(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 112536405 A(43)申请公布日 2021.03.23
(21)申请号 202011302445.7(22)申请日 2020.11.19
(71)申请人 河南科技大学
地址 471023 河南省洛阳市洛龙区开元大
道263号
申请人 洛阳中重铸锻有限责任公司(72)发明人 魏世忠 周玉成 宋玉冰 郭彪
陈明 禹兴胜 徐流杰 毛丰 李秀青 熊美 靳东亮 李春辉 (74)专利代理机构 郑州睿信知识产权代理有限
公司 41119
代理人 郭佳效(51)Int.Cl.
B21J 5/06(2006.01)B21J 5/08(2006.01)
权利要求书1页 说明书5页 附图1页
(54)发明名称
一种大型扁方锻件的自由锻方法
(57)摘要
本发明属于金属的锻造领域，具体涉及一种大型扁方锻件的自由锻方法。本发明的大型扁方锻件的自由锻方法包括以下步骤：将钢锭墩粗后，进行多趟次错砧拔长，拔长锻造比不小于3.0；每趟次拔长时，控制压下量和进砧量：所述压下量H满足：H＝H0‑H2＝(0.14‑0.18)H2；所述进砧量L满足：H2/L＝2.0‑2.1；其中，H0为压前高度，H2为压后高度。本发明的大型扁方锻件的自由锻方法，拔扁方时控制压下量和进砧量，利用双鼓效应，经多趟锻造、多次小变形，控制内部均匀变形，细化组织，杜绝片状夹杂和夹杂裂纹等缺陷的产生，大幅提高产品合格率。CN 112536405 ACN 112536405 A
权 利 要 求 书
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1.一种大型扁方锻件的自由锻方法，其特征在于，包括以下步骤：将钢锭墩粗后，进行多趟次错砧拔长，拔长锻造比不小于3.0；每趟次拔长时，控制压下量和进砧量：
所述压下量H满足：H＝H0‑H2＝(0.14‑0.18)H2；所述进砧量L满足：H2/L＝2.0‑2.1；其中，H0为压前高度，H2为压后高度。
2.如权利要求1所述的大型扁方锻件的自由锻方法，其特征在于，所述多趟次错砧拔长，每压完一趟，翻转180度，错砧程度为30‑50％L。
3.如权利要求1所述的大型扁方锻件的自由锻方法，其特征在于，所述墩粗的墩粗锻造比不小于2.0。
4.如权利要求1所述的大型扁方锻件的自由锻方法，其特征在于，钢锭墩粗后，先拔方、倒棱、滚圆，进行二次墩粗，然后进行所述多趟次错砧拔长。
5.如权利要求1‑4中任一项所述的大型扁方锻件的自由锻方法，其特征在于，镦粗后的钢锭的直径如大于或等于1.2倍的扁方锻件宽度，先进行拔正方，使正方的宽度与扁方的宽度相当或略小后，再进行所述多趟次错砧拔长，所述略小为不小于0.9倍扁方宽度；镦粗后的钢锭的直径如小于1.2倍的扁方锻件宽度，直接进行所述多趟次错砧拔长。
6.如权利要求5所述的大型扁方锻件的自由锻方法，其特征在于，所述拔正方采用WHF法。
7.如权利要求1所述的大型扁方锻件的自由锻方法，其特征在于，终锻温度控制为800‑850℃。
8.如权利要求1‑4中任一项所述的大型扁方锻件的自由锻方法，其特征在于，扁方锻件的宽度、厚度比小于或等于7，则每锻造2趟次，平整一次侧边；扁方锻件的宽度、厚度比大于7，无需平整侧边。
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CN 112536405 A
说 明 书
一种大型扁方锻件的自由锻方法
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技术领域
