采用離心鑄造空心錠生產(chǎn)環(huán)形件和筒形件的鍛造工藝的制作方法
【專利摘要】一種采用離心鑄造空心錠生產(chǎn)環(huán)形件和筒形件的工藝，屬于鍛造【技術(shù)領(lǐng)域】。經(jīng)過(guò)內(nèi)外表面扒皮和探傷的鑄造空心錠→加熱→在特殊設(shè)計(jì)的型砧上進(jìn)行空心體鐓粗→加熱→芯棒拔長(zhǎng)→加熱→在特殊設(shè)計(jì)的型砧上進(jìn)行空心體鐓粗→加熱→芯棒上拔長(zhǎng)至所需尺寸或擴(kuò)孔至所需尺寸。優(yōu)點(diǎn)在于，相對(duì)于廣泛采用實(shí)心錠的鍛造成形工藝，本鍛制成形工藝具有明顯的提高材料收得率、節(jié)能降耗的相對(duì)優(yōu)勢(shì)。
【專利說(shuō)明】采用離心鑄造空心錠生產(chǎn)環(huán)形件和筒形件的鍛造工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鍛造【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種采用離心鑄造空心錠生產(chǎn)環(huán)形件和筒形件的鍛造工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]大型的環(huán)形件和筒形件主要應(yīng)用于電力、工程機(jī)械、軍工等重要的領(lǐng)域，因其使用條件通常較為苛刻，對(duì)產(chǎn)品的性能要求極高。通常，大型的環(huán)形件和筒形件為鍛制成型，之后采用機(jī)加工形成最終產(chǎn)品。目前，國(guó)內(nèi)外鍛造大型環(huán)筒件的方法主要是采用實(shí)心坯料，經(jīng)加熱、鐓粗、沖孔后形成空心坯，再通過(guò)拔長(zhǎng)或擴(kuò)孔至相應(yīng)尺寸。這種鍛造方法的缺點(diǎn)是，①所需坯料較多，工藝流程冗長(zhǎng)、火次過(guò)多，能耗較多實(shí)心毛坯中心材料在沖孔工序中作為廢料處理，材料收得率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種采用離心鑄造空心錠生產(chǎn)環(huán)形件和筒形件的鍛造工藝，較之現(xiàn)有工藝，有效提高材料收得率，降低能耗。
[0004]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:經(jīng)過(guò)內(nèi)外表面扒皮和探傷的鑄造空心錠一加熱一在特殊設(shè)計(jì)的型砧上進(jìn)行空心體鐓粗一加熱一芯棒拔長(zhǎng)一加熱一在特殊設(shè)計(jì)的型砧上進(jìn)行空心體鐓粗一加熱一芯棒上拔長(zhǎng)至所需尺寸(或擴(kuò)孔至所需尺寸)。具體工藝步驟如下:
[0005](I)對(duì)經(jīng)爐外精煉鋼水澆鑄而成的低徑壁比離心鑄造空心錠進(jìn)行成分控制與分析，并對(duì)其內(nèi)外表面進(jìn)行車削扒皮和探傷，其中內(nèi)表面扒皮厚度8?10mm，外表面扒皮5?IOmm,對(duì)空心錠的兩端面進(jìn)行機(jī)加工,形成80°?85°的倒角；
[0006](2)在清除爐內(nèi)殘留氧化物后對(duì)上述鋼錠在維持爐內(nèi)正壓的弱氧化氣氛中(弱氧化氣氛的組成為:C02 = 3 ?5%，C0 = 20 ?40%，H2 = 28 ?35% ,CH4 = I ?3% ,H2O =10?20%，N2 = 15?30% )進(jìn)行加熱；
[0007](3)對(duì)所述加熱后的離心鑄造空心錠在帶一定錐度的型砧上(錐頂夾角160°?170° )進(jìn)行能杜絕嚴(yán)重失穩(wěn)(如鐓粗鼓形直徑超過(guò)原直徑的2倍以上，或鐓粗過(guò)程中坯料發(fā)生歪曲)的空心錠鐓粗成形；
