[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

本發明公開了一種鋼的短流程鑄鍛一體化工藝，包括鋼錠液芯率精確模擬計算、液芯鋼錠冶鑄、水封冒口、高溫熱送脫模、鋼錠液芯鍛造，本發明突破了鋼錠完全凝固后再加熱鍛造的傳統工藝方法，簡化了工藝流程，省去了鋼錠冷卻、退火和鍛前加熱工序，減少了鍛件加熱火次，將凝固與變形過程有機結合，在鋼錠尚未完全凝固帶有液芯時進行半固態鍛造成形，實現了鋼錠短流程鑄鍛一體化技術；充分利用計算機仿真和數字化技術優勢，實現鋼錠鑄鍛全流程計算機模擬計算，精確控制液芯率，采用特殊技術加速冒口冷卻凝殼，實現鋼錠超高溫脫模、熱送及液芯鍛造新技術；提供了一種有效的消除鋼錠縮孔疏松、改善偏析與組織細化的新途徑。

技術領域

本發明涉及金屬鑄鍛技術領域，具體的說是一種鋼的短流程鑄鍛一體化工藝，能夠實現鋼的綠色環保、短流程、低成本、高效率和高品質鍛造。

背景技術

隨著我國海洋工程、核電、風電、煤化工等領域的快速發展，設備向著大機組、高性能、高要求的方向發展，對鍛件的需求量越來越大，大鍛件傳統制備工藝流程長，鋼錠鍛造遵循“冶煉-鑄錠-自然冷卻-退火-加熱-鍛造”的生產流程。這種傳統鍛造方法存在鋼錠凝固偏析、縮孔、疏松、裂紋等缺陷，澆注的鋼錠自然冷卻或退火后再加熱鍛造，需消耗大量的熱能，存在工序多、流程長、能耗高、效率低，以及質量不穩定等問題，制約裝備制造業發展。

發明內容

本發明的目的是提供一種鋼的短流程鑄鍛一體化工藝，有效消除鋼錠縮孔疏松，改善偏析，組織細化，縮短鋼錠鍛造流程，減少鍛件加熱或次，節約能源。

為實現上述目的，本發明所采取的技術方案為：

一種鋼的短流程鑄鍛一體化工藝，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。