[0001]本发明属于金属的锻造领域，具体涉及一种大型扁方锻件的自由锻方法。背景技术[0002]扁方锻件是生产中常遇到的一种锻件，一般来讲宽度远大于厚度，类似于钢板。扁方锻件的特点决定了成型过程中必将进行单向大变形，工艺控制不到位，就会出现片状缺陷，探伤不合格，直接报废。废品率高达10‑20％以上，技术薄弱的厂家高达30‑50％，造成了极大的浪费。[0003]扁方锻件探伤不合格的原因主要有：[0004](1)片状缺陷。主要由于单向大变形引起的，钢锭中都不可避免的存在各种夹杂，正常情况下呈分散的点状分布，其当量尺寸小于探伤标准要求时，是允许的，但在单向大变形作用下，点状缺陷扁平化，变成片状缺陷，引起探伤缺陷超标。[0005](2)夹杂裂纹。单向大变形易引起心部产生剧烈变形，心部又是夹杂物最多的区域，夹杂物处变形能力有限，剧烈变形易引起夹杂裂纹。[0006]在应力和热的双重作用下，易发生动态再结晶，如果动态再结晶(3)粗晶与混晶。进行不充分，易引起粗晶与混晶。发明内容
[0007]本发明的目的在于提供一种大型扁方锻件的自由锻方法，可杜绝片状缺陷和夹杂裂纹的产生，大幅提高产品合格率。[0008]为实现上述目的，本发明的大型扁方锻件的自由锻方法的技术方案是：[0009]一种大型扁方锻件的自由锻方法，包括以下步骤：将钢锭墩粗后，进行多趟次错砧拔长，拔长锻造比不小于3.0；每趟次拔长时，控制压下量和进砧量：[0010]所述压下量H满足：H＝H0‑H2＝(0.14‑0.18)H2；[0011]所述进砧量L满足：H2/L＝2.0‑2.1；[0012]其中，H0为压前高度，H2为压后高度。[0013]拔扁方时控制单次压下量，实现多趟次小变形成型。控制进砧量，使高宽比H2/L＝2.0‑2.1，此时，H0/L＝2.14‑2.28，动态高宽比(从开始下压到结束下压过程中高宽比一直在连续变小)H1/L始终处于2.0‑2.28之间，压下过程中局部产生双鼓，利用双鼓效应使内部产生均匀的变形。
[0014]动态高宽比H1/L的宽不是指扁方的宽度，而是指有效砧宽。拔长可以看成局部镦粗，每一锤压下过程就是一次局部镦粗，高宽比是指坯料的高度与坯料两个宽度的较小者的比值，一般来讲，有效砧宽小于扁方料坯的宽度，所以，高宽比是指料坯的高度与有效砧宽的比值。有效砧宽是指压下过程中实际起作用的砧子的宽度，通过控制进砧量来控制有效砧宽，由于每次的压下量比较小，有效砧宽近似等于进砧量。[0015]不同于利用单鼓效应实现心部压实的自由锻工艺，该方法是将内部的应力应变分
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说 明 书
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散，避免心部产生过大的应力应变而引起片状缺陷。[0016]本发明的大型扁方锻件的自由锻方法，拔扁方时控制压下量和进砧量，利用双鼓效应，经多趟锻造、多次小变形，控制内部均匀变形，细化组织，杜绝片状夹杂和夹杂裂纹等缺陷的产生，大幅提高产品合格率。[0017]压扁方锻造时，每压完一趟，翻转180度，并且与上一趟错砧锻造。优选的，所述多趟次错砧拔长，每压完一趟，翻转180度，错砧程度为30‑50％L。[0018]拔扁方前一般需对钢锭进行镦粗，优选的，所述墩粗的墩粗锻造比不小于2.0。镦粗的目的：(1)打碎枝晶，改善锻件横向机械性能，打散夹杂物，使更加细小，更加分散；(2)获得足够的截面尺寸，要求拔扁方前钢锭具有足够大的直径，保证拔扁方后的宽度尺寸，一般通过钢锭镦粗来实现；(3)获得足够大的拔长锻造比。拔长锻造比是从钢锭镦粗后的截面
一般要求不小于3.0，才能有效地锻积与经WHF法拔长和拔扁方过程后锻坯的截面积之比，
合钢锭内部缺陷。