[0008](4)將(3)所述空心錠鐓粗成形的坯料回爐加熱和保溫，加熱溫度900?1250°C，保溫時(shí)間0.5?2h ;
[0009](5)坯料出爐，進(jìn)行芯棒拔長(zhǎng)，拔長(zhǎng)中上下砧均選用V型砧，有效防止端部裂紋的產(chǎn)生于擴(kuò)展；
[0010](6)將(5)的拔長(zhǎng)坯料回爐加熱和保溫，加熱溫度900?1250°C，保溫時(shí)間0.5?2h ；
[0011](7)將(6)的拔長(zhǎng)坯料出爐，進(jìn)行第二次型砧鐓粗；
[0012](8)將(7)的鐓粗后坯料回爐加熱和保溫，加熱溫度900?1250°C，保溫時(shí)間
0.5 ?2h(;[0013](9)將⑶的鐓粗后坯料出爐，進(jìn)行芯棒拔長(zhǎng)(拔長(zhǎng)中上下砧均選用V型砧，有效防止端部裂紋的產(chǎn)生于擴(kuò)展)至要求尺寸(或擴(kuò)孔至要求尺寸)。
[0014](10)鍛件空冷至室溫進(jìn)行機(jī)加工。
[0015]所述的離心鑄造空心錠是具有低徑壁比(外徑/壁厚=2.5?5)且內(nèi)外表面經(jīng)過(guò)機(jī)加工和探傷的空心坯。
[0016]相對(duì)于通常采用鍛制實(shí)心件的工藝方法以及采用實(shí)心錠鍛制空心體的方法，采用離心鑄造空心坯鍛制環(huán)形件和筒形件，主要有以下優(yōu)點(diǎn):
[0017]1.避免或減少了采用實(shí)心錠通過(guò)沖孔、擴(kuò)孔鍛制大型環(huán)、筒形件的相關(guān)難題(如沖裂、沖偏、折疊)，更能保證產(chǎn)成品的質(zhì)量；
[0018]2.材料的收得率顯著提高，節(jié)約了大量的材料；
[0019]3.減少能源消耗:由于所需材料更少，所以冶煉、鑄造、鍛造前的加熱等環(huán)節(jié)能源消耗減少；
[0020]4.由于坯料重量的下降，較之實(shí)心坯料，對(duì)鍛壓機(jī)的能力要求更低。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為本發(fā)明工藝流程框圖。
[0022]圖2為本發(fā)明中型砧鐓粗的示意圖。其中，鐓粗下型砧1、離心鑄造空心錠2、鐓粗上型砧3。
【具體實(shí)施方式】
[0023]實(shí)施例1:下面以某核電用316LN材質(zhì)不銹鋼筒體的鍛制試驗(yàn)為例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)
一步說(shuō)明。
[0024]如圖1所示，為本發(fā)明及其實(shí)施一例的工藝流程框圖，具體包括以下工藝步驟:
[0025]第一步，將經(jīng)過(guò)化學(xué)成分分析以及管體內(nèi)外表面按要求扒皮、管端錐度加工并探傷后，將重量約1045kg、尺寸為Φ480Χ115Χ1000πιπι的低徑壁比離心鑄造空心錠，送入經(jīng)過(guò)清除殘留氧化物的爐中按照六段式加熱曲線(各段保溫時(shí)間遞減、加熱速度遞增)進(jìn)行加熱。入爐溫度為700°C，最高加熱溫度為1180°C。
[0026]所述的六段式加熱曲線是指:冷錠在700°C以下裝爐后的升溫視為第一段，850°C的保溫視為第二段，850°C至950°C的加熱視為第三段，950°C的保溫視為第四段，950°C至1180°C的加熱視為第五段，1180°C的保溫視為第六段。并嚴(yán)格區(qū)分冷錠的加熱規(guī)范和中間鍛件再加熱的加熱規(guī)范，前者的加熱最高溫度為1180°C，而后者為分別為1160°C;每火次的終鍛溫度為920?950°C。
