一種模具鋼大型模塊鍛件的熱加工方法技術

一種模具鋼大型模塊鍛件的熱加工方法，其特征是采用“四火強化鍛造方法”，將傳統的“五火鍛造方法”中的“三火加熱，鍛坯爐外翻身”改成“寶塔定型、頭尾重壓”的鍛打方式，“四火中間坯拔長、五火成材”的二火鍛造方式，合并后改成“先扁后寬，波浪分鍛”的一火鍛造成材方式：　　　　第一步，鋼錠一火加熱，鋼錠壓把鍛造：（１）鋼錠加熱時，根據模具鋼的不同鋼種情況，按常規加熱工藝要求，控制冷鋼錠、熱鋼錠的入爐溫度，以及加熱溫度和保溫時間；（２）鍛壓機對鋼錠頭部進行壓把變形鍛造；　　　　第二步，鋼錠回爐二火加熱，鋼錠鐓粗變形：（１）壓把后的鋼錠陰面向上，回加熱爐第二次加熱；（２）回爐加熱溫度及保溫時間，按模具鋼具體鋼種的常規工藝要求；（３）鍛壓機鍛打，使鋼錠變形鐓粗鍛比１．５～２；　　　　第三步，鐓粗坯三火加熱，采用“寶塔定型”的鍛打方式將鐓粗鍛坯變形至“寶塔形”鍛坯：（１）鐓粗坯回加熱爐第三次加熱；加熱時，將鐓粗坯翻轉９０度回爐加熱，回爐加熱溫度及保溫時間，按模具鋼具體鋼種的常規工藝要求；（２）鍛壓機鍛打鐓粗鍛坯，變形過程是：錠→方或／和扁方→扁；（３）以“寶塔定型”方式進行變形鍛打：先在鐓粗坯表面輕壓１～３遍；再取鋼錠溫差較大的兩個面為模塊鍛件的扁面，以１５０～２００ｍｍ的壓下量進行鍛壓；當鋼錠尾部出現中心內凹時，馬上對鋼錠中段部位進行鍛壓，使其變形為“寶塔形鍛件”；　　　　第四步，將“寶塔形”鍛件回爐四火加熱，鍛打成合格模塊：（１）鍛件陰面向上回爐加熱，回爐加熱溫度及保溫時間，按模具鋼具體鋼種的常規工藝要求；（２）以“頭尾重壓”的鍛打方式，使鍛件變成頭、尾外凸的Ｂ１×Ｈ１中間坯，Ｂ１＝Ｂ＋１５０～２５０ｍｍ，Ｈ１＝Ｈ＋１５０～２５０ｍｍ，Ｂ、Ｈ分別是成品模塊的寬度、厚度；（３）鍛件拔長時，先需輕壓１～３遍，再盡量加大壓下量，壓下量是１５０～２００ｍｍ；（４）鍛件拔長和模塊成材過程中始終執行“先扁后寬”的操作方式，“先扁后寬”是指成材鍛造時，先扁部后寬部，分１～５次對鍛件變形；（５）模塊成材時，首先采用“波浪分鍛”的鍛造變形方式，將中間坯變成表面呈波浪形的Ｂ２×Ｈ２鍛件，Ｂ２＝Ｂ＋８０～１５０ｍｍ，Ｈ２＝Ｈ＋１２０～２００ｍｍ；其次，取坯料Ｘ位置處連續階梯走扁，Ｌ１＝（０．６～０．８）×Ｌ，Ｌ１是坯料Ｘ位置的長度，Ｌ是坯料的長度，鍛壓過程中防止超寬，適時鍛壓寬部，當厚度＝Ｈ＋８０～１００ｍｍ時，旋轉９０度，利用寬展所形成圓弧切尾；最后，當寬度＝Ｂ＋１０～５０ｍｍ、厚度＝Ｈ＋１０～３０ｍｍ時，以小而均的變形量將鍛件鍛成表面平整的Ｂ×Ｈ成品規格；（６）鍛件調頭，以相同的“先扁后寬，波浪分鍛”方式，將鍛件頭部鍛成表面平整的Ｂ×Ｈ成品規格。（*該技術在2023年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及冶金行業模具鋼的熱加工成型方法，尤其是指模具鋼模塊鍛件的熱加工成型方法。