[0019]如拔长锻造比不符合要求，或扁方锻件要求更高的锻造质量，优选的，钢锭墩粗后，先拔方、倒棱、滚圆，进行二次墩粗，然后进行所述多趟次错砧拔长。[0020]镦粗后的钢锭的直径如大于或等于1.2倍的扁方锻件宽度，先进行拔正方，使正方的宽度与扁方的宽度相当或略小后，再进行所述多趟次错砧拔长，所述略小为不小于0.9倍扁方宽度；镦粗后的钢锭的直径如小于1.2倍的扁方锻件宽度，直接进行所述多趟次错砧拔长。拔正方后，使正方的宽度与扁方的宽度相当(相等)或略小(不小于0.9倍扁方宽度)后再拔扁方。
[0021]进一步优选的，所述拔正方采用WHF法。[0022]为更好的减少粗晶和混晶的产生，优选的，终锻温度控制为800‑850℃。[0023]扁方锻件的宽度、厚度比小于或等于7，则每锻造2趟次，平整一次侧边；扁方锻件的宽度、厚度比大于7，无需平整侧边。平整侧边时，平整宽度方向将宽度方向平整至工艺图纸要求的尺寸。
附图说明
[0024]图1为本发明实施例中拔扁方的示例图(侧面)；[0025]图中，1‑上砧，2‑下砧，3‑扁方坯料；符号含义：H0：压前高度，H1：实时高度，H2压后高度，L：进砧量。具体实施方式
[0026]下面结合具体实施例对本发明的实施方式作进一步说明。[0027]本发明主要是通过对拔扁方过程进行压下量和进砧量控制，利用双鼓效应，经多趟锻造、多次小变形，控制内部均匀变形，细化组织，杜绝片状缺陷和夹杂裂纹的产生。其工作示意图如图1所示，扁方坯料3位于对称的上砧1、下砧2之间，锻坯内部变形对称。[0028]以下实例中，压后高度和进砧量都经计算后四舍五入到10的倍数。高度、进砧量、宽度等数字，如无特殊说明，单位均为mm。[0029]一、本发明的大型扁方锻件的自由锻方法的具体实施例[0030]实施例1
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本实施例的大型扁方锻件的自由锻方法，以吊板生产为例，材质为18MnMoNi，锻件
尺寸：2410×2240×600，重量25430Kg，选用46吨钢锭，钢锭利用率55.3％。锻造工艺如下：[0032]第一火次：出炉温度为1240℃。压钳口，倒棱，切锭尾；[0033]第二火次：出炉温度为1240℃。钢锭镦粗至高度H＝1070mm，此时直径为2250mm，墩粗锻造比为2.1。
[0034]然后采用1200mm宽砧拔扁方8趟至截面2240×600，压下量15％。前4趟控制进砧量L使H2/L＝2.0，后4趟控制进砧量L使H2/L＝2.1，拔扁方变形控制参数如下表1所示：[0035]表1实施例1的拔扁方变性控制参数
趟数12345678压后高度，mm1910162013801170990840710600进砧量，mm960810690590470400340290翻转180°180°180°180°180°180°180°‑
[0037]拔完扁方后，平整四面，然后切水口端和冒口端，出成品，终锻温度800‑850℃，空冷至表面600‑650℃，热装炉进行锻后正火和扩氢处理。该实施例中，拔长锻造比为3.0。[0038]经检验探伤合格，无粗晶、混晶现象。[0039]实施例2
[0040]本实施例的大型扁方锻件的自由锻方法，以主油缸座的生产为例，材质35，锻件尺寸：2250×2250×950，重量37755Kg，选用69吨钢锭，钢锭利用率54.7％。锻造工艺如下：[0041]第一火次：出炉温度为1240℃。压钳口，倒棱，切锭尾；[0042]第二火次：出炉温度为1240℃。钢锭镦粗至高度H＝1300，此时直径为2585；然后采用1500mm宽砧WHF法拔方8趟至截面约1540×1540，倒八棱，滚圆。拔正方变形控制参数如下表：
[0043]表2实施例2的拔正方变形控制参数表
趟数12345678压后高度，mm20702180176019301590172014501540进砧量，mm15001500150015001500150014001400翻转90°90°90°90°90°90°90°‑
