对比实施例中我们是采用两种现有技术的铸锭材料做为试验用坯料，试验用料分别为(1)304L奥氏体不锈钢铸锭；(2)GH696高温合金铸锭。采用实施例表格对比的方式，分别将比较的工艺参数、力学性能和节能效果列入表1、2中。通过表1、2和附图2-14的金相显微组织图就可以清楚的看到，当采用本发明方法与现有技术相比较具有制备工艺简单、铸锭开坯成材率高和制备材料及工艺的均成本低，而且还有明显的节能效果。在本发明方法的实施例中，序号1-11均为本发明方法实施例，序号12、13为现有技术的锻、轧工艺方法。在表中序号1、3、5、7、9、11、12、13是采用304L奥氏体不锈钢铸锭进行试验。序号2、4、6、8、9、10是采用GH696高温合金铸锭进行试验。通过对本发明实施例的对比表和附图比较可看出，当采用本发明实施例中序导1、2的两种工艺时，由于挤压变形和固溶处理的温度均偏低，可能会使铸锭的内部组织不能完全发生再结晶，由附图2、3中也可以看到沿晶界处仍残留有少量的铸态组织(黑点)。在实施例中序号12、13为现有技术中锻造、锻造+轧制的两种工艺方法，在实施该现有技术中的两种工艺都要进行多火的锻造、轧制和加热固溶处理，由附图13、14中可以看到经多火锻造和轧制后的固溶态组织。在本发明实施例中的序号12、13为现有技术，但是要得到φ200mm的高温合金或不锈钢棒材，在锻造前的原始电渣锭型坯料尺寸应为φ500mm，为避免锻、轧时坯料产生裂纹，还需要在开坯前对铸锭坯料进行5％的机加工扒皮处理，然后在＞1160℃对φ400mm的锭坯料进行锻造开坯，在于在＞1160℃对φ300mm的坯料进行轧制，待轧制坯料至φ230mm后，再经过对材料＞1050℃的最终固溶处理和车加工至φ200mm。由于在对坯料的锻、轧和多火加热的固溶处理方法，造成该材料的烧损率约在3％，因此在采用锻、轧开坯方法制备产品的成材率均＜70％。而采用本发明约按1000℃/挤压和1100℃/固溶处理的方法，由于不需要对产品进行多次的机加工和加热固溶处理，所以采用本发明方法不仅有明显的节能效果，而且制备产品的成材率＞85％。

表1为本发明实施例与现有技术的工艺参数对比

表2本发明实施例与现有技术的力学性能对比表

Claims (3)

1、一种铸锭的节能开坯方法，其特征是将铸锭坯在等径角挤压变形的模具中进行铸锭热挤压开坯，铸锭坯的挤压变形温度为400～1100℃，在经过1-2道次的等径角挤压变形后，在进行1050℃-1200℃/0.5h-10h的再结晶热处理。

2、根据权利要求1所述铸锭的节能开坯方法，其特征在于铸锭坯的挤压变形温度为700～1100℃。

3、根据权利要求1所述铸锭的节能开坯方法，其特征在于经过等径角挤压变形后再结晶的热处理温度为1100℃-1150℃/0.5h-10h。

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