大型鋼錠的生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種工藝簡單、成本低以及能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)小型電渣重熔鋼錠的焊合，得到大型電渣重熔鋼錠的大型鋼錠的生產(chǎn)方法。該方法包括以下步驟:首先制備小型電渣重熔鋼錠；然后確定鋼錠的一個(gè)端面為焊合面，對焊合面進(jìn)行處理及保護(hù)；再將兩個(gè)小型電渣重熔鋼錠疊放在一起高溫加熱；加熱后對組合鋼錠按照一定鍛比鐓粗及保壓；墩粗完成后，返回加熱爐高溫加熱，然后保溫；最終得到大型鋼錠。采用該方法，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)小型電渣重熔鋼錠的焊合，得到金屬純凈、夾雜物少、組織致密和表面光潔的大型電渣重熔鋼錠；從而提高大型鍛件質(zhì)量，減少廢品率，工藝簡單，成本低。
【專利說明】大型鋼錠的生產(chǎn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及大型鋼錠制造領(lǐng)域，尤其是一種大型鋼錠的生產(chǎn)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 公知的：大型鍛件是重大技術(shù)裝備的重要部件，多數(shù)為機(jī)械設(shè)備的關(guān)鍵部件，如發(fā) 電機(jī)轉(zhuǎn)子、水輪機(jī)主軸、核電壓力容器、大型社機(jī)社親等。大型鍛件具有技術(shù)含量高、加工周 期長、質(zhì)量要求嚴(yán)等特點(diǎn)，一般采用特殊鋼及有色合金材料通過復(fù)雜的工藝制備而成。生產(chǎn) 高質(zhì)量的大型鍛件要求必須采用高質(zhì)量的大型鋼錠，但是采用傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的大型鋼錠內(nèi) 存在大量鑄造缺陷，如疏松、偏析、夾雜等，并且隨著鋼錠重量的增加，鋼錠的偏析愈嚴(yán)重， 疏松、晶間裂紋等缺陷也相應(yīng)的增加，無法得到高質(zhì)量的大型鋼錠。
[0003] 電渣重烙是一種利用電流通過液態(tài)電渣產(chǎn)生大量焦?fàn)枱幔瑥亩菇饘倮踊?、再?固結(jié)晶而形成鑄錠的方法。
[0004] 中小型電渣重烙鋼錠制備方法包括a、把電弧爐或感應(yīng)加熱爐冶煉的鋼水德鑄或 鍛壓成電極；b、將電極插入電渣重烙爐水冷結(jié)晶器烙融的爐渣內(nèi)，通過導(dǎo)線將電極、渣池、 金屬烙池、底水箱及變壓器等形成回路；C、在通電過程中，渣池放出焦耳熱，將自耗電極端 頭逐漸烙化，烙融金屬匯聚成液滴，穿過渣池，落入結(jié)晶器，形成金屬烙池，受水冷作用，迅 速凝固形成鋼錠。由于該技術(shù)要求的設(shè)備相對簡單，且具有提高金屬純凈度、順序凝固、近 凈成形、降低含硫量及非金屬夾雜物等優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛用于大型鍛件用大型優(yōu)質(zhì)鑄錠的生 產(chǎn)，是目前特種烙煉領(lǐng)域中產(chǎn)量最大的一種特種烙煉方法，直徑在2米W上或重量在100噸 W上的電渣重烙鋼錠稱為大型電渣重烙鋼錠。直徑在2米W下或重量在100噸W下的電渣 重烙鋼錠稱為中小型電渣重烙鋼錠。
