制备21-10Mn7Mo焊丝的锻造方法及其锻坯件的制作方法

制备21-10Mn7Mo焊丝的锻造方法及其锻坯件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本案属于焊接技术领域，涉及气体保护电弧焊之实芯焊丝的制备方法及其中间成 品和产成品及其工艺设备。涉及锻造的方法及其锻造件，以及热乳工艺，还涉及钢锭及其冶 炼。
【背景技术】
[0002] 不锈钢焊丝、焊条在自动化技术中的应用越来越多，但是已有技术制备的不锈钢 焊丝常见的质量问题是焊丝外观不好、送丝不够稳定，因此难以满足高自动化焊接设备的 要求。
[0003] -般可知，焊丝质量与炼钢引起的化学成分的细微变化有着紧密的关系，与材料 成分的杂质含量有着紧密的关系，重要的是焊丝制备的工艺方法和工艺设备关系着焊丝的 半成品、产成品的品质。为此业界在这方面做过很多努力，已有技术包括但不限于：
[0004] 如中国专利200710093859. 1公开了一种奥氏体不锈钢黑皮锻件锻后固溶处理工 艺，在锻造工艺中始锻温度为1100°c~1200°C，终锻温度大于等于850°C，锻件的锻造 比大于或等于3,最后一火次的锻件变形量大于或等于20%;锻造工艺之后立即进炉加热， 尽速将温度升至固溶化温度l〇〇〇°C~1KKTC，然后保温1~4小时，再将锻件出炉并立 即进入水箱冷却至室温，固溶处理工艺结束，并进行之后的粗加工、取样、理化试验的步 骤。该发明奥氏体不锈钢黑皮锻件锻后固溶处理工艺使固溶工艺在锻后马上开始，并且快 速升温，其操作简单，成本低廉，加工周期短，能源消耗少，对大截面、大吨位奥氏体不 锈钢锻件进行固溶化处理时，晶粒度不长大。
[0005] 再有中国专利200910052322. X公开了一种不锈钢的制备方法，该方法的步骤包 括：（1)将原材料和炼钢炉清洗并烘干；（2)将原材料投入炼钢炉中，并加入原材料重量 1-2%的无磁钢脱氧剂，高温熔炼成钢水，无磁钢脱氧剂与钢水中的非金属形成渣液排出； (3)将步骤（2)得到的钢水投入真空脱气炉进行真空脱气，使钢水中的氧含量< 20ppm，氢 含量< 3ppm，然后浇注、锻造、固熔和稳定化处理，使其均质，即得产品。该发明方法制备的 超低碳无磁不锈钢化学成分，希望在力学性能和导磁率方面有所贡献。
[0006] 还有，中国专利200910223502. X公开了一种适合于时效马氏体不锈钢焊接用 焊丝。该焊丝的化学组成成分的重量百分比为C 0.01-0. 09, Si 0.2-0. 6, Mn 0.2-1. 0， P 彡 0? 025, S 彡 0? 025, Cr 14-17, Ni 4. 2-5. 8, Cu 3. 0-4. 0, Nb 0? 1-0. 5, Mo 彡 0? 75,余为 Fe。该发明焊丝用于焊接15-5PH时效马氏体不锈钢可避免在焊缝马氏体组织中形成铁素 体网，使接头塑性和韧性得以保持，同时还具备优良的焊接性，能有效避免焊接热裂纹。该 发明焊丝焊接15-5PH不锈钢后经完全热处理，希望具有良好的综合性能，适合于航空工业 及其他工业领域时效马氏体不锈钢的气体保护焊。
[0007] 再如中国专利200510109991. 8公开了气体保护电弧焊接用实芯焊丝。
[0008] 又如中国专利200310100196. 3公开了一种高强度焊条。
[0009] 如中国专利200710103490. 8公开了一种实芯焊丝。
[0010] 还有已有技术HlCr21NilOMn6焊丝，主要用于重型、大型车辆等自动焊接，本案也 是以此为研发背景的进一步改进，目的在于进一步提高焊丝的抗拉强度，提高其熔敷金属 的抗拉强度，为此还有包括但不限于下述公开：
[0011] 如中国专利201110104281. 1公开了一种焊丝、盘条及其应用它涉及盘条和焊丝。
[0012] 已有的技术存在下述问题亟待解决。
[0013] 锻造问题，因受材料成分的影响，在锻造环节采用怎样的工艺方法，直接关系到产 成锻坯的组织和性能是否良好，业界亟待提供一种针对本案焊丝的锻造工艺及其锻坯，以 提高焊丝的抗拉强度和屈服强度，为后序的焊丝加工以及焊丝产成品的品质提供保障。
[0014] 本案焊丝是在已有的HlCr21NilOMn6焊丝的基础上的创新，包括添加适量的Mo， 同时相应的提高Mn的含量，问题在于由此材料成分的改变会对后期的生产带来工艺困难， 一般可知，钼在合金钢中的含量在一定范围时，钼会使合金钢的塑性和韧性下降，因此业 界亟待通过包括锻造在内的工艺方法的改善来解决这样的问题。
[0015] 已有的技术因由焊丝的组分、焊丝的制备方法以及工艺设备的原因，不能很好的 克服上述的问题。