[0027]第二步，將已加熱的尺寸為Φ480Χ115Χ 1000mm(按冷態(tài)尺寸計(jì)算)的空心坯在特殊設(shè)計(jì)的型砧上按鐓粗比2.3進(jìn)行鐓粗。鐓粗后的鍛件內(nèi)徑平均增大量為35%，鍛后尺寸為 Φ690 X 182 X 435mm。
[0028]第三步，回爐快速加熱至1160°C，保溫0.5小時(shí)；出爐后選用名義直徑240mm的芯棒拔長(zhǎng)至外徑538mm，得到的鍛件尺寸為Φ 538 X 150 X 687mm,拔長(zhǎng)比1.6。拔長(zhǎng)中上下砧均
選用V型砧，有效防止端部裂紋的產(chǎn)生于擴(kuò)展。
[0029]第四步，再加熱出爐后將所述空心件在所述特殊設(shè)計(jì)的型砧上，采用1.6的鐓粗比進(jìn)行鐓粗，得到鍛件尺寸為Φ668 X 190 X 435mm。
[0030]第五步，回爐快速加熱至1160°C，保溫0.5小時(shí)；出爐后采用1.5的延伸系數(shù)，在名義直徑為240mm的長(zhǎng)芯棒上將上述鐓粗件拔長(zhǎng)，拔長(zhǎng)后的鍛件尺寸為Φ 546 X 153 X 650mm。
[0031]第六步，鍛件空冷至室溫。
[0032]第七步，將上述鍛件機(jī)加工至Φ516Χ118Χ550_。
[0033]實(shí)施例2:下面以某核電用316LN材質(zhì)不銹鋼筒體的鍛制試驗(yàn)為例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)
一步說(shuō)明。
[0034]第一步，將經(jīng)過(guò)化學(xué)成分分析以及管體內(nèi)外表面按要求扒皮、管端錐度加工并探傷后，將重量約1045kg、尺寸為Φ480Χ115Χ1000πιπι的低徑壁比離心鑄造空心錠，送入經(jīng)過(guò)清除殘留氧化物的爐中按照六段式加熱曲線(各段保溫時(shí)間遞減、加熱速度遞增)進(jìn)行加熱。入爐溫度為700°C，最高加熱溫度為1180°C。
[0035]所述的六段式加熱曲線是指:冷錠在700°C以下裝爐后的升溫視為第一段，850°C的保溫視為第二段，850°C至950°C的加熱視為第三段，950°C的保溫視為第四段，950°C至1180°C的加熱視為第五段，1180°C的保溫視為第六段。并嚴(yán)格區(qū)分冷錠的加熱規(guī)范和中間鍛件再加熱的加熱規(guī)范，前者的加熱最高溫度為1180°C，而后者為分別為1160°C;每火次的終鍛溫度為920?950°C。
[0036]第二步，將已加熱的尺寸為Φ480Χ115Χ 1000mm(按冷態(tài)尺寸計(jì)算)的空心坯在特殊設(shè)計(jì)的型砧上按鐓粗比2.3進(jìn)行鐓粗。鐓粗后的鍛件內(nèi)徑平均增大量為35%，鍛后尺寸為 Φ690 X 182 X 435mm。
[0037]第三步，回爐快速加熱至1160°C，保溫0.5小時(shí)；出爐后選用名義直徑240mm的芯棒拔長(zhǎng)至外徑538mm，得到的鍛件尺寸為Φ 538 X 150 X 687mm,拔長(zhǎng)比1.6。拔長(zhǎng)中上下砧均
選用V型砧，有效防止端部裂紋的產(chǎn)生于擴(kuò)展。
[0038]第四步，再加熱出爐后將所述空心件在所述特殊設(shè)計(jì)的型砧上，采用1.6的鐓粗比進(jìn)行鐓粗，得到鍛件尺寸為Φ668 X 190 X 435mm。
[0039]第五步，回爐快速加熱至1160°C，保溫0.5小時(shí)；出爐后進(jìn)行沖頭擴(kuò)孔。采用名義直徑318mm的沖頭，擴(kuò)孔后鍛件尺寸為:Φ689 X 185 X 414mm。
[0040]第六步，回爐快速加熱至1160°C，保溫0.5小時(shí)；出爐后進(jìn)行沖頭擴(kuò)孔。采用名義直徑348mm的沖頭，擴(kuò)孔后鍛件尺寸為:Φ 716 X 182 X 395mm。
