CN103949569B

CN103949569B - 一种结构钢锻件的制备方法

Info

Publication number: CN103949569B
Application number: CN201410219676.XA
Authority: CN
Inventors: 范承祥
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-05-23
Filing date: 2014-05-23
Publication date: 2016-09-14
Anticipated expiration: 2034-05-23
Also published as: CN103949569A

Abstract

本发明具体涉及一种结构钢锻件的制备方法的改进，目的是提供一种节约能源、提高材料利用率、降低生产成本、改善劳动条件的锻件制备方法，采用废钢为原材料，在中频电炉冶炼成优质钢水，然后在液压机上进行液态模锻，并在1200℃左右脱模；脱模后立即在压力机上镦锻、制坯、终锻成型、切边。本发明利用钢水热能，进行液态模锻，在高温脱模，立即进行锻造成型，余热淬火，中间不需要再加热即可完成锻件生产。优点在于：本发明材料利用率高，耗能低，生产周期短，生产成本低。能实现自动化生产，改善劳动条件。整个工艺过程是由若干单机，组合在一条流水生产线上完成整个生产过程。单机（工序）之间可用机械手、传送带自动传递坯件。

Description

一种结构钢锻件的制备方法

技术领域

本发明涉及一种结构钢锻件的制备方法，特别是涉及一种节约能源、提高材料利用率、降低生产成本、改善劳动条件的锻件制备方法。

背景技术

目前生产汽车锻件生产工艺方法，大多是用优质圆钢锯切成一段一段，然后在炉中加热至1200℃左右，出炉后在压力机上进行锻造成型。这种生产工艺材料利用率低，耗能高，生产效率低，成本高，生产周期长，对生产工人技术水平相对要求高。

发明内容

本发明的目的是提供一种能耗低、钢材利用率高、生产成本低、劳动条件好的锻件制备方法。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种结构钢锻件的制备方法，采用废钢为原材料，在中频电炉冶炼成优质钢水，然后在液压机上进行液态模锻，并在1200℃左右脱模；脱模后立即在压力机上镦锻、制坯、终锻成型、切边，详细步骤如下：

S1、选料：选取适合本工艺的废钢，做原材料；

S2、中频炉冶炼：将选好的废钢放入中频炉中冶炼成优质钢水；

S3、液态模锻：将冶炼好的钢水倒入充满氩气的气压浇铸保温炉内进行保温；再将保温炉内钢水浇铸到液态模锻机模具中进行液态模锻，浇铸前要将模具进行预热至150～200℃，当坯件温度在1200℃左右的时候立即脱模；

S4、压力机模锻：将脱模后的高温坯件立即送入压力机中镦锻、制坯、终锻成型、切边。

优选的：在步骤S4的切边工艺之后进行以下步骤：S5、余热淬火：利用切边后锻坯的温度，进行淬火处理。

优选的：对通过步骤S1至S5得到的锻件进行回火处理。

前述任意结构都可以进一步优选的：所述的S1步骤中，选取的废钢为碳素结构钢或低合金结构钢废钢。

前述任意结构都可以进一步优选的：所述的S2步骤中，钢水冶炼完毕后，进行吹氩净化，提高钢水纯净度。

前述任意结构都可以进一步优选的：所述的步骤S3中的模具采用内层为高温合金的复合模具，浇铸过程中用循环水冷却模具，通过调节冷却水流量、压力使模具温度控制在400℃以内。

本发明具有以下有益效果：本发明利用钢水热能，进行液态模锻，在高温（锻造温度）脱模，立即进行锻造成型，余热淬火（需要时采用），上述工艺过程，中间不需要再加热即可完成锻件生产。利用此项技术，只要改变钢水化学成分和模具几何形状、尺寸可生产齿轮、轴类、叉型类等锻件。由于液态模锻模具的使用寿命直接关系到生产成本，优选采用复合模具，即内层用高温合金，外面用一般材料，调质后使用；用循环水冷却模具，通过调节冷却水流量、压力使模具温度控制在400℃以内。上述办法可大大提高模具使用寿命；脱模温度，要和终锻成型温度协调，不能过低或过高；终锻温度高了，脱模温度应降低，反之脱模温度应提高；开始锻造时所有模具均要预热至150～200℃；液态模锻脱模后坯料的压延比应＞3。

本发明的优点在于：

1、本发明材料利用率高，耗能低（除回火外中间不需要再加热），生产周期短，生产成本低。能实现自动化生产，改善劳动条件。

2、以上工艺过程是由若干单机，组合在一条流水生产线上完成整个生产过程。单机（工序）之间可用机械手、传送带自动传递坯件。

新工艺技术与现有工艺技术对比：

	现有工艺技术	新工艺技术	新工艺技术效果
				原材料费用	优质圆钢费用高	废钢→钢水费用低	降低15%左右
原材料利用率	钢材利用率85%左右	钢水利用率95%左右	提高10%左右
				能耗	钢坯加热、下料耗电	不加热，利用钢水热量变形	每吨锻件节电300度以上
生产效率	受人为因素控制大	生产节拍50秒左右	提高一倍以上
				生产成本	生产成本高	生产成本低	降低20%以上
劳动力成本	锻工操作	80%左右可用机械手	降低80%左右
				对操作工人技术要求	高	低	熟练工即可
投资	低	高	初投资较高

