采用离心铸造空心锭生产环形件和筒形件的锻造工艺的制作方法
【专利摘要】一种采用离心铸造空心锭生产环形件和筒形件的工艺，属于锻造【技术领域】。经过内外表面扒皮和探伤的铸造空心锭→加热→在特殊设计的型砧上进行空心体镦粗→加热→芯棒拔长→加热→在特殊设计的型砧上进行空心体镦粗→加热→芯棒上拔长至所需尺寸或扩孔至所需尺寸。优点在于，相对于广泛采用实心锭的锻造成形工艺，本锻制成形工艺具有明显的提高材料收得率、节能降耗的相对优势。
【专利说明】采用离心铸造空心锭生产环形件和筒形件的锻造工艺
【技术领域】
[0001]本发明属于锻造【技术领域】，具体涉及一种采用离心铸造空心锭生产环形件和筒形件的锻造工艺。
【背景技术】
[0002]大型的环形件和筒形件主要应用于电力、工程机械、军工等重要的领域，因其使用条件通常较为苛刻，对产品的性能要求极高。通常，大型的环形件和筒形件为锻制成型，之后采用机加工形成最终产品。目前，国内外锻造大型环筒件的方法主要是采用实心坯料，经加热、镦粗、冲孔后形成空心坯，再通过拔长或扩孔至相应尺寸。这种锻造方法的缺点是，①所需坯料较多，工艺流程冗长、火次过多，能耗较多实心毛坯中心材料在冲孔工序中作为废料处理，材料收得率低。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种采用离心铸造空心锭生产环形件和筒形件的锻造工艺，较之现有工艺，有效提高材料收得率，降低能耗。
[0004]本发明是这样实现的:经过内外表面扒皮和探伤的铸造空心锭一加热一在特殊设计的型砧上进行空心体镦粗一加热一芯棒拔长一加热一在特殊设计的型砧上进行空心体镦粗一加热一芯棒上拔长至所需尺寸(或扩孔至所需尺寸)。具体工艺步骤如下:
[0005](I)对经炉外精炼钢水浇铸而成的低径壁比离心铸造空心锭进行成分控制与分析，并对其内外表面进行车削扒皮和探伤，其中内表面扒皮厚度8?10mm，外表面扒皮5?IOmm,对空心锭的两端面进行机加工,形成80°?85°的倒角；
[0006](2)在清除炉内残留氧化物后对上述钢锭在维持炉内正压的弱氧化气氛中(弱氧化气氛的组成为:C02 = 3 ?5%，C0 = 20 ?40%，H2 = 28 ?35% ,CH4 = I ?3% ,H2O =10?20%，N2 = 15?30% )进行加热；
[0007](3)对所述加热后的离心铸造空心锭在带一定锥度的型砧上(锥顶夹角160°?170° )进行能杜绝严重失稳(如镦粗鼓形直径超过原直径的2倍以上，或镦粗过程中坯料发生歪曲)的空心锭镦粗成形；
[0008](4)将(3)所述空心锭镦粗成形的坯料回炉加热和保温，加热温度900?1250°C，保温时间0.5?2h ;
[0009](5)坯料出炉，进行芯棒拔长，拔长中上下砧均选用V型砧，有效防止端部裂纹的产生于扩展；
[0010](6)将(5)的拔长坯料回炉加热和保温，加热温度900?1250°C，保温时间0.5?2h ；
[0011](7)将(6)的拔长坯料出炉，进行第二次型砧镦粗；
[0012](8)将(7)的镦粗后坯料回炉加热和保温，加热温度900?1250°C，保温时间
0.5 ?2h(;[0013](9)将⑶的镦粗后坯料出炉，进行芯棒拔长(拔长中上下砧均选用V型砧，有效防止端部裂纹的产生于扩展)至要求尺寸(或扩孔至要求尺寸)。
[0014](10)锻件空冷至室温进行机加工。
[0015]所述的离心铸造空心锭是具有低径壁比(外径/壁厚=2.5?5)且内外表面经过机加工和探伤的空心坯。
[0016]相对于通常采用锻制实心件的工艺方法以及采用实心锭锻制空心体的方法，采用离心铸造空心坯锻制环形件和筒形件，主要有以下优点:
[0017]1.避免或减少了采用实心锭通过冲孔、扩孔锻制大型环、筒形件的相关难题(如冲裂、冲偏、折叠)，更能保证产成品的质量；
[0018]2.材料的收得率显著提高，节约了大量的材料；