[0041]第七步，鍛件空冷至室溫。
[0042]第八步，將上述鍛件機(jī)加工至Φ686X 147X345mm。
[0043]本發(fā)明上述實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明及附圖，目的是通過(guò)文字和圖示來(lái)進(jìn)行解釋，而不在于限定權(quán)利要求的保護(hù)范圍。在本申請(qǐng)說(shuō)明書所述【具體實(shí)施方式】上的各種變化，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)，并處于權(quán)利要求及其等同技術(shù)的保護(hù)范圍內(nèi)，任何不脫離本發(fā)明權(quán)利要求的變更、修改均屬于本發(fā)明保護(hù)的內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種采用離心鑄造空心錠生產(chǎn)環(huán)形件和筒形件的鍛造工藝，其特征在于，包括以下步驟: (1)對(duì)經(jīng)爐外精煉鋼水澆鑄而成的低徑壁比離心鑄造空心錠進(jìn)行成分分析，并對(duì)其內(nèi)外表面進(jìn)行車削扒皮和探傷，其中內(nèi)表面扒皮厚度8?IOmm,外表面扒皮5?IOmm,對(duì)空心錠的兩端面進(jìn)行機(jī)加工，形成80°?85°的倒角； (2)在清除爐內(nèi)殘留氧化物后對(duì)上述離心鑄造空心錠在維持爐內(nèi)正壓的弱氧化氣氛中進(jìn)行加熱； (3)對(duì)加熱后的離心鑄造空心錠在帶一定錐度的型砧上進(jìn)行能杜絕嚴(yán)重失穩(wěn)的空心體鐓粗成形； (4)將(3)空心體鐓粗成形的坯料回爐加熱和保溫，加熱溫度900?1250°C，保溫時(shí)間.0.5 ?2h ; (5)坯料出爐，進(jìn)行芯棒拔長(zhǎng)，拔長(zhǎng)中上下砧均選用V型砧，有效防止端部裂紋的產(chǎn)生于擴(kuò)展； (6)將(5)的拔長(zhǎng)坯料回爐加熱和保溫，加熱溫度900?1250°C，保溫時(shí)間0.5?2h ; (7)將(6)的拔長(zhǎng)坯料出爐，進(jìn)行第二次空心體鐓粗成形； (8)將(7)鐓粗后坯料回爐加熱和保溫，加熱溫度900?1250°C，保溫時(shí)間0.5?2h ; (9)將(8)鐓粗后坯料出爐，進(jìn)行芯棒拔長(zhǎng)至要求尺寸或擴(kuò)孔至要求尺寸； (10)鍛件空冷至室溫進(jìn)行機(jī)加工。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于:所述的離心鑄造空心錠是具有低徑壁比.2.5?5且內(nèi)外表面經(jīng)過(guò)及機(jī)加工和探傷的空心坯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于:步驟(3)中所述的帶一定錐度的型砧為錐頂夾角160°?170°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于:步驟(2)中所述的弱氧化氣氛組成為:CO2 = 3 ?5%，CO = 20 ?40%，H2 = 28 ?35%，CH4 = 1?3%，H2O = 10 ?20%，N2 =.15 ?30%。
【文檔編號(hào)】B21J1/00GK104001844SQ201410232609
【公開(kāi)日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月28日
【發(fā)明者】李殿杰, 王金飛, 李勝峰, 韓寶云, 張波 申請(qǐng)人:中國(guó)鋼研科技集團(tuán)有限公司, 新冶高科技集團(tuán)有限公司