[0005] 電渣重烙技術(shù)產(chǎn)生W后，由于具有工藝和設(shè)備相對比較簡單，工藝適用性強(qiáng)，所生 產(chǎn)的金屬純凈、夾雜物少、組織致密和表面光潔等特點(diǎn)，使得電渣重烙技術(shù)成為生產(chǎn)高質(zhì)量 中小鋼錠的重要手段。但是，隨著鋼錠噸位的增大，大型電渣重烙鋼錠的生產(chǎn)遇到了瓶頸。 大型電渣重烙鋼錠的生產(chǎn)工藝與中、小型鑄錠電渣重烙在原理上是相同的，但隨著鋼錠體 積和截面積的的增大，生產(chǎn)難度急劇增大。
[000引主要問題有：
[0007] 1)當(dāng)鋼錠較大時(shí)，電渣重烙爐結(jié)晶器的橫截面積也會必然增大，從而導(dǎo)致水冷結(jié) 晶器對鋼錠中也的水冷效果非常差，控制順序凝固作用減弱，中也的縮孔、疏松的控制非常 困難。
[0008] 2)在大型鋼錠的重烙過程中，需要多次更換電極，而電極更換會造成工藝波動，因 此最終鋼錠質(zhì)量的穩(wěn)定性差。
[0009] 3)大型電渣重烙鋼錠電功率大幅度增力日、電效率降低。
[0010] 4)電渣重烙鋼錠的生產(chǎn)時(shí)間隨著鑄錠的增大，導(dǎo)致生產(chǎn)時(shí)間的延長，一般可達(dá)70 小時(shí)W上，在該么長的重烙過程中，脫氧制度，降低空氣中水分的影響，研制高穩(wěn)定性渣成 分，保證電渣的穩(wěn)定性，具有較大的困難；大型錠重烙時(shí)間長達(dá)幾晝夜，烙渣成分變化過程 和烙池成分很難控制。
[0011] 5)大型錠重烙的氣、渣接觸界面有幾平方米之大，在大氣下長時(shí)間重烙，氨的控制 就變得極其復(fù)雜。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種工藝簡單、成本低W及能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)小型 電渣重烙鋼錠的焊合得到大型電渣重烙鋼錠的大型鋼錠的生產(chǎn)方法。
[0013] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是；大型鋼錠的生產(chǎn)方法，包括W下步 驟：
[0014] 1)、選擇水壓機(jī)；采用中小型電渣重烙鋼錠制備方法制造兩個(gè)或多個(gè)電渣重烙鋼 錠，要求任意兩個(gè)鋼錠的總高度小于水壓機(jī)最大行程；
[0015] 2)、對于每個(gè)電渣重烙鋼錠，確定電渣重烙鋼錠的一個(gè)端面為焊合面，然后去掉焊 合面金屬質(zhì)量較差部分，使得焊合面的平行度為0. 03?0. 05 ;并去除沿電渣重烙鋼錠長度 方向上距離焊合面30±5mm W內(nèi)的電渣重烙鋼錠側(cè)面的鋼錠表面氧化皮；
[0016] 3)、對電渣重烙鋼錠焊合面進(jìn)行光整處理，要求表面粗趟度為0. 4?0. 8 ;
[0017] 4)、清理鋼錠焊合面上所有的灰塵、油污W及光整處理殘留的顆粒物；清理完成 后，將兩個(gè)電渣重烙鋼錠疊放在一起，使兩個(gè)電渣重烙鋼錠的焊合面貼合，且兩個(gè)電渣重烙 鋼錠的中軸線共線；
[0018] 兩個(gè)電渣重烙鋼錠的焊合面貼合后在兩個(gè)電渣重烙鋼錠之間形成連接縫；在連接 縫處將兩個(gè)電渣重烙鋼錠外側(cè)面焊接在一起，使兩個(gè)電渣重烙鋼錠形成組合鋼錠；
[0019] 5)、將組合鋼錠連接縫處的焊接面包裹保溫棉后，放入加熱爐中加熱，加熱溫度為 材料鍛造溫度的上限，要求保溫時(shí)間大于或者等于30小時(shí)；
[0020] 6)、將加熱后的組合鋼錠迅速置于水壓機(jī)上進(jìn)行激粗，激粗過程中焊合面溫度在 T-2(TC?T的范圍內(nèi)，所述T為材料鍛造溫度上限，焊合面區(qū)域變形量在10%?15%，保壓 20?30分鐘；所述焊合面區(qū)域是指兩個(gè)焊合面接觸的區(qū)域；
