[發明專利]一種鋼的短流程鑄鍛一體化工藝

有效

• 申請號: 201811389374.1
• 申請日: 2018-11-21
• 公開（公告）號: CN109719241B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 趙子文;秦卓;王亞安;王旭明;曹登云;楊德生;常富強;韓文科;魏海東;宋道春
• 申請（專利權）人: 蘭州蘭石能源裝備工程研究院有限公司
• 主分類號: B21J5/00
• 分類號: B21J5/00;B22D7/00
• 代理公司: 甘肅省知識產權事務中心 62100
• 代理人: 馬小瑞

1.一種鋼的短流程鑄鍛一體化工藝，其特征在于：所述工藝流程包括：冶煉-鑄錠、水封冒口、高溫熱送脫模、液芯鍛造，具體包括以下步驟：

步驟一、鋼錠液芯率精確模擬計算：利用計算機對鑄鍛鋼錠進行三維建模，對鋼錠充型過程、自然冷卻、換底盤均溫和水封冒口階段進行溫度場和應力位移變化的模擬計算，對高溫熱送脫模階段進行溫度場和流體運動變化的計算，進行帶液芯半固態成型鍛造模擬，確定不同階段液芯率的變化率，準確控制時間節點，選定工藝參數；鋼錠液芯率的變化控制在自然冷卻到換底盤時液芯率為30-40%，水封冒口時液芯率為12-20%，吊運熱送時液芯率為6-12%，脫模時液芯率為5-10%，液芯鍛造時液芯率為3-8%，具體時間隨鋼種及錠型而有所不同；確定鋼的液相線溫度和固相線溫度；

步驟二、液芯鋼錠冶鑄：將冶煉好的鋼液澆注到倒錐度鋼錠模中，鋼錠的澆注溫度控制在液相線溫度以上50-60℃，錠身的充型時間為15min，冒口的充型時間為10min；鋼錠的液芯率在30-40%時換底盤，自然冷卻到液芯率為12-20%時開始對冒口噴水，液芯率降至6-12%時停止對冒口噴水，噴水時間控制在15-30min，冒口邊緣凝固結殼不小于100mm，確保殼體有足夠的厚度與強度；

步驟三、高溫吊運熱送、脫模：水封冒口后的鋼錠連同錠模一起經平板車加保溫罩通過熱送通道從冶煉車間高溫熱送到鍛壓車間脫模，熱送及脫模時間控制在15-30min，鋼錠高溫脫模后液芯率控制在5-10%，脫模后鋼錠表面溫度不低于1100℃，芯部溫度不低于1300℃，方可進行液芯鍛造；若低于此溫度，需加熱到鋼的始鍛溫度1250℃，再行鍛造；

步驟四、鋼錠液芯鍛造：采用寬厚板整體壓實工藝，脫模后的鋼錠表面覆蓋保溫棉，立即上壓機鍛造；鋼錠開始鍛造時，液芯率控制在3-8%；采用寬厚板壓實，每次壓下量控制在10-20%，保壓時間10min，后期采用寬平砧壓實；鋼錠鍛造完成時，鋼錠已完全凝固，以確保鍛造過程安全可靠和質量穩定；

步驟五、采用常規鍛造技術進行后序火次鍛造。

2.根據權利要求1所述的一種鋼的短流程鑄鍛一體化工藝，其特征在于：所述步驟一中液芯率精確模擬計算包括用三維建模，用鑄造成型仿真軟件-THERCAST軟件對倒錐度鋼錠模的充型過程、自然冷卻、換底盤均溫、水封冒口、高溫熱送、脫模、液芯鍛造各階段進行溫度場計算，鑄造成型仿真軟件-THERCAST軟件生成的文件導入鍛造仿真模擬軟件-FORGE軟件，再用鍛造仿真模擬軟件-FORGE軟件進行帶液芯半固態成形鍛造模擬，確定不同階段液芯率的變化和準確控制時間節點，根據模擬結果反推確定鋼錠液芯鍛造全過程的工藝參數。

3.根據權利要求2所述的一種鋼的短流程鑄鍛一體化工藝，其特征在于：所述三維建模是采用SolidWorks或ProE軟件進行鋼錠三維建模，建模過程中，省去了錠模中的中注管、橫澆道，保留覆蓋劑、保溫板、鋼液、錠模及底盤，為簡化模擬計算工作量，考慮錠模對稱性，選取錠模的1/8作為計算對象，網格剖分為∽180萬個網格單元，并在部分區域細化網格，錠模脫模后須將1/8模型還原成整體模型進行鍛造過程，網格剖分為∽320萬個網格單元；針對鋼錠凝固不同階段關注的對象和計算的精度不同，所選取的模型不同：對于鋼錠整體凝固，只選取溫度場進行計算，以便整體把握溫度場演化規律，為液芯鍛造各階段時間節點的確定提供基本依據；對于各階段凝固則考慮計算的精度和關注的對象，對充型過程、自然冷卻、換底盤均溫、水封冒口階段均同時考慮溫度場和應力位移變化，對熱送階段則考慮溫度場和流體運動的變化；對充型和自然冷卻過程同時包含了保溫板、覆蓋劑、錠模、鋼錠和底盤，水封冒口階段去除覆蓋劑的影響，高溫熱送階段去除底盤和覆蓋劑的影響。