[發明專利]特大型鍛件鑄焊鍛復合成形方法

無效

• 申請號: 201010294563.8
• 申請日: 2010-09-27
• 公開（公告）號: CN102019544A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發明（設計）人: 陳威;譚佃龍;畢小平;劉禮華;李吉峰;朱磊;鄭召全
• 申請（專利權）人: 江陰東大新材料研究院
• 主分類號: B23P17/00
• 分類號: B23P17/00;B21J5/00;B22D19/00
• 代理公司: 江陰市同盛專利事務所 32210
• 代理人: 唐紉蘭

(一)技術領域

本發明涉及一種特大型鍛件成形方法。屬于材料加工工程技術領域。

(二)背景技術

鋼鐵、電力、石油化工、核動力和高能物理等大型成套設備，工作載荷巨大，環境惡劣，為保證設備工作的可靠性和安全性、其上的主要零件都必須由鍛造制坯生產。大型鍛件制造的工藝過程是：煉鋼、鑄錠、加熱、鍛造、預備熱處理、最終熱處理。鑄錠過程中錠身內部形成的空洞、氣泡、疏松、夾雜或偏析等冶金缺陷，都必須在鍛造成形過程中得以修復或改善。現有修復缺陷的方法一是改變工具或者砧子的形狀和尺寸，達到改善鍛坯內部應力狀態，增大變形量的目的，例如凸面砧墩粗；二是改變鋼錠和鍛坯的形狀，達到改善鍛坯內部應力狀態，增大心部變形量的目的；三是改變鋼錠和鍛坯內部的溫度場，變均勻溫度場為滿足特殊要求的不均勻溫度場，達到改善鍛坯內部應力狀態的目的。

鋼錠在凝固過程中，由于心部凝固滯后，各種缺陷大都集中在鋼錠軸線附近。對特大型鍛件而言，無論目前的哪一種方法，都很難使變形深入到心部，取得突破性進展。除非增大鍛造設備噸位，在缺陷區域造成大的變形量和高的靜水壓應力。這需要巨額資金的支持。由于大型鍛件的生產都是單件或小批量生產，設備利用率低，增大設備噸位在經濟上是不合適的。開發新的鍛造工藝，實現“小錘鍛高質量大件”。在經濟上、技術上都有非常重要的意義。

(三)發明內容

本發明的目的在于克服上述不足，提供一種可在中小型設備上生產出符合質量要求的特大型鍛件的特大型鍛件鑄焊鍛復合成形方法。

本發明的目的是這樣實現的：一種特大型鍛件鑄焊鍛復合成形方法，所述方法包括以下工藝步驟：

步驟一、預鍛造

先鑄造一較小鋼錠，按常規工藝將其鍛造，

步驟二、鑄焊

將步驟一鍛造后的鋼坯經表面清理，置于鑄模中央，預熱鑄模和鋼坯至500℃±50℃，保溫20min±5min，然后在鋼坯周圍澆注1900-2000℃的鋼水，使鋼水與鋼坯焊合，供繼續鍛造使用。

步驟三、鍛造

將步驟二焊合后的制成品按常規工藝繼續鍛造。

若一次鑄焊達不到尺寸和性能要求，則再鑄焊，再鍛造，直至滿足尺寸和性能要求。所述鑄錠按常規工藝進行；鍛造采用常規的三鐓(粗)三拔(長)工藝。

本發明通過先鑄造一較小鋼錠，將其“鍛透”后，借鑒鋁熱焊接技術，用高于正常澆注溫度的鑄錠工藝，在其周圍澆注鋼水，使兩者焊合后，再“鍛透”。若一次鑄焊達不到要求，則再鑄焊，再鍛，直至滿足尺寸和性能要求。

本發明的有益效果是：

1、可在中小型設備上生產出符合質量要求的特大型鍛件

突破現有設備的制造極限：可在中小型設備上生產出符合質量要求的特大型鍛件。無論鍛件有多大，都不存在內外質量差異問題。徹底解決大鍛件內部質量控制難題。

2、工藝簡單、易于實現工業化生產

自由鍛造和高溫鑄焊都有工藝靈活，可操作性強的特點，適合鍛壓產品小批量工業化生產。

3、增加經濟效益

只要焊牢，采用已有的鍛造鐓粗拔長工藝都有可能使鍛件尺寸和性能達到要求，焊縫結合強度也可借助變形力得以提高。特大型鍛件中的軸類零件服役時，主要變形方式是彎扭組合。橫截面的最大應力作用點在圓周上。從圓周到圓心應力越來越小，呈線性分布。采用現有技術制造的大型鍛件，為一次澆注后鍛造而成。其整體成分相同，設計時按表面強度校核，勢必造成中部和心部貴重合金元素的浪費。采用本工藝還可根據零件應力分布特點，科學地設計每次澆注鋼水的成分，使之形成從里往外機械性能逐漸增高。減少心部昂貴金屬成分用量，提高貴金屬元素的利用率。增加經濟效益。

4、提高大鍛件的耐熱疲勞性能

特大型鍛件如熱軋大軋輥服役時同時承受周期性的熱負荷與機械載荷，產生相應的熱應力與機械應力。熱應力是造成大軋輥損傷失效的主要原因。根據需要，通過對鑄焊層結構和鑄焊材料配方設計，使大軋輥鑄焊層成為緩解熱應力的梯度功能多層金屬結構，可減少大軋輥危險點表面層與近表面層間的溫度差值，有益于提高大鍛件的耐熱疲勞性能。

(四)具體實施方式

本發明涉及一種采用鑄焊與鍛造復合成形技術制造特大型鍛件的方法，其典型的實施例是：