[002。 7)、將焊合后的鋼錠返回加熱爐，按照第5步中的加熱溫度及保溫時(shí)間進(jìn)行加熱； 加熱完成后，得到組合鋼錠。
[0022] 進(jìn)一步的，所述步驟4)與步驟5)之間包括W下步驟，在兩個(gè)電渣重烙鋼錠外側(cè)面 的連接縫處補(bǔ)焊一層鋼板。
[0023] 優(yōu)選的，步驟2)中采用機(jī)械加工方法去掉焊合面金屬質(zhì)量較差部分。
[0024] 進(jìn)一步的，步驟3)中采用化學(xué)藥劑對焊合面進(jìn)行清洗處理。
[0025] 本發(fā)明的有益效果是；本發(fā)明提供的大型鋼錠的生產(chǎn)方法成形工藝為；小型電渣 重烙制備一鋼錠端面處理及保護(hù)-兩個(gè)中小型鋼錠焊合一高溫長時(shí)間加熱一一定鍛比激 粗及保壓一高溫長時(shí)間加熱。該方法工藝簡單，生產(chǎn)成本低；同時(shí)解決了目前采用傳統(tǒng)工藝 方法得到的大鋼錠質(zhì)量不能滿足生產(chǎn)要求，電渣重烙鋼錠噸位較小的問題；采用該方法能 夠得到金屬純凈、夾雜物少、組織致密和表面光潔的電渣重烙大型鋼錠，從而提高大型鍛件 質(zhì)量，減少廢品率。

【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0027] 大型鋼錠的生產(chǎn)方法，包括W下步驟：
[002引 1)、選擇水壓機(jī)；采用中小型電渣重烙鋼錠制備方法制造兩個(gè)或多個(gè)中小型電渣 重烙鋼錠，要求任意兩個(gè)鋼錠的總高度小于水壓機(jī)最大行程；
[0029] 2)、對于每個(gè)電渣重烙鋼錠，確定電渣重烙鋼錠的一個(gè)端面為焊合面，然后去掉焊 合面金屬質(zhì)量較差部分，使得焊合面的平行度為0. 03?0. 05 ;并去除沿電渣重烙鋼錠長度 方向上距離焊合面30 +5mm W內(nèi)的電渣重烙鋼錠側(cè)面的鋼錠表面氧化皮；
[0030] 3)、對電渣重烙鋼錠焊合面進(jìn)行光整處理，要求表面粗趟度為0. 4?0. 8 ;
[0031] 4)、清理鋼錠焊合面上所有的灰塵、油污W及光整處理殘留的顆粒物；清理完成 后，將兩個(gè)電渣重烙鋼錠疊放在一起，使兩個(gè)電渣重烙鋼錠的焊合面貼合，且兩個(gè)電渣重烙 鋼錠的中軸線共線；
[0032] 兩個(gè)電渣重烙鋼錠的焊合面貼合后在兩個(gè)電渣重烙鋼錠之間形成連接縫；在連接 縫處將兩個(gè)電渣重烙鋼錠外側(cè)面焊接在一起，使兩個(gè)電渣重烙鋼錠形成組合鋼錠；
[0033] 5)、將組合鋼錠連接縫處的焊接面包裹保溫棉后，放入加熱爐中加熱，加熱溫度為 材料鍛造溫度的上限，要求保溫時(shí)間大于或者等于30小時(shí)；
[0034] 6)、將加熱后的組合鋼錠迅速置于水壓機(jī)上進(jìn)行激粗，激粗過程中焊合面溫度在 T-2(TC?T的范圍內(nèi)，所述T為材料鍛造溫度上限，焊合面區(qū)域變形量在10%?15%，保壓 20?30分鐘；所述焊合面區(qū)域是指兩個(gè)焊合面接觸的區(qū)域；
[003引 7)、將焊合后的鋼錠返回加熱爐，按照第5步中的加熱溫度及保溫時(shí)間進(jìn)行加熱； 加熱完成后，得到組合鋼錠。
[0036] 所述中小型鋼錠是指；直徑在2米W下或重量在100噸W下的電渣重烙鋼錠。大 型鋼錠是指；直徑在2米W上或重量在100噸W上的電渣重烙鋼錠。
