CN114410977B - 一种大尺寸高强殷钢锻件的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种大尺寸高强殷钢锻件的制备方法，包括真空熔炼、电渣重熔、加热、锻造工序。加热工序，将电渣锭以≤150℃/h的速率升温至800～850℃，保温1～3h，再以≤150℃/h的速率升温至1170～1210℃，二次保温后开坯，二次保温时间满足：t=6.32×10‑4MD3/2，其中，t为二次保温时间，h；D为电渣锭直径，mm；M为装炉系数，其与电渣锭在加热炉内放置的紧密度相关。锻造工序，锻造送进量L、单次压下量Δh、端部锻造送进量A在开坯和拔长两个阶段中按照不同的公式控制。本发明适用于生产120×120mm～170×170mm的锻件，所生产的锻件质量良好，成材率高，具有短流程、高效率、低成本的优点。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种大尺寸高强殷钢锻件的制备方法。
背景技术
大尺寸高强殷钢锻件是制备倍容量导线用殷钢芯材、航空复合材料用殷钢模具等高强殷钢新材料的重要过渡产品，既是电渣锭后续加工的关键产品，也是制备盘条或其它类制成品的重要原料。申请号为201610014564.X，202111307778.3，202111307222.4，202111307752.9的专利申请公开的大尺寸高强殷钢电渣锭，在锻造之前，均需要对表面进行扒皮处理，对电渣锭帽口和底部进行切除，以消除电渣质量缺陷对锻造成材率的影响。上述锻造工艺过程，对电渣锭浪费较多，导致锻造成材率下降，成本显著增加。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种大尺寸高强殷钢锻件的制备方法。本发明采取的技术方案是：
一种大尺寸高强殷钢锻件的制备方法，包括真空熔炼、电渣重熔、加热、锻造工序；
所述加热工序，将电渣锭以≤150℃/h的升温速率加热至800～850℃，保温1～3h，再以≤150℃/h的升温速率加热至1170～1210℃，二次保温后开坯，二次保温时间满足公式：t=6.32×10-4MD3/2，
其中，t为二次保温时间，h；
D为电渣锭直径，mm；
M为装炉系数，其与电渣锭在加热炉内放置的紧密度相关，电渣锭在加热炉内放置间距为δ，当δ=0、0＜δ≤D/2、D/2＜δ≤D、D＜δ≤2D及δ＞2D时，M分别取2、1.4、1.32、1.2和1。
（2）所述锻造工序包括开坯、拔长两个阶段，其中电渣锭第一火次锻造为开坯，其余火次为拔长；锻造过程中，锻造送进量L、单次压下量Δh、端部锻造送进量A在两个阶段中按如下控制：
①开坯阶段：L=0.5～0.6D，且L＜0.9B；Δh＜4%D，且L/Δh＞12；A＞0.4D；
②拔长阶段：L=0.6～1h，且L＜0.85B；Δh＜15%h，且L/Δh ＞3；A＞0.3h；
其中，L为锻造送进量，mm；D为电渣锭直径，mm；B为砧板宽度，mm；Δh为单次压下量，mm；A为端部锻造送进量，即开锻时端部的送进量，mm；h为锻件厚度，mm。
所述真空熔炼工序，得到直径180～520mm、高度1200～4300mm的圆柱形铸锭。
所述电渣重熔工序，全程采用氮气保护，控制保护烟罩中氧含量≤10ppm，得到直径280～640mm、高度600～2700mm的电渣锭。
所述加热工序，加热炉为氮气保护的电炉。
所述终锻温度≥900℃。
所述大尺寸高强殷钢锻件为120mm×120mm～170mm×170mm的方坯。
所述大尺寸高强殷钢锻件成材率≥95%。
采用上述技术方案的有益效果在于：
采用本发明中的加热升温速率、中间保温工艺及最终保温时间，可以确保殷钢电渣锭在加热中完成组织的均匀化过程，消除内应力，降低组织中的偏析，减少开坯过程中的面裂等缺陷，提高锻造的成材率质量。
采用本发明中的锻造工艺，包括压下量、锻造送进量、端部锻造送进量，可在开坯阶段对电渣锭的粗晶区枝晶进行破碎，同时锻合电渣锭内的微气孔，细化铸锭晶粒，改善后续拔长过程的热加工性；在拔长阶段通过提高单次压下量Δh和锻造送进量L，进一步优化锻造送进/压下比（L/Δh），确保在提高锻造效率的同时，大幅降低大尺寸殷钢铸锭在开坯及精锻过程中的表面开裂问题，同时减少锻坯面裂、角裂、折叠等表面缺陷的形成几率，并且有助于铸锭内孔隙、疏松和气孔的焊合，提高锻坯的成材率。
本发明电渣锭无需表面扒皮、切头、切尾处理，即可实现成材率≥95%的殷钢锻件的生产，具有流程短、效率高、成本低的优点。
附图说明
图1为实施例1锻造前电渣锭外观形貌；
图2为实施例2锻造前电渣锭外观形貌；
图3为实施例3锻造前电渣锭外观形貌；
图4为实施例4锻造前电渣锭外观形貌；
