[发明专利]一种制定钢锭拔长工艺的方法

说明书

技术领域

本发明属于锻造领域，具体地说就是一种大型钢锭WHF和FM法拔长工艺，它适用于大型钢锭WHF和FM法拔长工艺过程。

背景技术

钢铁的物理冶金过程决定了钢锭内部不可避免地会存在各种缺陷，如疏松、缩孔、孔洞等。如果上述缺陷在锻造过程中不能消除而继续存在，会严重降低锻件的使用寿命甚至报废锻件，特别是对于大型锻件如支撑辊、转子、护环、轧辊等，这些缺陷的消除对于获得优质合格的锻件尤为重要。为消除这些缺陷，锻造工作者发明了各种锻造方法，如JTS锻造法、FM锻造法、FML锻造法、KD锻造法、WHF锻造法、SUF锻造法、TER锻造法、AVO锻造法和LZ锻造法等。其中，WHF(Wide Die Heavy BlowForging，即宽砧强压法)和FM(FreeFrom Mannesmann effect，即无拉应力法)锻造法，由于其工具简单和操作方便等优点被各锻造厂广泛应用，产生了良好的经济效益。WHF法是日本室兰制钢研究所的田中光之基于上限元法提出的，强调宽砧大压下量，即国内所谓的宽砧强压法。FM法是日本新日铁生产研究所的中岛浩卫等人系统提出的，强调不对称变形和消除心部拉应力，即国内所谓的无拉应力法。虽然如此，使用上述方法仍经常出现产品质量检验不合格，通过分析认为主要是由于变形不均匀导致局部没有锻透。深入分析发现，这主要是由制定的拔长工艺不能保证所需的临界压下量导致的。目前，各锻造厂制定拔长工艺主要根据工艺人员的经验制定，随意性很大，所以经常出现锻件检验不合格，难以保证锻件的质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大型钢锭WHF和FM法拔长工艺，解决现有拔长工艺不能保证所需的临界压下量导致的变形不均匀、局部不易锻透等问题，采用本发明方法制定拔长工艺，能够使得锻件变形均匀，提高锻件合格率以及降低工艺人员的劳动强度。

本发明的技术方案是：

一种大型钢锭WHF和FM法拔长工艺，所述的拔长工艺制定方法，包括如下步骤：

1)采用数值模拟技术考察不同参数对展宽量的影响

首先建立WHF或FM法拔长模型，然后通过逐一改变砧宽、坯料尺寸、压下量，得出各个参数对展宽量的影响规律，最后综合考察砧宽、坯料尺寸、压下量对展宽量的影响规律；

2)采用数值拟合技术得出展宽量和砧宽、坯料尺寸、压下量之间的关系根据上述步骤1)得出的展宽量和进砧量、坯料尺寸、压下量参数的规律和数据，通过数值拟合技术给出展宽量和砧宽、坯料尺寸、压下量之间的公式。

当初始毛坯为圆截面时，前两趟次展宽量计算公式为：第一趟α₁＝K₁W/D，β₁＝α₁ΔH；第二趟α₂＝K₂W/H，β₂＝α₂ΔH；以后各趟：α＝K₃-K₄H/W；β＝αΔH；当初始毛坯为矩形截面时：直接按公式α＝K₃-K₄H/W；β＝αΔH计算；其中，符号的含义如下：

α₁代表初始毛坯为圆截面时第一趟次的展宽系数，W代表砧宽，D代表圆截面的直径，β₁代表第一趟次的展宽量，ΔH代表压下量，α₂代表初始毛坯为圆截面时第二趟次的展宽系数，β₂代表第二趟次的展宽量，H代表坯料的高度，α代表展宽系数，β代表次展宽量，K₁～K₄为系数。

K₁＝0.465～0.485，K₂＝0.400～0.450，K₃＝0.775～0.850，K₄＝0.180～0.195。

本发明适用于锻制大型锻件的钢锭，这里的大型锻件是指在10MN以上锻造液压机上生产的锻件，一般是指5t以上的轴类锻件或2t以上的饼类锻件。

本发明的有益效果是：

1)本发明考虑到毛坯的初始形状，综合考虑了砧宽、坯料尺寸、压下量等因素的影响，适用于WHF和FM两种拔长方法，并可以简洁的公式形式给出。

2)本发明采用数值模拟技术模拟了WHF和FM法拔长过程，得出了展宽量和砧宽、坯料尺寸、压下量等参数之间的规律，给出了展宽量和砧宽、坯料尺寸、压下量之间的计算公式。展宽量β的计算考虑了砧宽W、坯料尺寸H、压下量ΔH等因素的影响，展宽量计算公式同时适用于WHF和FM两种拔长方法。