技術介紹
模具鋼是特殊的合金鋼，一般可分為冷作模具鋼、熱作模具鋼和塑料模具用鋼三大類。熱作模具鋼主要用于制造在高溫狀態下對金屬進行熱加工用的模具，如熱鍛模具(5CrNiMo等鍛壓模塊用低合金熱作模具鋼；5CrNiMo模具鋼是傳統常用的熱鍛模具鋼，其韌性高，承受沖擊性能好，淬透性強，且具有一定的熱疲勞抗力，廣泛用于制造形狀復雜，沖擊負荷大，要求高強度和較高韌性的中大型模塊鍛件)、熱擠壓模具、壓鑄模具、熱剪切模具等。塑料模具用鋼主要用于生產批量較大、模具尺寸較大、形狀復雜、尺寸精度及表面粗糙度要求較高的塑料成形模具或模架。因此，制造模塊鍛件的模具鋼，通常包括塑料模具用鋼以及熱作模具鋼中的5CrNiMo等熱鍛模具用鋼。從模塊重量來看，采用模具鋼生產的模塊鍛件可分為大型模塊(單重5噸以上)、中小型模塊(單重5噸以下)。大型模塊由于重量大、體積大，因此鋼錠的加熱、鍛造難度也大。目前，采用模具鋼鋼錠生產大型模塊時，大都采用“傳統的五火鍛造方法”，其特點是鋼錠一火(鋼錠第一次進加熱爐升溫保溫，后面略)加熱后，鍛壓機對鋼錠頭部壓把鍛造；壓把鋼錠二火加熱后，鍛壓機對鋼錠進行鐓粗變形鍛造；鐓粗坯三火加熱后，鐓粗坯出加熱爐翻身(鋼錠重量大、體積大，鐓粗坯加熱陰陽面溫差很大)；翻過身的鐓粗坯四火加熱后，鍛壓機將鐓粗坯變形(鍛造)成方形或扁形鍛坯，再將鍛坯拔長至中間坯(中間坯尾部呈彎曲狀)；中間坯五火加熱，鍛壓機扁向、寬向均勻壓下中間坯，根據用戶的規格(尺寸)要求，使中間坯成為合格的模塊成品。該鍛造工藝的不足之處在于鍛坯拔長至中間坯時，由于鍛坯截面大，變形滲透困難，使鍛坯頭、尾部的中心內凹，造成鋼錠成坯率較低，模塊合格格率僅有66.93％(鋼錠中氫含量＜1.50ppm；鋼錠中氫含量也是影響模塊合率的重要因素，氫含量越高，模塊合格率越低。)。
技術實現思路
本專利技術開發一種模具鋼大型模塊鍛件的熱加工方法，它是對“傳統的五火鍛造方法”的改進，鐓粗坯變形(鍛造)、中間坯拔長時，采用“寶塔定型、頭尾重壓”的方式，使鍛坯頭尾向外凸出，提高鋼錠成坯率2％以上；模塊成材時，采用“先扁后寬，波浪分鍛”的方式，提高和改善模塊的表面質量和冶金質量。