[0037] 在步驟1)中采用傳統(tǒng)的中小形電渣重烙鋼錠制備方法生產(chǎn)兩個(gè)或多個(gè)電渣重烙 鋼錠；要求兩個(gè)需要合并的鋼錠總高度應(yīng)小于水壓機(jī)最大行程。所述任意兩個(gè)鋼錠的總高 度小于水壓機(jī)最大行程是指：兩個(gè)鋼錠中一個(gè)鋼錠的高度和另外一個(gè)鋼錠的高度之和小于 水壓機(jī)最大行程。如果鋼錠高度超過要求，可W進(jìn)行預(yù)先激粗降低鋼錠的高度。兩個(gè)需要 合并的鋼錠直徑可W不相同，用于生產(chǎn)變直徑的大型電渣重烙鋼錠。
[0038] 在步驟2)中所述金屬質(zhì)量較差部分是指有鋼錠上焊合面上存在偏析、夾渣、冶金 缺陷的那部分金屬。對于每個(gè)電渣重烙鋼錠，確定電渣重烙鋼錠的一個(gè)端面為焊合面，然后 去掉焊合面金屬質(zhì)量較差部分，從而減少了鋼錠上存在偏析、夾渣、疏松的金屬部分；能夠 提高鋼錠的質(zhì)量。焊合面的平行度為0. 03?0. 05是為了使得兩個(gè)鋼錠在后續(xù)焊合的工藝 步驟中兩個(gè)電渣重烙鋼錠的焊合面能夠完全貼合，焊合更加緊密；有利于加熱保溫過程中 兩個(gè)電渣重烙鋼錠焊合面上的原子相互擴(kuò)散；使得兩個(gè)電渣重烙鋼錠成為一體。去除沿電 渣重烙鋼錠長度方向上距離焊合面30 ± 5mm W內(nèi)的電渣重烙鋼錠側(cè)面的鋼錠表面氧化皮； 由于需要在側(cè)面對兩個(gè)鋼錠進(jìn)行焊接，去除氧化皮能夠提高后續(xù)焊接質(zhì)量。
[0039] 在步驟3)中對電渣重烙鋼錠焊合面進(jìn)行光整處理，要求表面粗趟度為0. 4?0. 8 ; 表面粗趟度為0. 4?0. 8是為了使得兩個(gè)電渣重烙鋼錠在后續(xù)焊接的過程中，焊合面能夠 接觸緊密。表面粗趟度的值太小加工要求高，加工成本高，表面粗趟度的值小于0. 4時(shí)，將 大量增加加工時(shí)間和加工成本；因此表面粗趟度的值不小于0. 4 ;表面粗趟度的值越大表 面越粗趟，在兩個(gè)電渣重烙鋼錠進(jìn)行焊合的過程中，表面粗趟度的值不宜大于0.8,表面粗 趟度的值大于0. 8不利于兩個(gè)電渣重烙鋼錠的焊合面的對接；兩個(gè)電渣重烙鋼錠的焊合面 不能實(shí)現(xiàn)緊密接觸；從而影響焊合質(zhì)量；因此表面粗趟度優(yōu)選范圍為0. 4?0. 8。
[0040] 在步驟4)中由于首先清理鋼錠焊合面上所有的灰塵、油污W及光整處理殘留的 顆粒物；從而使得兩個(gè)鋼錠的焊合面干凈，在兩個(gè)焊接面進(jìn)行對接時(shí)，兩個(gè)焊合面之間不會 殘留雜質(zhì)和污染物干擾焊接效果。清理完成后，將兩個(gè)電渣重烙鋼錠疊放在一起，使兩個(gè)電 渣重烙鋼錠的焊合面貼合，且兩個(gè)電渣重烙鋼錠的中軸線共線。通過上述步驟使得兩個(gè)電 渣重烙鋼錠的中軸線共線，使得兩個(gè)電渣重烙鋼錠的截面中也軸重合，因此便于后續(xù)步驟 的域粗，同時(shí)防止了兩個(gè)電渣重烙鋼錠焊合時(shí)發(fā)生錯位。
[0041] 兩個(gè)電渣重烙鋼錠的焊合面貼合后在兩個(gè)電渣重烙鋼錠之間形成連接縫；在連接 縫處將兩個(gè)電渣重烙鋼錠外側(cè)面焊接在一起，使兩個(gè)電渣重烙鋼錠形成組合鋼錠。通過焊 接將使兩個(gè)電渣重烙鋼錠形成組合鋼錠；同時(shí)將連接縫密封，使得外界污染物不能進(jìn)入到 兩個(gè)電渣重烙鋼錠接觸的焊合面之間，對兩個(gè)焊合面在后續(xù)加熱、保溫、相互擴(kuò)散的過程 中形成破壞。比如空氣進(jìn)入到兩個(gè)焊合面之間，由于空氣中含有氧氣在高溫作用下會對兩 個(gè)焊接面形成氧化。
