CN103691860A - 有效提高大锻件质量的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种有效提高大锻件质量的加工方法，属于冶炼和锻造技术领域，在大锻件的冶炼和锻造方面提出了改进。首先在冶炼过程中，在铸锭水口端预制水口钳口，改变了水口沉积锥分布状态，提高了铸锭的冶金质量；其次在锻造环节采用无冒口锻造，同时改变锻造的纤维方向并有效地改善了铸锭水口的锻造质量。通过以上冶炼和锻造方面的改进，有效提高了大锻件的热加工质量。

Description

有效提高大锻件质量的加工方法

技术领域

本发明涉及冶炼和锻造技术领域，具体涉及一种有效提高大锻件质量的加工制造方法。

背景技术

大型锻件在国民经济中占有重要地位，是在诸如电力、冶金、石化、航空、航天、海洋、矿山、机械等各领域不可或缺的重要部件。大型锻件的制造流程几十年未发生过重大变化，因铸锭不同程度的存在不可消除的各种铸态缺陷，尤其是大型铸锭水口的夹杂性缺陷，锻造过程中一直是依靠传统的按铸锭百分比切除法，以便不进入锻件本体，这样势必对铸锭材料造成浪费。提高铸锭利用率，降低资本损耗一直是多年来行业发展的瓶颈，如何提高大型锻件的质量，同时又减少铸锭水口弃料的切除量一直是锻件热加工的研究方向。

发明内容

为了提高锻件质量，同时减少材料损耗，本发明提供一种有效提高大锻件质量的加工方法。该方法降低了铸锭毛坯的锻造重量，提高了铸锭水口利用率，达到了大锻件热加工方面节能降耗目的。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种有效提高大锻件质量的加工方法，包括：铸造制锭→切除冒口→锻前加热→镦粗→拔长至所需形状→切除余料的步骤。

具体操作过程为：

1）铸锭，所述铸锭包括铸锭本体、冒口、水口以及水口钳口四部分，其中水口平均直径D_水与水口钳口平均直径D_钳口的关系是：D_水≥D_钳口≥1/3D_水，水口钳口的长度L≥1000mm；

2）铸锭脱模，切割掉整个冒口，然后再进入下一步工序；

3）将去掉冒口后的铸锭，运送到加热车间进行锻前加热；

4）将加热后的铸锭，沿冒口→水口方向镦粗，直至铸锭本体和水口的总压缩量≥铸锭本体和水口总长的40%时，停止施力；

5）将步骤4）获得的镦粗件，夹持住水口钳口，拔长至所需形状；

6）将水口钳口切除、将水口下端按铸锭总重量的3%～5%切除，至此获得合格锻件。

步骤1）中所铸造的铸锭，记：铸锭本体平均直径D，冒口平均直径为D_冒，水口平均直径为D_水，则，D_冒≥D≥D_水。

水口钳口的平均直径D_钳口和长度，同时还要满足后序锻造机或套筒的夹持要求。

锻前加热温度在高温奥氏体温度区域，钢锭一般在750-1250℃。

所述步骤4）中，将加热后的铸锭，放置到水压机工作区，在铸锭的顶部压置上镦粗板，底部的水口钳口则坐落到放置在走料台上的下漏盘中，然后在上镦粗板上施力，沿冒口→水口方向镦粗。

本发明的有益效果为：

1）本发明原则上可针对所有铸锭进行，通过在铸锭水口下方预制水口钳口，且合理设计钳口规格，有效的改善了铸锭水口夹杂物沉积锥的分布，使其趋近于向水口钳口内分布，有利于锻造中杂质物的切除。

2）在工艺过程中，由于锻前切割掉了铸锭冒口，减少了锻造毛坯重量，并可减少冒口压钳口的锻造工序，降低了加工成本。

3）直接镦粗，镦粗方向为冒口→水口，改变了传统的水口→冒口锻造纤维流动方向，有利于沉积锥的排除。

4）D_钳口≥1/3D_水的比例关系利于后续锻造过程中自冒口至水口镦粗时将沉积锥自水口锭身残留部位流动至水口钳口内或其镦粗延长段部位，可有效改善铸锭水口部位的质量。

5）与传统工艺相比，本方法整体降低了水口锭身的弃料切除，制造的成品锻件可节约近9%的锭身重量，折合成铸锭重量的5～8%，即铸锭利用率可由传统的约60%提高到65%。

附图说明

图1为铸锭示意图；

图2为本发明具体实施例中涉及的无冒口锻造镦粗工序示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

本发明目的在于提供一种实用、高效的锻造加工方法，有效提高大锻件的加工质量，其步骤为：

1）首先按图1所示铸锭。根据铸造的特性，铸造完成后在铸锭本体1的顶部会留有冒口2，底部会留有水口3。记铸锭本体平均直径为D，冒口平均直径为D_冒，水口平均直径为D_水，一般来讲，D_冒≥D≥D_水。

本发明所述的方法中，为了尽可能的减少材料浪费，取得更好的锻造效果，在铸造之初就设计了水口操作机或锻造套筒可夹持的水口钳口4，位于水口3的底部，钳口直径D_钳口小于水口直径D_水。水口钳口4设计的合理，可有效的改善铸造过程中形成的水口夹杂物—沉积锥5的分布（图2示），使沉积锥5趋向于水口钳口4中央部位。经过不断的实验摸索，本发明提出水口钳口规格为：D_水≥D_钳口≥1/3D_水，长度L≥1000mm；同时要求水口钳口规格适用于后序锻造机或套筒的夹持要求。

