[發明專利]用連鑄坯塑性成形大尺寸軸承、齒輪鋼的工藝方法

有效

• 申請號: 201410139411.9
• 申請日: 2014-04-09
• 公開（公告）號: CN103990938B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發明（設計）人: 許民;高輝
• 申請（專利權）人: 江蘇聯峰能源裝備有限公司
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00;B23P15/14
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司32206
• 代理人: 顧進

技術領域

本發明涉及鋼的塑性成形工藝，具體涉及一種用連鑄坯塑性成形大尺寸軸承、齒輪鋼的工藝方法。

背景技術

近年來隨著冶煉技術的發展和市場競爭激烈的程度，連鑄坯的應用也越來越廣，連鑄坯與鋼錠比較，連鑄坯材料利用率高，碾環機軋制的環件的工件截面形狀更接近成品，比自由鍛提高20%左右。

但連鑄坯比鋼錠具有較發達的柱狀晶組織，并有較小的樹枝晶間距，柱狀晶組織其晶體具有明顯的方向性，加工性能差，易導致中心偏析、中心疏松和中心裂紋等缺陷，所以在連鑄坯凝固過程中，應盡可能遏制柱狀晶區的發展，促使等軸晶區的擴大。國內于1999年開始生產軸承鋼、碳素工具鋼等高碳的特殊鋼和齒輪鋼。雖然連鑄鋼的表面質量較模鑄鋼有了很大改善，但隨其截面越做越大，中心缺陷絕對值也越大，因高碳鋼固液二箱區較其它鋼種寬，在連鑄坯的凝固過程中由于選分結晶和凝固收縮導致富集溶質的鋼液向中心的宏觀流動而引起中心偏析，同時由于枝晶“搭橋”，下部鋼液在凝固收縮過程中得不到上部鋼液的補充，形成殘余縮孔和中心疏松等缺陷，試驗￠500低倍軸承鋼GCr15SiMn，中心疏松、中心縮孔、中心裂紋基本必有一到二個缺陷指標較高，如圖5、6、7所示，最高達到4級。圖5測得數據：

圖6測得數據：

圖7測得數據：

有圖5、6、7所示可以知道，鍛造壓機在這里主要是提供基本無大的缺陷沖孔件，按需要環件的坯料重量由鋸床下料—加熱—鐓粗—沖孔，鍛造過程主要是破碎鑄造組織、提高致密度、鍛造成型、降低或消除凝固過程的偏析缺陷，提高致密度，但目前鍛造提供的環坯都是用實芯沖的坯料給碾環機軋制的，對于軸承鋼、齒輪鋼的≥￠380連鑄坯，當低倍中心縮孔、裂紋等級≥1-2.5級的，其鑄態組織中心缺陷關靠前道壓機拔長、鐓粗、實芯沖頭沖孔和后道碾環機軋制是無法解決的。目前用戶對軸承環、齒輪環的產品質量要求越來越嚴，提出的探傷標準高，許多需要通過（相當）JB/T5000·15-2007??Ⅱ、Ⅲ級探傷標準和GB/T6402-2008?Ⅲ、Ⅳ級探傷標準，還有的產品到精加工后，技術要求滲透或磁痕需按JB/T5000-2007?≤Ⅲ級標準，內圈就很難通過PT或MT，這主要是鍛造出環坯時，由于連鑄坯截面尺寸越大其中心缺陷也越大，當成形后，靠內徑邊緣缺陷沒有鍛合或去除則探傷就通不過，通常在壓機鍛造出坯時用的是實芯沖頭沖孔，沒有把最嚴重的缺陷料去除而造成。

大軸承環、齒輪環超聲波探傷不合格一般都是有碾環機軋制成品，通常是“鍛比”嚴重不足甚至是“鑄件”而不是鍛件，這種“鍛件”整體除靠近內外壁部位的其它部位內部組織疏松、晶粒粗大。

現在環件軋制一般都參與徑軸向軋制，使環件發生形變的力除了來自徑向的擠壓力，還有來自軸向壓力，克服了徑向軋制的一些缺陷。1）其成型過程是局部加壓連續小變形的積累，工件與工具的接觸面積小，使小噸位設備可加工大的無接縫環件，擴大了環件的加工范圍；如圖1所示的碾環機工作圖。2）材料利用率高，環件軋制的工件截面形狀更接近成品，比自由鍛提高20%以上。3）勞動條件好、生產率高。4）生產成本低，環件軋制與自由鍛相比（簿壁圈），材料消耗低40%左右。成本降低40%左右，直徑4.5米以上的大型環件基本都采用環件軋制工藝生產。

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由于有這么多長處，軋環生產量非常大，但環的壁厚中心還時常超聲波探傷不合格，其主要缺少考慮鍛透條件，擴孔比小，為了鍛造操作方便和節約材料往往用小實芯沖頭沖孔和小芯輥軋制，第二放大了可軋制的壁厚，因為軋環是連續小變形的積累，工件與工具的接觸面積小，鍛透條件就差，因此，厚壁類環中間就會出現疏松、晶粒粗大等，使超聲波探傷不合格；如圖2所示的環件鍛透圖。

環件軋制基本工作條件：1）咬入條件：通過增大摩擦來改善咬入條件，并且隨著環件半徑增大，越易咬入。2）鍛透條件是塑性區穿透環件壁厚，環件產生壁厚減小，直徑擴大的塑性變形，環件鍛透條件是環件軋制變形的充分條件。所以在條件允許下，應該用大芯輥和導向輥軋制同時軋制力越大越好。

由于碾環機由以上的設備和軋制的特點，對原始來料質量要求較高，如果，來料內壁還存在剩余連鑄中心缺陷且被氧化，碾環機/軋制后變成了氧化夾雜物或夾雜裂紋，使產品在做內壁PT或MT探傷就會不合格。

發明內容

針對上述存在的問題，本發明提供一種用連鑄坯塑性成形大尺寸軸承、齒輪及各環類鋼的工藝方法。