[0019]3.减少能源消耗:由于所需材料更少，所以冶炼、铸造、锻造前的加热等环节能源消耗减少；
[0020]4.由于坯料重量的下降，较之实心坯料，对锻压机的能力要求更低。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为本发明工艺流程框图。
[0022]图2为本发明中型砧镦粗的示意图。其中，镦粗下型砧1、离心铸造空心锭2、镦粗上型砧3。
【具体实施方式】
[0023]实施例1:下面以某核电用316LN材质不锈钢筒体的锻制试验为例对本发明做进
一步说明。
[0024]如图1所示，为本发明及其实施一例的工艺流程框图，具体包括以下工艺步骤:
[0025]第一步，将经过化学成分分析以及管体内外表面按要求扒皮、管端锥度加工并探伤后，将重量约1045kg、尺寸为Φ480Χ115Χ1000πιπι的低径壁比离心铸造空心锭，送入经过清除残留氧化物的炉中按照六段式加热曲线(各段保温时间递减、加热速度递增)进行加热。入炉温度为700°C，最高加热温度为1180°C。
[0026]所述的六段式加热曲线是指:冷锭在700°C以下装炉后的升温视为第一段，850°C的保温视为第二段，850°C至950°C的加热视为第三段，950°C的保温视为第四段，950°C至1180°C的加热视为第五段，1180°C的保温视为第六段。并严格区分冷锭的加热规范和中间锻件再加热的加热规范，前者的加热最高温度为1180°C，而后者为分别为1160°C;每火次的终锻温度为920?950°C。
[0027]第二步，将已加热的尺寸为Φ480Χ115Χ 1000mm(按冷态尺寸计算)的空心坯在特殊设计的型砧上按镦粗比2.3进行镦粗。镦粗后的锻件内径平均增大量为35%，锻后尺寸为 Φ690 X 182 X 435mm。
[0028]第三步，回炉快速加热至1160°C，保温0.5小时；出炉后选用名义直径240mm的芯棒拔长至外径538mm，得到的锻件尺寸为Φ 538 X 150 X 687mm,拔长比1.6。拔长中上下砧均
选用V型砧，有效防止端部裂纹的产生于扩展。
[0029]第四步，再加热出炉后将所述空心件在所述特殊设计的型砧上，采用1.6的镦粗比进行镦粗，得到锻件尺寸为Φ668 X 190 X 435mm。
[0030]第五步，回炉快速加热至1160°C，保温0.5小时；出炉后采用1.5的延伸系数，在名义直径为240mm的长芯棒上将上述镦粗件拔长，拔长后的锻件尺寸为Φ 546 X 153 X 650mm。
[0031]第六步，锻件空冷至室温。
[0032]第七步，将上述锻件机加工至Φ516Χ118Χ550_。
[0033]实施例2:下面以某核电用316LN材质不锈钢筒体的锻制试验为例对本发明做进
一步说明。
[0034]第一步，将经过化学成分分析以及管体内外表面按要求扒皮、管端锥度加工并探伤后，将重量约1045kg、尺寸为Φ480Χ115Χ1000πιπι的低径壁比离心铸造空心锭，送入经过清除残留氧化物的炉中按照六段式加热曲线(各段保温时间递减、加热速度递增)进行加热。入炉温度为700°C，最高加热温度为1180°C。
[0035]所述的六段式加热曲线是指:冷锭在700°C以下装炉后的升温视为第一段，850°C的保温视为第二段，850°C至950°C的加热视为第三段，950°C的保温视为第四段，950°C至1180°C的加热视为第五段，1180°C的保温视为第六段。并严格区分冷锭的加热规范和中间锻件再加热的加热规范，前者的加热最高温度为1180°C，而后者为分别为1160°C;每火次的终锻温度为920?950°C。
[0036]第二步，将已加热的尺寸为Φ480Χ115Χ 1000mm(按冷态尺寸计算)的空心坯在特殊设计的型砧上按镦粗比2.3进行镦粗。镦粗后的锻件内径平均增大量为35%，锻后尺寸为 Φ690 X 182 X 435mm。
