連鑄坯生產(chǎn)壓印滾筒的鍛造生產(chǎn)

李彥初 王 波 王德鵬

(1.山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司棒材廠，山東271126；2.萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司設(shè)備檢修中心，山東271126)

連鑄坯生產(chǎn)壓印滾筒的鍛造生產(chǎn)

李彥初1王 波2王德鵬1

(1.山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司棒材廠，山東271126；2.萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司設(shè)備檢修中心，山東271126)

通過對(duì)工藝流程的改進(jìn)和工藝參數(shù)的控制，借助球形鐓粗板，利用上平砧下平臺(tái)，經(jīng)兩次鐓粗拔長(zhǎng)，完成了用連鑄坯生產(chǎn)壓印滾筒的工藝研發(fā)。

壓印滾筒；鍛造；工藝改進(jìn)

連鑄坯較模鑄鋼錠的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格相對(duì)較低和利用率較高。目前，市場(chǎng)上越來越多的鍛造企業(yè)使用連鑄坯來代替模鑄鋼錠。但連鑄坯中心疏松和中心偏析較嚴(yán)重，需要經(jīng)過合理的鍛造變形，才能滿足鍛件所要求的內(nèi)部質(zhì)量和外形尺寸。

我單位生產(chǎn)的壓印滾筒最大工藝直徑850 mm，采用?800 mm連鑄坯，使用25 MN水壓機(jī)和40 t鍛造操作機(jī)。通過對(duì)坯料尺寸和變形參數(shù)的控制，同時(shí)兼顧成形過程中鍛造比、壓下量等其它工藝參數(shù)的控制，借用球形鐓粗板，制定合理的工藝方法，經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐，成功鍛造出超聲檢測(cè)結(jié)果及外形尺寸均滿足要求的壓印滾筒。

1 壓印滾筒工藝圖及鍛造難點(diǎn)

壓印滾筒的鍛件尺寸圖見圖1。材質(zhì)為40Cr，超聲檢測(cè)符合GB/T 6402—2008 Ⅲ級(jí)的要求。由鍛件尺寸圖可以看出，壓印滾筒兩端小軸比較短，正常工藝采用平板間鐓粗后，坯料端面鼓肚不明顯，端面號(hào)印壓小軸時(shí)，為了避免凹心，號(hào)印長(zhǎng)度應(yīng)為直徑的0.3倍。根據(jù)壓印滾筒的直徑分析，號(hào)印0.3倍后拔長(zhǎng)小軸會(huì)很長(zhǎng)，造成原料的浪費(fèi)，其工藝重量也會(huì)加大。

鍛造難點(diǎn)：

圖1 鍛件尺寸圖

(1)連鑄坯內(nèi)部疏松較嚴(yán)重，使用?800 mm生產(chǎn)?850 mm的鍛件，在直徑方向上變形較小，只能依靠鐓粗來保證超聲檢測(cè)合格，有一定難度。如果操作不當(dāng)，很容易導(dǎo)致超聲檢測(cè)不合格。

(2)兩端小軸較短，為了提高坯料利用率，號(hào)印長(zhǎng)度要盡量短，壓料長(zhǎng)度短，小于直徑的0.3倍時(shí)容易形成凹心，給操作帶來很大的難度。

2 鍛造工藝開發(fā)

鍛件的內(nèi)部質(zhì)量是由合理的鍛造工藝變形來保證。對(duì)于該壓印滾筒，由于直徑較大，在25 MN水壓機(jī)上生產(chǎn)時(shí)，受砧子寬度限制，即使?jié)M砧送進(jìn)，拔長(zhǎng)時(shí)砧寬比也較小，坯料內(nèi)部軸向拉應(yīng)力會(huì)加大，從而會(huì)使連鑄坯內(nèi)部疏松擴(kuò)大。結(jié)合實(shí)際情況分析，只能通過控制坯料的料寬比和壓下量來鍛合內(nèi)部缺陷，于是決定坯料變形過程采用圓→正方→八方→圓。

對(duì)于端面凹心問題，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，鐓粗時(shí)借用球形鐓粗板，便于端面坯料鼓出，即使端部壓料長(zhǎng)度小于直徑的0.3倍，也避免了端面凹心。

表1 壓印滾筒的鍛造工藝

通過以上分析，工藝圖依然采用圖1，其工藝重量為5.6 t，成材率定為85%，連鑄坯下料尺寸?800 mm×1700 mm。

40 t鍛造操作機(jī)鉗口最小夾持?270 mm，最大夾持?1300 mm，均能滿足該鍛件的正常工藝生產(chǎn)。

具體工藝流程見表1。

本工藝采用兩次鐓粗兩次拔長(zhǎng)的成形方法，操作過程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