【发明内容】

[0016] 本发明所要解决的问题在于克服前述技术存在的上述缺陷，而提供一种 21-10Mn7M 〇焊丝的锻造方法及用该方法制备的锻坯件，以及制备21-10Mn7M〇焊丝的锻坯 件及热乳方法。
[0017] 本发明解决技术问题是采取以下技术方案来实现的，依据本发明提供的一种制 备21-10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，被锻钢锭的化学成分质量％包括：碳C < 0. 10、硅 Si 彡 0? 8、锰 Mn5. 5-8. 0、磷 P 彡 0? 030、硫 S 彡 0? 020、镍 Ni9. 0-11. 0、铬 Cr 19. 0-22. 0、钼 Mo 0? 5-2. 0 ;Mn/Mo 比控制在 7-7. 5 ;
[0018] 前述的制备21_10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，所述锻坯件化学成分质量％由碳 C 彡 0? 10、硅 Si 彡 0? 8、锰 Mn5. 5-8. 0、磷 P 彡 0? 030、硫 S 彡 0? 020、镍 Ni9. 0-11. 0、铬 Cr 19. 0-22. 0、钼Mo 0. 5-2. 0,和余量为铁Fe和不可避免的杂质组成。
[0019] 前述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，Mn/Mo比控制在7-7. 5。
[0020] 前述的制备21-10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，所述被锻钢锭的冶炼步骤，包括 用电弧炉返回吹氧法冶炼电渣重熔电极的工艺步骤，下述统称为第一步骤，其中，钢液温度 达到1400-1600°C，在高温下实现高铬钢液去碳保铬；所述第一步骤的工艺过程依次是：补 炉、装料、熔化期、氧化期、还原期、出钢、浇铸重熔电极。
[0021] 前述的制备21_10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，在补炉步骤中：补炉材料应用卤 水搅拌，不得用清水搅拌。
[0022] 前述的制备21_10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，在装料步骤中：Ni、Mo放在炉内相 对高温的区域，不能放在电弧作用区。
[0023] 前述的制备21_10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，锻造的步骤包括坯料加热的步 骤，所述坯料加热的步骤中坯料的装炉温度控制在< 850°C。
[0024] 前述的制备21_10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，锻造的步骤中预热阶段的炉温控 制在 800°C _850°C。
[0025] 前述的制备21_10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，锻造的步骤中加热和均热阶段的 炉温控制：当保持较高炉温时，迅速加热至始锻温度。
[0026] 前述的制备21_10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，锻造的步骤中加热时间控制，加 热时间应符合公式：T = aD ;公式中T是指加热总时间（min) ;a是指与尺寸、钢种有关的系 数；D是指坯料直径或边长（mm);其中，加热总时间计算中的系数a取值为0.7。
[0027] 前述的制备21_10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，锻造的步骤中锻造温度的控制： 始锻温度为多1180,终锻温度为多850。
[0028] 前述的制备21_10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，制备所述锻坯件的锻造步骤中还 有锻造成型的步骤，其中，锻打加热的钢锭的锻锤轻重力度控制为：开始时，当被锻打的钢 锭变形量未达到30%时，为轻锻；当被锻打的钢锭变形量达到30%后，为重压或称重锻，重 锻的控制是：不得在一处连击超过三锤。
[0029] 前述的制备21_10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，所述的锻造成型的步骤中，被锻 打钢锭的翻钢控制为：锻造时，被锻打钢锭应向同一方向翻转，每次应翻转90° ;锻打时，压 下量控制为均匀一致。
[0030] 前述的制备21-10Mn7M〇焊丝的锻造方法，其中，所述的锻造成型的步骤中，成型 锻坯件的锻造比为4~6。
[0031] 前述的制备21-10Mn7M〇焊丝的锻造方法，其中，所述的锻造成型的步骤，其中，锻 造变形量控制为大于12% -20%。
[0032] 前述的制备21_10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，所述的锻造成型的步骤，其中，锻 件切段的步骤，温度控制不低于800°C的温度下进行；
[0033] 前述的制备21_10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，锻造成型的步骤中锻件切段的 步骤，其中，初锻尺寸包括但不限于〇 135*650mm，终锻尺寸包括但不限于45*45* (800~ 1200)mm ；
[0034] 前述的制备21_10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，锻成方坯尺寸包括但不限于 9〇-180mm。
[0035] 前述的制备21_10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，所述冶炼的第一步骤中熔化期 电极的控制是：电极穿井阶段带阻抗，采用大功率送电；或/和，分批加入石灰料、萤石料， 用于稳定电弧。
[0036] 前述的制备21_10Mn7Mo焊丝的锻造方法，其中，所述冶炼中的熔化期吹氧的控 制：在炉温达到950°C以上时开始吹氧，氧压控制在不大于0. 4MPa;或/和，熔化期脱磷的 控制：炉料熔化后期，当钢液含碳量满足预设值时，进行低温脱磷，适时补加石灰或碎矿石， 炉门自动流渣去磷；或/和，所述补加矿石的时机和量的控制：分批次加入矿石，每批矿量 设置为3-4kg或4-5kg，相邻的批次之间间隔3-4分钟或4-5分钟。
[0037] -种引用前述任一方法获得的制备21_10Mn7Mo焊丝的锻坯件，其中，所述锻坯件 化学成分质量％包括：碳C彡0? 10、硅Si彡0? 8、锰Mn5. 5-8. 0、磷P彡0? 030、硫S彡0? 020、 镍 Ni9. 0-11. 0、铬 Cr 19. 0-22. 0、钼 Mo 0? 5-2. 0 ;Mn/Mo 比控制在 7-7. 5