D_钳口≥1/3D_水，符合改善水口沉积锥分布条件，利于后续锻造过程中自冒口至水口镦粗时将沉积锥从水口锭身残留部位流动至水口钳口内或其镦粗延长段部位，可有效改善铸锭水口部位的质量。

2）将铸造铸锭脱模后，进入锻造工序前，先切割掉整个冒口2，然后进入锻造工序。

在铸造脱模后预先切割掉冒口，可以给锻造过程节省了一道压冒口工序，同时，无冒口铸锭第一火次加热及锻造较有冒口铸锭减重约14～20%，操作起来较轻便。切割方法可以采用气割法。

3）将去掉冒口后的铸锭，运送到加热车间进行锻前加热。由于材料不同，加热温度有所区别，一般来讲，对于铸钢，锻前加热温度在高温奥氏体温度区域，数值集中在750-1250℃。

4）如图2所示，将加热后的铸锭，放置到水压机工作区，在铸锭的顶部压置上镦粗板6，底部的水口钳口4则坐落到放置在走料台上的下漏盘7中。然后在上镦粗板6上方施力，自冒口→水口方向镦粗铸锭本体1，使水口3部位的沉积锥5向水口钳口方向下移。施力直到铸锭本体1和水口3总压缩量≥铸锭本体1和水口3总长的40%时，停止施力。

本发明镦粗方向是冒口→水口，改变了传统水口→冒口镦粗的纤维流动方向，使水口沉积锥5流动至水口钳口4方向，背离铸锭本体1，利于水口部位夹杂物区域的最终切除。

5）夹持住水口钳口4部位，将步骤4）获得的镦粗件拔长至所需形状，然后切除水口钳口4和水口3下端，水口3下端弃料按铸锭总重量的3%～5%切除，至此获得合格锻件。

本发明在制锭过程中预制了水口钳口，改变了水口夹杂物及水口沉积锥的分布状态，提高了铸锭的冶金质量；其次在锻造环节采用无冒口锻造，同时改变锻造的纤维方向，也有效地改善了铸锭水口的锻造质量。通过以上冶炼和锻造方面的改进可突破传统工艺，有效提高大锻件的热加工质量。

上述实施例仅用于说明本发明，其中局部工艺可以有所变化，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (8)

1.一种有效提高大锻件质量的加工方法，其特征在于，包括：铸造制锭→切除冒口→锻前加热→镦粗→拔长至所需形状→切除余料的步骤。

2.根据权利要求1所述的有效提高大锻件质量的加工方法，其特征在于，具体操作过程为：

1）铸锭，所述铸锭包括铸锭本体（1）、冒口（2）、水口（3）以及水口钳口（4）四部分，其中水口（3）平均直径D_水与水口钳口（4）平均直径D_钳口的关系是：D_水≥D_钳口≥1/3D_水，水口钳口（4）的长度L≥1000mm；

2）铸锭脱模，切割掉整个冒口（2），然后再进入下一步工序；

3）将去掉冒口后的铸锭，运送到加热车间进行锻前加热；

4）将加热后的铸锭，沿冒口→水口方向镦粗，直至铸锭本体（1）和水口（3）的总压缩量≥铸锭本体（1）和水口（3）总长的40%时，停止施力；

5）将步骤4）获得的镦粗件，夹持住水口钳口（4），拔长至所需形状；

6）将水口钳口（4）切除、将水口（3）下端按铸锭总重量的3%～5%切除，至此获得合格锻件。

3.根据权利要求2所述的有效提高大锻件质量的加工方法，其特征在于，步骤1）中所铸造的铸锭，记：铸锭本体（1）平均直径D，冒口（2）平均直径为D_冒，水口（3）平均直径为D_水，则，D_冒≥D≥D_水。

4.根据权利要求2或3所述的有效提高大锻件质量的加工方法，其特征在于，水口钳口（4）的平均直径D_钳口和长度，同时还要满足后序锻造机或套筒的夹持要求。

5.根据权利要求2或3所述的有效提高大锻件质量的加工方法，其特征在于，锻前加热温度在高温奥氏体温度区域。

6.根据权利要求5所述的有效提高大锻件质量的加工方法，其特征在于，对于钢锭，锻前加热温度在750-1250℃。

7.根据权利要求2或3所述的有效提高大锻件质量的加工方法，其特征在于，所述步骤4）中，将加热后的铸锭，放置到水压机工作区，在铸锭的顶部压置上镦粗板（6），底部的水口钳口（4）则坐落到放置在走料台上的下漏盘（7）中，然后在上镦粗板（6）上施力，沿冒口→水口方向镦粗。

8.根据权利要求4所述的有效提高大锻件质量的加工方法，其特征在于，所述步骤4）中，将加热后的铸锭，放置到水压机工作区，在铸锭的顶部压置上镦粗板（6），底部的水口钳口（4）则坐落到放置在走料台上的下漏盘（7）中，然后在上镦粗板（6）上施力，沿冒口→水口方向镦粗。

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