[0042] 在步驟5)中將組合鋼錠連接縫處的焊接面包裹保溫棉后，放入加熱爐中加熱，力口 熱溫度為材料鍛造溫度上限，要求保溫時(shí)間大于或等于30小時(shí)。由于不同材料的特性不同 包括過熱過燒溫度、完全奧氏體化溫度等不同，因此材料鍛造溫度不同。各種材料的鍛造溫 度可W通過其相圖分析、試驗(yàn)研究得到；如45鋼的鍛造溫度為85(TC?125(TC。保溫時(shí)間 大于或等于30小時(shí)是為了使得組合鋼錠上各處的溫度都達(dá)到材料鍛造溫度上限，同時(shí)能 夠使得兩個(gè)鋼錠焊合面上的金屬原子能夠進(jìn)行相互擴(kuò)散，使得兩個(gè)鋼錠的焊合面能夠充分 融合。
[0043] 由于電渣重烙鋼錠只有達(dá)到材料鍛造溫度才能對組合鋼錠進(jìn)行激粗。首先通過將 組合鋼錠進(jìn)行加熱，加熱到材料鍛造溫度。同時(shí)經(jīng)過保溫處理，在兩個(gè)鋼錠之間由于擴(kuò)散， 兩個(gè)鋼錠的焊合面會相互融合。
[0044] 在步驟6)中將加熱后的組合鋼錠迅速置于水壓機(jī)上進(jìn)行激粗，激粗過程中焊合 面溫度應(yīng)在T-2CTC?T的范圍內(nèi)，所述T為材料鍛造溫度上限；將溫度控制在在材料鍛造 溫度上限-2(TC?材料鍛造溫度上限的范圍內(nèi)是為了使得兩個(gè)鋼錠焊合面能夠在較高的溫 度下進(jìn)行相互擴(kuò)散、融合，同時(shí)能夠保證兩個(gè)鋼錠的焊合面接觸的區(qū)域在激粗的過程中變 形量為10 %?15 %。如45鋼的鍛造溫度為85(TC?125CTC，則45鋼的材料鍛造溫度上 限-2(TC?材料鍛造溫度上限的范圍是指；123(TC?125(TC。
[0045] 當(dāng)焊合面接觸的區(qū)域在激粗的過程中變形量小于10%時(shí)，不能保證兩個(gè)焊合面完 全接觸；變形量達(dá)到10%兩個(gè)焊合面完全接觸；如果變形量達(dá)到15%兩個(gè)焊合面之間的間 隙完全被變形填充；再繼續(xù)進(jìn)行域粗，將延長域粗時(shí)間、增加能耗、增加生產(chǎn)成本。因此兩個(gè) 鋼錠的焊合面接觸的區(qū)域在激粗的過程中變形量優(yōu)選為10%?15%。兩個(gè)鋼錠的焊合面 接觸的區(qū)域的變形量也可W大于15%。
[0046] 焊合面區(qū)域變形量在10%?15%，保壓20?30分鐘；所述焊合面區(qū)域是指兩個(gè) 焊合面接觸的區(qū)域；在高溫、高應(yīng)變及高靜水壓力的共同作用下使焊合面充分焊合。所述保 壓20?30分鐘為保壓通用參數(shù)。
[0047] 在步驟7)中將焊合后的鋼錠返回加熱爐，按照第5步中的加熱溫度及保溫時(shí)間進(jìn) 行加熱；加熱完成后，得到組合鋼錠。將焊合后的鋼錠返回加熱爐是為了避免在激粗過程中 兩個(gè)電渣重烙鋼錠的焊合面可能沒有完全焊合。但是在激粗過程中兩個(gè)電渣重烙鋼錠的焊 合面之間的距離也會縮小，在高溫情況下中可W繼續(xù)焊合。從而可W保證兩個(gè)電渣重烙鋼 錠完全焊合。
[0048] 隨著大型鍛件內(nèi)部缺陷修復(fù)條件研究的發(fā)展，發(fā)現(xiàn)鋼錠中的孔隙性缺陷的修復(fù)分 為兩個(gè)階段，即孔隙的閉合階段和焊合階段。閉合階段主要是通過鍛造變形消除孔隙，使 孔隙兩自由面形成物理接觸；焊合階段主要是通過自由面上原子的遷移擴(kuò)散在兩自由面之 間形成金屬鍵連接，從而消除自由表面。鍛造產(chǎn)生的塑性變形是孔洞性缺陷得W變形壓實(shí) 鍛合、在孔洞界面形成物理接觸的前提，同時(shí)也為閉合孔洞的焊合修復(fù)提供了塑性變形、溫 度、壓力和保溫時(shí)間等有利條件。
