一种大尺寸高强殷钢锻件的制备方法与流程

1.本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种大尺寸高强殷钢锻件的制备方法。


背景技术：

2.大尺寸高强殷钢锻件是制备倍容量导线用殷钢芯材、航空复合材料用殷钢模具等高强殷钢新材料的重要过渡产品，既是电渣锭后续加工的关键产品，也是制备盘条或其它类制成品的重要原料。申请号为201610014564.x，202111307778.3，202111307222.4，202111307752.9的专利申请公开的大尺寸高强殷钢电渣锭，在锻造之前，均需要对表面进行扒皮处理，对电渣锭帽口和底部进行切除，以消除电渣质量缺陷对锻造成材率的影响。上述锻造工艺过程，对电渣锭浪费较多，导致锻造成材率下降，成本显著增加。


技术实现要素：

3.为解决上述技术问题，本发明提供一种大尺寸高强殷钢锻件的制备方法。本发明采取的技术方案是：一种大尺寸高强殷钢锻件的制备方法，包括真空熔炼、电渣重熔、加热、锻造工序；所述加热工序，将电渣锭以≤150℃/h的升温速率加热至800～850℃，保温1～3h，再以≤150℃/h的升温速率加热至1170～1210℃，二次保温后开坯，二次保温时间满足公式：t=6.32
×
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3/2
，其中，t为二次保温时间，h；d为电渣锭直径，mm；m为装炉系数，其与电渣锭在加热炉内放置的紧密度相关，电渣锭在加热炉内放置间距为δ，当δ=0、0＜δ≤d/2、d/2＜δ≤d、d＜δ≤2d及δ＞2d时，m分别取2、1.4、1.32、1.2和1。
4.（2）所述锻造工序包括开坯、拔长两个阶段，其中电渣锭第一火次锻造为开坯，其余火次为拔长；锻造过程中，锻造送进量l、单次压下量δh、端部锻造送进量a在两个阶段中按如下控制：
①
开坯阶段：l=0.5～0.6d，且l＜0.9b；δh＜4%d，且l/δh＞12；a＞0.4d；
②
拔长阶段：l=0.6～1h，且l＜0.85b；δh＜15%h，且l/δh ＞3；a＞0.3h；其中，l为锻造送进量，mm；d为电渣锭直径，mm；b为砧板宽度，mm；δh为单次压下量，mm；a为端部锻造送进量，即开锻时端部的送进量，mm；h为锻件厚度，mm。
5.所述真空熔炼工序，得到直径180～520mm、高度1200～4300mm的圆柱形铸锭。
6.所述电渣重熔工序，全程采用氮气保护，控制保护烟罩中氧含量≤10ppm，得到直径280～640mm、高度600～2700mm的电渣锭。
7.所述加热工序，加热炉为氮气保护的电炉。
8.所述终锻温度≥900℃。
9.所述大尺寸高强殷钢锻件为120mm
×
120mm～170mm
×
170mm的方坯。
10.所述大尺寸高强殷钢锻件成材率≥95%。
11.采用上述技术方案的有益效果在于：采用本发明中的加热升温速率、中间保温工艺及最终保温时间，可以确保殷钢电渣锭在加热中完成组织的均匀化过程，消除内应力，降低组织中的偏析，减少开坯过程中的面裂等缺陷，提高锻造的成材率质量。
12.采用本发明中的锻造工艺，包括压下量、锻造送进量、端部锻造送进量，可在开坯阶段对电渣锭的粗晶区枝晶进行破碎，同时锻合电渣锭内的微气孔，细化铸锭晶粒，改善后续拔长过程的热加工性；在拔长阶段通过提高单次压下量δh和锻造送进量l，进一步优化锻造送进/压下比（l/δh），确保在提高锻造效率的同时，大幅降低大尺寸殷钢铸锭在开坯及精锻过程中的表面开裂问题，同时减少锻坯面裂、角裂、折叠等表面缺陷的形成几率，并且有助于铸锭内孔隙、疏松和气孔的焊合，提高锻坯的成材率。
13.本发明电渣锭无需表面扒皮、切头、切尾处理，即可实现成材率≥95%的殷钢锻件的生产，具有流程短、效率高、成本低的优点。
附图说明
14.图1为实施例1锻造前电渣锭外观形貌；图2为实施例2锻造前电渣锭外观形貌；图3为实施例3锻造前电渣锭外观形貌；图4为实施例4锻造前电渣锭外观形貌；图5为实施例1锻造后锻件外观形貌；图6为实施例2锻造后锻件外观形貌；图7为实施例3锻造后锻件外观形貌；图8为实施例4锻造后锻件外观形貌。
具体实施方式
15.本发明大尺寸高强殷钢锻件的制备方法适用于生产120mm
×
120mm～170mm
×
170mm的方坯锻件，该方法包括真空熔炼、电渣重熔、加热、锻造工序，锻造工序包括粗锻、精锻和拔长两个阶段，具体步骤如下：（1）真空熔炼工序：得到直径180～520mm、高度1200～4300mm的圆柱形铸锭。
16.（2）电渣重熔工序：全程采用氮气保护，控制保护烟罩中氧含量≤10ppm，得到直径280～640mm、高度600～2700mm的电渣锭。
17.（3）加热工序：加热炉为氮气保护的电炉，将电渣锭以≤150℃/h的升温速率加热至800～850℃，保温1～3h，再以≤150℃/h的升温速率加热至1170～1210℃，二次保温后开坯，二次保温时间满足公式：t=6.32
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，其中，t为二次保温时间，h；d为电渣锭直径，mm；m为装炉系数，其与电渣锭在加热炉内放置的紧密度相关，电渣锭在加热炉内放置间距为δ，当δ=0、0＜δ≤d/2、d/2＜δ≤d、d＜δ≤2d及δ＞2d时，m分别取2、1.4、1.32、1.2和1。
18.（4）锻造工序：包括开坯、拔长两个阶段，其中电渣锭第一火次锻造为开坯，其余火次为拔长；终锻温度≥900℃，锻造过程中，锻造送进量l、单次压下量δh、端部锻造送进量a
在两个阶段中按如下控制：
①
开坯阶段：l=0.5～0.6d，且l＜0.9b；δh＜4%d，且l/δh＞12；a＞0.4d；
②
拔长阶段：l=0.6～1h，且l＜0.85b；δh＜15%h，且l/δh ＞3；a＞0.3h；其中，l为锻造送进量，mm；d为电渣锭直径，mm；b为砧板宽度，mm；δh为单次压下量，mm；a为端部锻造送进量，即开时端部的送进量，mm；h为锻件厚度，mm。
19.上述工序得到的大尺寸高强殷钢锻件成材率≥95%。
20.本发明实施例1-6工艺参数控制见表1-7；锻件的成材率见表8。
21.表1. 各实施例部分工艺参数表2. 实施例1锻造工序控制参数表3. 实施例2锻造工序控制参数表4. 实施例3锻造工序控制参数
表5. 实施例4锻造工序控制参数表6. 实施例5锻造工序控制参数表7. 实施例6锻造工序控制参数
表8. 各实施例锻件的成材率由图1-8可知，本发明可实现不同规格电渣锭的锻造，锻后的殷钢方坯表面质量良好，无面裂、角裂、折叠等表面缺陷，成材率良好。