[0045]第三火次：出炉温度为1240℃。钢锭镦粗至高度H＝1300，此时直径为2520。[0046]然后采用1500mm宽砧拔扁方6趟至截面2250×950，压下量15％，控制进砧量L使H2/L＝2.0，拔扁方变形控制参数如下表：[0047]表3实施例2的拔扁方变形控制参数表
[0048][0044][0036]
趟数123456压后高度，mm21401820155013201120950进砧量，mm1070910780660560480翻转180°180°180°180°180°‑
[0049]拔完扁方后，平整四面，然后切水口端和冒口端，四面平整，出成品，终锻温度800‑850℃，空冷至表面600‑650℃，热装炉进行锻后正火和扩氢处理。[0050]本实施例适用于对锻造质量要求更高的场合，通过两次墩粗、拔长，结合最终拔扁
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方的工艺控制，可得高质量扁方锻件。经检验探伤合格，无粗晶、混晶现象。[0051]实施例3
[0052]本实施例的大型扁方锻件的自由锻方法，以某上模板的生产为例进行说明，材质5CrMnMo，锻件尺寸：1900×1370×310，重量12670Kg，选用22.5吨钢锭，钢锭利用率56.3％。锻造工艺如下：[0053]第一火次：出炉温度为1220℃。压钳口，倒棱，切锭尾；[0054]第二火次：出炉温度为1220℃。钢锭镦粗至高度H＝1100，此时直径为1600；墩粗锻造比为2.1。
[0055]然后采用700mm宽砧拔方2趟至截面1340×1340，然后拔扁方9趟至截面1370×310，拔扁方的压下量15％和进砧量为L(H2/L＝2.0)，拔正方和拔扁方变形控制参数如下表：
[0056]表4实施例3的拔正方和拔扁方变形控制参数表
[0057]
拔完扁方后，平整四面，然后切水口端和冒口端，四面平整，出成品，终锻温度800‑
850℃，空冷至表面600‑650℃，热装炉进行锻后正火和扩氢处理。该实施例中，拔长锻造比为4.73。
[0059]经检验探伤合格，无粗晶、混晶现象。[0060]实施例4
[0061]本实施例的大型扁方锻件的自由锻方法，以某导轨板的生产为例进行说明，材质45，锻件尺寸：3870×2600×320，重量25280Kg，选用43吨钢锭，钢锭利用率58.8％。锻造工艺如下：
[0062]第一火次：出炉温度为1230℃。压钳口，倒棱，切锭尾；[0063]第二火次：出炉温度为1230℃。钢锭镦粗至高度H＝1120，此时直径为2240；墩粗锻造比为2.68。
[0064]然后采用1200mm宽砧拔扁方12趟至截面2600×320，进砧量为L(H2/L＝2.0)第1‑4趟压下量为18％，第2‑8趟压下量为16％，第9‑11趟压下量为14％，拔扁方变形控制参数如下表：
[0065]表5实施例4的拔扁方变形控制参数表
[0058][0066]
趟数
压后高度，mm进砧量，mm翻转12345678910111840151012401020860720600500430370320920760620510430360300250220190160180°180°180°180°180°180°180°180°180°180°‑
[0067]
拔完扁方后，然后切水口端和冒口端，校平，出成品，终锻温度800‑850℃，空冷至
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表面600‑650℃，热装炉进行锻后正火和扩氢处理。该实施例中，拔长锻造比为4.73。[0068]经检验探伤合格，无粗晶、混晶现象。
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