具体实施方式

一种结构钢锻件的制备方法，采用废钢为原材料，在中频电炉冶炼成优质钢水，然后在液压机上进行液态模锻，并在1200℃左右脱模；脱模后立即在压力机上镦锻、制坯、终锻成型、切边、余热淬火（需要时才用），详细步骤如下：

S1、选料：选取适合本工艺的废钢，做原材料，选取的废钢为碳素结构钢或低合金结构钢废钢，这种废钢资源丰富。本步骤中的废钢通过检验，以确定其化学成分种类及含量，进而选取适合的废钢作为本工艺加工锻件的原材料。

S2、中频炉冶炼：将选好的废钢放入中频炉中冶炼成优质钢水（优质钢水是指钢水的化学成分种类及含量均达到所要制备锻件的要求，符合国家标准GB/T3077-1999要求，废钢冶炼成钢水后，对钢水的化学成分进行实时检验，检验合格即为优质钢水；检验不合格的通过对含量不足的化学成分进行添加，含量过量的化学成分进行稀释等方式进行调整，直到钢水的化学成分达到要求，即成为优质钢水）,钢水的化学成分以汽车零件要求材质而定。钢水冶炼完毕后，进行吹氩净化，提高钢水纯净度。

S3、液态模锻：将冶炼好的钢水倒入充满氩气的气压浇铸保温炉内进行保温；再将保温炉内钢水浇铸到液态模锻机模具中进行液态模锻，浇铸前要将模具进行预热至150～200℃，在浇铸过程中用循环水冷却模具，通过调节冷却水流量、压力使模具温度控制在400℃以内，当坯件温度在1200℃左右的时候立即脱模；本步骤中的模具采用复合模具，即内层用高温合金，高温合金优选为热模钢3W23Cr4或H13，外面用一般材料，一般材料优选为45号钢，调质后使用，浇铸过程中用循环水冷却模具，通过调节冷却水流量、压力使模具温度控制在400℃以内。

S4、压力机模锻：将脱模后的高温坯件立即送入压力机中镦锻、制坯、终锻成型、切边；

S5、余热淬火：切边工艺之后，根据所要制备锻件的要求选择是否对零件进行淬火，淬火步骤利用切边后锻坯的温度，进行淬火处理，切边后锻坯的温度，一般都＞850℃，利用此温可进行淬火处理。

根据零件的参数需要，对通过上述步骤S1至S5得到的锻件进行回火处理。回火处理加工工艺使用现有技术手段，回火的温度根据所要制备锻件的要求进行选择。

下面以转向节锻造作进一步说明：转向节材质：40C (GB3077-1999)

件重：20Kg。

一、工艺过程：废钢→中频炉冶炼→气压保温炉→液态模锻→镦锻→制坯→终锻→切边→（余热淬火）→（回火）括号内工序是需要时才使用。

详细工艺过程见S1～S5。

二、一条生产线主要生产设备：1吨中频炼钢炉3台（3炼2）、3吨气压定量浇铸保温炉一台、400吨液压机3台、电动螺旋压力机（630吨、1000吨、1600吨）各一台、200吨切边压力机一台、热处理池（冷却介质温控循环）。

下面是多次试验检测结果：

化学成分表（%）

C

Si

Mn

P

S

Cr

Cu

要求值

0.37-0.44

0.17-0.37

0.50-0.80

≤0.035

0.80-1.10

≤0.3

实测值

0.38-0.44

0.19-0.35

0.56-0.75

≤0.025

0.85-1.05

≤0.2

力学性能检测表(热处理状态：调质)

按照上述工艺过程生产的转向节锻件，经过多次反复解剖试验，化学成分和力学性能均能达到国家标准的要求。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本发明是利用本领域的成熟技术：中频炉冶炼、液态模锻、压力机模锻、余热淬火组合在一条生产线上来完成锻件生产；减少了圆钢轧制、锯料、加热工序。达到节能降耗、降低成本、提高材料利用率、实现自动化生产、改善劳动条件的目的。普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims

1.一种结构钢锻件的制备方法，其特征在于：采用废钢为原材料，在中频电炉冶炼成优质钢水，然后在液压机上进行液态模锻，并在1200℃左右脱模；脱模后立即在压力机上镦锻、制坯、终锻成型、切边，详细步骤如下：

S1、选料：选取碳素结构钢或低合金结构钢废钢，做原材料；

S2、中频炉冶炼：将选好的废钢放入中频炉中冶炼，废钢冶炼成钢水后，对钢水的化学成分进行实时检验，检验合格即为优质钢水；检验不合格的通过对含量不足的化学成分进行添加，含量过量的化学成分进行稀释的方式进行调整，直到钢水的化学成分达到要求，即成为优质钢水；钢水冶炼完毕后，进行吹氩净化，提高钢水纯净度；

S3、液态模锻：将冶炼好的钢水倒入充满氩气的气压浇铸保温炉内进行保温；再将保温炉内钢水浇铸到液态模锻机模具中进行液态模锻，浇铸前要将模具进行预热至150～200℃，当坯件温度在1200℃左右的时候立即脱模；模具采用内层为高温合金的复合模具，浇铸过程中用循环水冷却模具，通过调节冷却水流量、压力使模具温度控制在400℃以内；

2.根据权利要求1所述的一种结构钢锻件的制备方法，其特征在于：在步骤S4的切边工艺之后进行以下步骤：S5、余热淬火：利用切边后锻坯的温度，进行淬火处理。

3.根据权利要求2所述的一种结构钢锻件的制备方法，其特征在于：对通过步骤S1至S5得到的锻件进行回火处理。