(1)鐓粗時(shí)用的球形鐓粗板，為了便于坯料端面更好的鼓出來，其開口直徑最好在900 mm以上，凹心深度大于150 mm。即使坯料直徑在870 mm，端部壓料長(zhǎng)150 mm，小于直徑的0.3倍，也避免了端面凹心。

(2)鐓粗前坯料要加熱均勻燒透，料溫在1220±10℃，兩次鐓粗比均大于2，鐓粗時(shí)如果出現(xiàn)雙鼓，應(yīng)立即停止鐓粗，稍做拔長(zhǎng)后重新回爐保溫2 h左右重新鐓粗。這樣依靠?jī)纱午叴郑瑢⑦B鑄坯內(nèi)部鑄態(tài)組織充分打碎，同時(shí)也有利于將連鑄坯內(nèi)部疏松類缺陷鍛合。

(3)鐓粗后，根據(jù)料溫情況，可在空氣中停留3～5 min再拔長(zhǎng)。利用上平砧下平臺(tái)拔長(zhǎng)，采用圓→正方→八方→圓的變形過程。在圓→方變形過程中，因砧寬為500 mm，開坯時(shí)即使?jié)M砧送進(jìn)，砧寬比最大才0.44，小于0.5，此時(shí)很容易使坯料中心產(chǎn)生的軸向拉應(yīng)力作用增大。為降低軸向拉應(yīng)力，料寬比應(yīng)控制在0.85～1.18的范圍內(nèi)，壓下量控制在100～150 mm。當(dāng)滿砧送進(jìn)，砧寬比大于0.5時(shí)，使坯料中心產(chǎn)生的軸向拉應(yīng)力作用減小，此時(shí)壓下量可適當(dāng)增加。主要拔長(zhǎng)階段應(yīng)在坯料中心溫度較高情況下進(jìn)行。

(4)因壓印滾筒外形較簡(jiǎn)單，按此工藝方法成形較快，終鍛溫度很容易過高，因此終鍛完成后，最好采用噴霧快冷，防止中心晶粒因溫度過高而長(zhǎng)大。同樣，在后續(xù)熱處理正火時(shí)，最好也采用噴霧快冷，達(dá)到細(xì)化晶粒的目的，滿足超聲檢測(cè)要求。

利用該工藝方法試驗(yàn)生產(chǎn)了20件壓印滾筒，毛坯經(jīng)扒皮后，對(duì)其進(jìn)行超聲檢測(cè)和外形尺寸檢驗(yàn)，均未發(fā)現(xiàn)檢測(cè)缺陷波和兩端小軸凹心情況，滿足了工藝技術(shù)要求。因此，該工藝方法能夠有效的將連鑄坯內(nèi)部疏松缺陷鍛合，所以采用一次正火+回火熱處理工藝就能使其晶粒度、超聲檢測(cè)結(jié)果和力學(xué)性能指標(biāo)滿足技術(shù)要求。

3 結(jié)論

實(shí)施該工藝方法后，利用?800 mm連鑄坯生產(chǎn)的壓印滾筒內(nèi)部質(zhì)量較好，檢測(cè)結(jié)果優(yōu)于GB/T 6402—2008 Ⅲ級(jí)，且合格率較高。在鍛造過程中，通過對(duì)鐓粗比、壓下量和料寬比的控制，對(duì)保證用連鑄坯生產(chǎn)截面較大的鍛件內(nèi)部質(zhì)量有較好的作用。同時(shí)借助球形鐓粗板，有效避免了壓兩端小軸時(shí)出現(xiàn)凹心的問題，提高了成材率，降低了成本，也為今后連鑄坯在鍛造行業(yè)的更廣泛應(yīng)用提供了參考。

[1] 劉助柏，倪利勇，劉國(guó)暉. 大鍛件形變新理論新工藝[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

編輯 杜青泉

Forging Production of Impression Cylinder by Continuous Casting Slab

Li Yanchu，Wang Bo，Wang Depeng

Through improving the process flow and controlling the process parameters, with the help of the spherical upsetting plate, using the flat anvil on the top and the platform in the bottom, and two times of upsetting and drawing out, the process development of the production of impression cylinder by continuous casting slab was completed.

impression cylinder, forging, process improvement

2016—12—29

李彥初(1984—)，男，工程師，主要從事鍛造工藝研究及設(shè)備管理工作。

TG316

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