[0049] 本發(fā)明所述的大型鋼錠的生產(chǎn)方法，在步驟4)、步驟5) W及步驟6)中首先將兩個(gè) 鋼錠進(jìn)行了對接，然后再加熱，最后進(jìn)行鍛造；在步驟4)中進(jìn)行對接使得兩個(gè)電渣重烙鋼 錠的焊合面之間形成物理接觸。在步驟5)中將組合鋼錠進(jìn)行加熱，加熱到材料鍛造溫度， 在加熱的過程中，兩個(gè)電渣重烙鋼錠的焊合面上的原子在高溫的作用下會進(jìn)行鍛前擴(kuò)散， 因此在兩個(gè)電渣重烙鋼錠的焊合面之間會形成部分金屬鍵連接；使得兩個(gè)電渣重烙鋼錠的 焊合面部分融合為一體。在步驟6)中進(jìn)行激粗，在步驟4)和步驟5中兩個(gè)電渣重烙鋼錠 的焊合面之間沒有完全接觸的部分，通過鍛造變形消除兩個(gè)電渣重烙鋼錠焊合面之間的孔 隙，使兩焊合面形成物理接觸。然后在步驟7)中進(jìn)行加熱、保溫；通過加熱使得兩個(gè)電渣重 烙鋼錠焊合面自由面上原子的相互遷移擴(kuò)散；在兩個(gè)焊合面之間形成金屬鍵連接，從消除 兩個(gè)焊合面，使得兩個(gè)鋼錠成為整體。
[0050] 在步驟2)、步驟3) W及步驟4)中均對電渣重烙鋼錠的焊合面進(jìn)行了清理，并且去 除了電渣重烙鋼錠的焊合面端的金屬質(zhì)量較差部分；因此提高了電渣重烙鋼錠中金屬純凈 度，減少了夾雜物。如果鋼錠內(nèi)部存在質(zhì)量缺陷；通過步驟6)中的激粗，使得鋼錠內(nèi)部的孔 洞性缺陷得W變形壓實(shí)鍛合；從而消除了鋼錠的內(nèi)部質(zhì)量缺陷；同時(shí)激粗能夠使得鋼錠的 組織致密。由于在步驟1)通過采用傳統(tǒng)的中小形電渣重烙鋼錠制備方法制備電渣重烙鋼 錠，因此電渣重烙鋼錠的金屬純凈度較高，夾雜物較少。組合鋼錠為兩個(gè)電渣重烙鋼錠通過 上述工藝焊合而成；因此組合鋼錠的金屬純凈度較高，夾雜物較少。在步驟7)中得到大型 組合鋼錠后，通過組合鋼錠進(jìn)行鍛造，由于大型組合鋼錠金屬純凈度較高，夾雜物較少因此 可W提高大型鍛件質(zhì)量，降低鍛件廢品率。
[0051] 由于本發(fā)明所述的大型鋼錠的生產(chǎn)方法中采用小型鋼錠進(jìn)行焊合最終形成大型 鋼錠；由于小型鋼錠在成型過程中均采用電渣重烙技術(shù)；同時(shí)電渣重烙技術(shù)的工藝和設(shè)備 比較簡單，工藝適用性強(qiáng)，所生產(chǎn)的鋼錠金屬純凈、夾雜物少、組織致密和表面光潔。因此通 過本發(fā)明所述的大型鋼錠的生產(chǎn)方法得到的大型鋼錠金屬純凈、夾雜物少、組織致密和表 面光潔。由于在本發(fā)明的技術(shù)方案中只進(jìn)行了小型鋼錠的生產(chǎn)工藝，然后將生產(chǎn)得到的小 鋼錠進(jìn)行焊合得到大型鋼錠；因此電極更換次數(shù)少，鋼錠質(zhì)量穩(wěn)定；同時(shí)能耗低，生產(chǎn)周 期短。
[0052] 通過步驟1)至步驟7)能夠?qū)崿F(xiàn)兩個(gè)電渣重烙鋼錠的焊合；將焊合的組合鋼錠在 與其他鋼錠進(jìn)行焊合，重復(fù)步驟2)至步驟7)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)電渣重烙鋼錠的焊合。
[0053] 綜上所述本發(fā)明所述的大型鋼錠的生產(chǎn)方法，可W實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或者多個(gè)小型電渣重 烙鋼錠的焊合，得到金屬純凈、夾雜物少、組織致密和表面光潔的大型電渣重烙鋼錠；從而 提高大型鍛件質(zhì)量，減少廢品率。本發(fā)明所述的大型鋼錠的生產(chǎn)方法，在選取不同直徑的電 渣重烙鋼錠進(jìn)行焊合時(shí)，可W用于等直徑大型電渣重烙鋼錠的生產(chǎn)，也可用于生產(chǎn)變直徑 電渣重烙鋼錠的生產(chǎn)，W滿足不同大型鍛件對鋼錠的要求。在電渣重烙鋼錠上確定不同焊 合面時(shí)，可用于兩個(gè)鍛件的合并，W生產(chǎn)截面變化較大的大型鍛。