图5为实施例1锻造后锻件外观形貌；
图6为实施例2锻造后锻件外观形貌；
图7为实施例3锻造后锻件外观形貌；
图8为实施例4锻造后锻件外观形貌。
具体实施方式
本发明大尺寸高强殷钢锻件的制备方法适用于生产120mm×120mm～170mm×170mm的方坯锻件，该方法包括真空熔炼、电渣重熔、加热、锻造工序，锻造工序包括粗锻、精锻和拔长两个阶段，具体步骤如下：
（1）真空熔炼工序：得到直径180～520mm、高度1200～4300mm的圆柱形铸锭。
（2）电渣重熔工序：全程采用氮气保护，控制保护烟罩中氧含量≤10ppm，得到直径280～640mm、高度600～2700mm的电渣锭。
（3）加热工序：加热炉为氮气保护的电炉，将电渣锭以≤150℃/h的升温速率加热至800～850℃，保温1～3h，再以≤150℃/h的升温速率加热至1170～1210℃，二次保温后开坯，二次保温时间满足公式：t=6.32×10-4MD3/2，
其中，t为二次保温时间，h；
D为电渣锭直径，mm；
M为装炉系数，其与电渣锭在加热炉内放置的紧密度相关，电渣锭在加热炉内放置间距为δ，当δ=0、0＜δ≤D/2、D/2＜δ≤D、D＜δ≤2D及δ＞2D时，M分别取2、1.4、1.32、1.2和1。
（4）锻造工序：包括开坯、拔长两个阶段，其中电渣锭第一火次锻造为开坯，其余火次为拔长；终锻温度≥900℃，锻造过程中，锻造送进量L、单次压下量Δh、端部锻造送进量A在两个阶段中按如下控制：
①开坯阶段：L=0.5～0.6D，且L＜0.9B；Δh＜4%D，且L/Δh＞12；A＞0.4D；
②拔长阶段：L=0.6～1h，且L＜0.85B；Δh＜15%h，且L/Δh ＞3；A＞0.3h；
其中，L为锻造送进量，mm；D为电渣锭直径，mm；B为砧板宽度，mm；Δh为单次压下量，mm；A为端部锻造送进量，即开时端部的送进量，mm；h为锻件厚度，mm。
上述工序得到的大尺寸高强殷钢锻件成材率≥95%。
本发明实施例1-6工艺参数控制见表1-7；锻件的成材率见表8。
表1. 各实施例部分工艺参数
表2. 实施例1锻造工序控制参数
表3. 实施例2锻造工序控制参数
表4. 实施例3锻造工序控制参数
表5. 实施例4锻造工序控制参数
表6. 实施例5锻造工序控制参数
表7. 实施例6锻造工序控制参数
表8. 各实施例锻件的成材率
由图1-8可知，本发明可实现不同规格电渣锭的锻造，锻后的殷钢方坯表面质量良好，无面裂、角裂、折叠等表面缺陷，成材率良好。
Claims (5)
1.一种大尺寸高强殷钢锻件的制备方法，其特征在于，包括真空熔炼、电渣重熔、加热、锻造工序；
（1）所述加热工序，加热炉为氮气保护的电炉；将电渣锭以120～150℃/h的升温速率加热至800～850℃，保温1～2.5h，再以120～150℃/h的升温速率加热至1170～1210℃，二次保温后开坯，二次保温时间满足公式：t=6.32×10-4MD3/2，
其中，t为二次保温时间，h；
D为电渣锭直径，mm；
M为装炉系数，其与电渣锭在加热炉内放置的紧密度相关，电渣锭在加热炉内放置间距为δ，当δ=0、0＜δ≤D/2、D/2＜δ≤D、D＜δ≤2D及δ＞2D时，M分别取2、1.4、1.32、1.2和1；
（2）所述锻造工序包括开坯、拔长两个阶段，其中电渣锭第一火次锻造为开坯，其余火次为拔长；锻造过程中，锻造送进量L、单次压下量Δh、端部锻造送进量A在两个阶段中按如下控制：
①开坯阶段：L=0.5～0.6D，且L＜0.9B；Δh＜4%D，且L/Δh＞12；A＞0.4D；
②拔长阶段：L=0.6～1h，且L＜0.85B；Δh＜15%h，且L/Δh＞3；A＞0.3h；
其中，L为锻造送进量，mm；D为电渣锭直径，mm；B为砧板宽度，mm；Δh为单次压下量，mm；A为端部锻造送进量，即开锻时端部的送进量，mm；h为锻件厚度，mm；
所述大尺寸高强殷钢锻件为120mm×120mm～170mm×170mm的方坯。
2.根据权利要求1所述的大尺寸高强殷钢锻件的制备方法，其特征在于，所述真空熔炼工序，得到直径180～520mm、高度1200～4300mm的圆柱形铸锭。
3.根据权利要求2所述的大尺寸高强殷钢锻件的制备方法，其特征在于，所述电渣重熔工序，全程采用氮气保护，控制保护烟罩中氧含量≤10ppm，得到直径280～640mm、高度600～2700mm的电渣锭。
4.根据权利要求1-3任一项所述的大尺寸高强殷钢锻件的制备方法，其特征在于，终锻温度≥900℃。
5.根据权利要求4所述的大尺寸高强殷钢锻件的制备方法，其特征在于，所述大尺寸高强殷钢锻件成材率≥95%。
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