[0037]第三步，回炉快速加热至1160°C，保温0.5小时；出炉后选用名义直径240mm的芯棒拔长至外径538mm，得到的锻件尺寸为Φ 538 X 150 X 687mm,拔长比1.6。拔长中上下砧均
选用V型砧，有效防止端部裂纹的产生于扩展。
[0038]第四步，再加热出炉后将所述空心件在所述特殊设计的型砧上，采用1.6的镦粗比进行镦粗，得到锻件尺寸为Φ668 X 190 X 435mm。
[0039]第五步，回炉快速加热至1160°C，保温0.5小时；出炉后进行冲头扩孔。采用名义直径318mm的冲头，扩孔后锻件尺寸为:Φ689 X 185 X 414mm。
[0040]第六步，回炉快速加热至1160°C，保温0.5小时；出炉后进行冲头扩孔。采用名义直径348mm的冲头，扩孔后锻件尺寸为:Φ 716 X 182 X 395mm。
[0041]第七步，锻件空冷至室温。
[0042]第八步，将上述锻件机加工至Φ686X 147X345mm。
[0043]本发明上述实施例的详细说明及附图，目的是通过文字和图示来进行解释，而不在于限定权利要求的保护范围。在本申请说明书所述【具体实施方式】上的各种变化，对于本领域普通技术人员来说是显而易见，并处于权利要求及其等同技术的保护范围内，任何不脱离本发明权利要求的变更、修改均属于本发明保护的内容。
【权利要求】
1.一种采用离心铸造空心锭生产环形件和筒形件的锻造工艺，其特征在于，包括以下步骤: (1)对经炉外精炼钢水浇铸而成的低径壁比离心铸造空心锭进行成分分析，并对其内外表面进行车削扒皮和探伤，其中内表面扒皮厚度8?IOmm,外表面扒皮5?IOmm,对空心锭的两端面进行机加工，形成80°?85°的倒角； (2)在清除炉内残留氧化物后对上述离心铸造空心锭在维持炉内正压的弱氧化气氛中进行加热； (3)对加热后的离心铸造空心锭在带一定锥度的型砧上进行能杜绝严重失稳的空心体镦粗成形； (4)将(3)空心体镦粗成形的坯料回炉加热和保温，加热温度900?1250°C，保温时间.0.5 ?2h ; (5)坯料出炉，进行芯棒拔长，拔长中上下砧均选用V型砧，有效防止端部裂纹的产生于扩展； (6)将(5)的拔长坯料回炉加热和保温，加热温度900?1250°C，保温时间0.5?2h ; (7)将(6)的拔长坯料出炉，进行第二次空心体镦粗成形； (8)将(7)镦粗后坯料回炉加热和保温，加热温度900?1250°C，保温时间0.5?2h ; (9)将(8)镦粗后坯料出炉，进行芯棒拔长至要求尺寸或扩孔至要求尺寸； (10)锻件空冷至室温进行机加工。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于:所述的离心铸造空心锭是具有低径壁比.2.5?5且内外表面经过及机加工和探伤的空心坯。
3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于:步骤(3)中所述的带一定锥度的型砧为锥顶夹角160°?170°。
4.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于:步骤(2)中所述的弱氧化气氛组成为:CO2 = 3 ?5%，CO = 20 ?40%，H2 = 28 ?35%，CH4 = 1?3%，H2O = 10 ?20%，N2 =.15 ?30%。
【文档编号】B21J1/00GK104001844SQ201410232609
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年5月28日 优先权日:2014年5月28日
【发明者】李殿杰, 王金飞, 李胜峰, 韩宝云, 张波 申请人:中国钢研科技集团有限公司, 新冶高科技集团有限公司