技术特征：
1.一种大尺寸高强殷钢锻件的制备方法，其特征在于，包括真空熔炼、电渣重熔、加热、锻造工序；（1）所述加热工序，将电渣锭以≤150℃/h的升温速率加热至800～850℃，保温1～3h，再以≤150℃/h的升温速率加热至1170～1210℃，二次保温后开坯，二次保温时间满足公式：t=6.32
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，其中，t为二次保温时间，h；d为电渣锭直径，mm；m为装炉系数，其与电渣锭在加热炉内放置的紧密度相关，电渣锭在加热炉内放置间距为δ，当δ=0、0＜δ≤d/2、d/2＜δ≤d、d＜δ≤2d及δ＞2d时，m分别取2、1.4、1.32、1.2和1；（2）所述锻造工序包括开坯、拔长两个阶段，其中电渣锭第一火次锻造为开坯，其余火次为拔长；锻造过程中，锻造送进量l、单次压下量δh、端部锻造送进量a在两个阶段中按如下控制：
①
开坯阶段：l=0.5～0.6d，且l＜0.9b；δh＜4%d，且l/δh＞12；a＞0.4d；
②
拔长阶段：l=0.6～1h，且l＜0.85b；δh＜15%h，且l/δh＞3；a＞0.3h；其中，l为锻造送进量，mm；d为电渣锭直径，mm；b为砧板宽度，mm；δh为单次压下量，mm；a为端部锻造送进量，即开锻时端部的送进量，mm；h为锻件厚度，mm。2.根据权利要求1所述的大尺寸高强殷钢锻件的制备方法，其特征在于，所述真空熔炼工序，得到直径180～520mm、高度1200～4300mm的圆柱形铸锭。3.根据权利要求2所述的大尺寸高强殷钢锻件的制备方法，其特征在于，所述电渣重熔工序，全程采用氮气保护，控制保护烟罩中氧含量≤10ppm，得到直径280～640mm、高度600～2700mm的电渣锭。4.根据权利要求3所述的大尺寸高强殷钢锻件的制备方法，其特征在于，所述加热工序，加热炉为氮气保护的电炉。5.根据权利要求1-4任一项所述的大尺寸高强殷钢锻件的制备方法，其特征在于，所述终锻温度≥900℃。6.根据权利要求5所述的大尺寸高强殷钢锻件的制备方法，其特征在于，所述大尺寸高强殷钢锻件为120mm
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120mm～170mm
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170mm的方坯。7.根据权利要求6所述的大尺寸高强殷钢锻件的制备方法，其特征在于，所述大尺寸高强殷钢锻件成材率≥95%。

技术总结
一种大尺寸高强殷钢锻件的制备方法，包括真空熔炼、电渣重熔、加热、锻造工序。加热工序，将电渣锭以≤150℃/h的速率升温至800～850℃，保温1～3h，再以≤150℃/h的速率升温至1170～1210℃，二次保温后开坯，二次保温时间满足：t=6.32


技术研发人员：孙中华 吴迎飞 翟永臻 张雲飞 陈文
受保护的技术使用者：河钢股份有限公司
技术研发日：2021.12.27
技术公布日：2022/4/29