[0054] 為了避免兩個(gè)電渣重烙鋼錠在激粗的過程中出現(xiàn)錯位、脫開；所述步驟4)與步驟 5)之間包括W下步驟，在兩個(gè)電渣重烙鋼錠外側(cè)面的連接縫處補(bǔ)焊一層鋼板。通過焊接鋼 板將兩個(gè)電渣重烙鋼錠進(jìn)行連接，增加了連接強(qiáng)度，使得連接結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。
[0055] 為了降低成本，提高工作效率；步驟2)中采用機(jī)械加工方法去掉焊合面金屬質(zhì)量 較差部分?？蒞通過火焰吹傷，但是吹掉金屬質(zhì)量較差部分后電渣重烙鋼錠的端面不平整 需要進(jìn)行進(jìn)一步處理；因此效率低。采用機(jī)械加工方法能夠一次性去除焊合面金屬質(zhì)量較 差部分，同時(shí)得到平整的焊合面。
[0056] 為了避免焊合面氧化W及灰塵和雜質(zhì)對焊合面的污染。步驟3)中采用化學(xué)藥劑 對焊合面進(jìn)行清洗處理。所述化學(xué)藥劑為酒精或者丙麗溶液，通過化學(xué)藥劑對焊合面進(jìn)行 清洗能夠清除焊合面上的雜質(zhì)、灰塵、油污。
[0057] 實(shí)施例
[0058] 為了使本發(fā)明的內(nèi)容更加清晰，W下W兩個(gè)電渣重烙鋼錠組合成為一個(gè)鋼錠的具 體工藝過程對本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0059] 1、采用電渣重烙鋼錠制備方法生產(chǎn)兩個(gè)電渣重烙鋼錠，鋼錠尺寸為 4 500mm X 1500mm ;采用12000噸水壓機(jī)進(jìn)行激粗焊合，兩個(gè)需要合并的鋼錠總高度為 3000mm，小于水壓機(jī)最大行程。
[0060] 2、對于每個(gè)需要合并的電渣重烙鋼錠，確定電渣重烙鋼錠水口端為焊合面，采用 大型車床去掉電渣重烙鋼錠引錠板及質(zhì)量較差部分約50mm，并去除沿電渣重烙鋼錠長度方 向上距離焊合面30 ± 5mm W內(nèi)的電渣重烙鋼錠側(cè)面的鋼錠表面氧化皮，W便于提高下一步 焊接質(zhì)量。同時(shí)使得鋼錠焊合面的平行度為表1中的數(shù)值。
[0061] 3、對電渣重烙鋼錠焊合面進(jìn)行光整處理，表面粗趟度為表1中的數(shù)值。粉塵污染 較少的情況下，采用化學(xué)藥劑對焊合面表面進(jìn)行清洗處理，避免表面氧化W及灰塵和雜質(zhì) 對表面的污染。所述化學(xué)藥劑為酒精或丙麗溶液。
[0062] 4、將鋼錠焊合面清理干凈，確定沒有雜質(zhì)的情況下，快速將兩個(gè)鋼錠疊方放在一 起，使兩個(gè)焊合面貼合；采用惰性氣體保護(hù)焊將鋼錠焊合面外側(cè)焊接在一起，使兩個(gè)鋼錠形 成一體，使得在加熱過程中焊合面不會發(fā)生氧化。在焊合面外加焊一層鋼板，W保證焊合面 附加有足夠的強(qiáng)度，在鋼錠移動和加熱過程中不會開裂。
[0063] 5、將鋼錠焊合面附近包裹保溫棉后，放入加熱爐中加熱，加熱溫度為表1中的數(shù) 值，保溫時(shí)間為表1中的數(shù)值。在加熱及保溫過程中，兩個(gè)焊合面上相接觸的金屬通過高溫 擴(kuò)散的形式部分焊合。
