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鍛造工藝

鍛造始鍛溫度的確定

由于大型及特大型鋼錠，真空澆注后靠鋼錠模進(jìn)行冷卻，其能力有限，特別是形成氣隙后，其冷卻速度更加緩慢。如今的鋼錠模設(shè)計(jì)，為了有利于夾雜物上浮，避免形成縮孔而提高補(bǔ)縮能力，使鋼錠高徑比變?yōu)镠/D=0.95～1.2的短粗鋼錠；為了推遲粘稠區(qū)的形成時(shí)間，加入發(fā)熱劑使凝固時(shí)間變長(zhǎng)，這些都容易造成鋼錠內(nèi)部化學(xué)成分嚴(yán)重偏析。圖1為450t級(jí)的45Cr4NiMoV支承輥用鋼錠，其冒口碳含量達(dá)到1.05%。僅碳元素一項(xiàng)，就使得其晶界熔點(diǎn)降低53℃。即使是58t級(jí)的70Cr3Mo材質(zhì)的鋼錠，其冒口的碳含量也高于平均碳含量0.32%。高碳類(lèi)材質(zhì)的碳偏析較為嚴(yán)重，Mn、Cr、S等元素的偏析，同時(shí)伴隨MnS、SiO2等低熔點(diǎn)物質(zhì)在冒口端樹(shù)枝狀晶間的富集，導(dǎo)致冒口端的晶界熔點(diǎn)進(jìn)一步降低。

鋼錠的始鍛溫度，根據(jù)鋼錠的材質(zhì)、鋼錠的大小而定，而鍛造工藝規(guī)范確定的始鍛溫度適合于偏析不嚴(yán)重的材質(zhì)與鋼錠。個(gè)別鍛造廠為降低鍛造時(shí)的變形抗力，將大型工具鋼鋼錠的始鍛溫度提高30℃，結(jié)果鍛造時(shí)產(chǎn)生嚴(yán)重鍛造裂紋而導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢，廢品率達(dá)到87.5%。

為減少鋼錠的化學(xué)成分偏析，多包澆注時(shí)嘗試采用AP澆注工藝，即先澆注的LF包鋼水的易偏析元素按中上限控制含量，而后澆注的鋼水的易偏析元素按中下限控制含量。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，其效果隨著鋼錠增大而變得不明顯。大型鍛件的始鍛溫度，應(yīng)根據(jù)鋼錠大小、材質(zhì)中易偏析元素含量等情況來(lái)確定，鍛造工藝規(guī)范等的始鍛溫度只是參考，決不能擅自提高大型鋼錠的始鍛溫度，以免造成由于過(guò)熱或過(guò)燒而鍛造開(kāi)裂報(bào)廢。

鋼錠帶來(lái)的主要是化學(xué)成分偏析的問(wèn)題。就碳元素來(lái)看，當(dāng)固溶碳含量達(dá)到0.40%時(shí)，鋼材可以達(dá)到最大強(qiáng)度值，而當(dāng)固溶碳含量達(dá)到0.60%時(shí)鋼材可以達(dá)到最大硬度值。對(duì)于大型鍛件的實(shí)測(cè)結(jié)果，水﹑冒口的碳偏析可以達(dá)到0.55%左右，對(duì)于這樣鍛件如何達(dá)到一致的組織﹑性能要求將是很困難的問(wèn)題。鍛件的碳當(dāng)量大于0.38%時(shí)，其可焊性變差。為滿足鍛件的探傷要求，在鍛造過(guò)程中必須使鍛件內(nèi)部的缺陷達(dá)到焊合的條件。因此，在大型鍛件的化學(xué)成分設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該考慮在滿足其性能要求的前提下，盡可能提高其可焊性。

關(guān)于鋼錠沉積堆問(wèn)題

在鋼錠模設(shè)計(jì)時(shí)，地盤(pán)預(yù)留于鋼錠錠底部分，其尺寸根據(jù)鋼錠尺寸各不相同，其重量為鋼錠重量的2.5%～3.5%，目的是鋼錠結(jié)晶時(shí)使沉積錐相對(duì)鋼錠水口近一些，以便于在今后的鍛造過(guò)程中加以去除。通過(guò)對(duì)鋼錠的解剖發(fā)現(xiàn)鋼錠的沉積錐上部與負(fù)偏析區(qū)重合，位置大約是鋼錠身高度的25%左右。

很多鍛造廠在對(duì)鋼錠進(jìn)行鐓粗時(shí)，違反工藝的操作是將沒(méi)有去除錠底的鋼錠直接鐓粗。由于錠底的直徑小于錠身，且端部散熱面積大，造成其冷卻速度較快，同時(shí)由于摩擦阻力產(chǎn)生的Ⅰ區(qū)的影響，在鐓粗時(shí)以實(shí)芯沖頭方式?jīng)_入鋼錠內(nèi)部，其結(jié)果是沉積錐尖部向冒口方向提高量大約與錠底高度相同，給去除沉積錐造成困難。因此，在中間鐓粗前，鋼錠的錠底必須去除。（未完待續(xù)）