[0064] 6、將加熱后的鋼錠迅速置與水壓機(jī)上進(jìn)行激粗，激粗過程中焊合面溫度保存在鍛 造溫度，焊合面區(qū)域變形量為表1中的數(shù)值，鍛后保壓時(shí)間為表1中的數(shù)值。在高溫、高應(yīng) 變及高靜水壓力的共同作用下使焊合面充分焊合。
[0065] 7、將焊合后的鋼錠返回加熱爐，加熱溫度及時(shí)間與第5步一致。對于在激粗過程 中可能沒有焊合的表面，在激粗過程中兩個(gè)表面之間的距離也會縮小，在高溫情況下中可 W繼續(xù)焊合。
[0066] 8、組合后的大型電渣重烙鋼錠即可用于傳統(tǒng)的大型鍛件的生產(chǎn)。在后續(xù)的鍛造成 形工序及加熱過程中，大型電渣重烙鋼錠焊合面可能出現(xiàn)的空隙等缺陷將會進(jìn)一步焊合， 最終生產(chǎn)中合格的大型鍛件。
[0067] 表1生產(chǎn)過程中的工藝參數(shù)
[0068]

【權(quán)利要求】
1. 大型鋼錠的生產(chǎn)方法，其特征在于包括以下步驟： 1) 、選擇水壓機(jī)；采用中小型電渣重熔鋼錠制備方法制造兩個(gè)或多個(gè)中小型電渣重熔 鋼錠，要求任意兩個(gè)鋼錠的總高度小于水壓機(jī)最大行程； 2) 、對于每個(gè)電渣重熔鋼錠，確定電渣重熔鋼錠的一個(gè)端面為焊合面，然后去掉焊合面 金屬質(zhì)量較差部分，使得焊合面的平行度為〇. 03?0. 05 ;并去除沿電渣重熔鋼錠長度方向 上距離焊合面30±5mm以內(nèi)的電渣重熔鋼錠側(cè)面的鋼錠表面氧化皮； 3) 、對電渣重熔鋼錠焊合面進(jìn)行光整處理，要求表面粗糙度為0. 4?0. 8 ; 4) 、清理鋼錠焊合面上所有的灰塵、油污以及光整處理殘留的顆粒物；清理完成后，將 兩個(gè)電渣重熔鋼錠疊放在一起，使兩個(gè)電渣重熔鋼錠的焊合面貼合，且兩個(gè)電渣重熔鋼錠 的中軸線共線； 兩個(gè)電渣重熔鋼錠的焊合面貼合后在兩個(gè)電渣重熔鋼錠之間形成連接縫；在連接縫處 將兩個(gè)電渣重熔鋼錠外側(cè)面焊接在一起，使兩個(gè)電渣重熔鋼錠形成組合鋼錠； 5) 、將組合鋼錠連接縫處的焊接面包裹保溫棉后，放入加熱爐中加熱，加熱溫度為材料 鍛造溫度上限，要求保溫時(shí)間大于或等于30小時(shí)； 6) 、將加熱后的組合鋼錠迅速置于水壓機(jī)上進(jìn)行鐓粗，鐓粗過程中焊合面溫度在 T-20°C?T的范圍內(nèi)，所述T為材料鍛造溫度上限，焊合面區(qū)域變形量為10%?15%，保壓 20?30分鐘；所述焊合面區(qū)域是指兩個(gè)焊合面接觸的區(qū)域； 7) 、將焊合后的鋼錠返回加熱爐，按照第5步中的加熱溫度及保溫時(shí)間進(jìn)行加熱；加熱 完成后，得到組合鋼錠。
2. 如權(quán)利要求1所述的大型鋼錠的生產(chǎn)方法，其特征在于：所述步驟4)與步驟5)之 間包括以下步驟，在兩個(gè)電渣重熔鋼錠外側(cè)面的連接縫處補(bǔ)焊一層鋼板。
3. 如權(quán)利要求1所述的大型鋼錠的生產(chǎn)方法，其特征在于：步驟2)中采用機(jī)械加工方 法去掉焊合面金屬質(zhì)量較差部分。
4. 如權(quán)利要求1所述的大型鋼錠的生產(chǎn)方法，其特征在于：步驟3)中采用化學(xué)藥劑對 焊合面進(jìn)行清洗處理。
【文檔編號】B21J1/00GK104259357SQ201410550734
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月16日
【發(fā)明者】楊運(yùn)民, 李其, 門正興 申請人:二重集團(tuán)（德陽）重型裝備股份有限公司