本專利技術提供的一種模具鋼大型模塊鍛件的熱加工方法，其特征是采用“四火強化鍛造方法”，將傳統的“五火鍛造方法”中的“三火加熱，鍛坯爐外翻身”改成“寶塔定型、頭尾重壓”的鍛打方式，“四火中間坯拔長、五火成材”的二火鍛造方式，合并后改成“先扁后寬，波浪分鍛”的一火鍛造成材方式第一步，鋼錠一火加熱，鋼錠壓把鍛造(1)鋼錠加熱時，根據模具鋼的不同鋼種情況，按常規加熱工藝要求，控制冷鋼錠、熱鋼錠的入爐溫度，以及加熱溫度和保溫時間；(2)鍛壓機對鋼錠頭部進行壓把變形鍛造；第二步，鋼錠回爐二火加熱，鋼錠鐓粗變形(1)壓把后的鋼錠陰面向上，回加熱爐第二次加熱；(2)回爐加熱溫度及保溫時間，按模具鋼具體鋼種的常規工藝要求；(3)鍛壓機鍛打，使鋼錠變形鐓粗(見圖1-a)，鍛比1.5～2；第三步，鐓粗坯三火加熱，采用“寶塔定型”的鍛打方式將鐓粗鍛坯變形至“寶塔形”鍛坯(1)鐓粗坯回加熱爐第三次加熱；加熱時，將鐓粗坯翻轉90度回爐加熱，回爐加熱溫度及保溫時間，按模具鋼具體鋼種的常規工藝要求；(2)鍛壓機鍛打鐓粗鍛坯，變形過程是錠→方或/和扁方→扁；(3)以“寶塔定型”方式進行變形鍛打先在鐓粗坯表面輕壓1～3遍，使鋼錠鑄態組織破碎；再取鋼錠溫差較大的兩個面為模塊鍛件的扁面，以150～200mm的壓下量進行鍛壓，確保鍛件中心鍛透壓實，組織均勻化；當鋼錠尾部出現由于“鍛不透”所造成中心內凹時，馬上對鋼錠中段部位(與鋼錠頭部、尾部相對應的部位)進行鍛壓的方式，使其變形為“寶塔形鍛件(見圖1-b)”；第四步，將“寶塔形”鍛件回爐四火加熱，鍛打成合格模塊(1)鍛件陰面向上回爐加熱，回爐加熱溫度及保溫時間，按模具鋼具體鋼種的常規工藝要求；(2)以“頭尾重壓”的鍛打方式，使鍛件變成頭、尾外凸的B1×H1中間坯(見圖1-c1、圖1-c2)，B1＝B+150～250mm，H1＝H+150～250mm，B、H分別是成品模塊的寬度、厚度；也就是說，鍛件回爐取出后，馬上利用“高溫”結合大變形量，對“寶塔形鍛件”頭部、尾部進行重壓變形，使“寶塔形鍛件”的頭部、尾部變形遵循金屬最小阻力定律，達到頭、尾外凸，中心“鍛透”，頂面圓角較充實；(3)鍛件拔長時，先需輕壓1～3遍，待鋼錠鑄態組織破碎后，在不產生折迭的前提下，為確保鍛件中心鍛透壓實，組織均勻化，盡量加大壓下量，壓下量是150～200mm；(4)鍛件拔長和模塊成材過程中始終執行“先扁后寬”的操作方式，“先扁后寬”是指成材鍛造時，先扁部后寬部，分1～5次對鍛件變形，便于切除頭尾和校直，同時也可避免缺角；(5)模塊成材時，首先采用“波浪分鍛”的鍛造變形方式，將中間坯變成表面呈波浪形的B2×H2鍛件(見圖1-d1、圖1-d2)，B2＝B+80～150mm，H2＝H+120～200mm，使鍛件變形均勻，減少壓痕，確保成材表面質量；其次，取坯料X位置處連續階梯走扁，L1＝(0.6～0.8)×L，L1是坯料X位置的長度，L是坯料的長度，鍛壓過程中防止超寬，適時鍛壓寬部，當厚度＝H+80～100mm時，旋轉90度，利用寬展所形成圓弧切尾；最后，當寬度＝B+10～50mm、厚度＝H+10～30mm時，以小而均的變形量將鍛件鍛成表面平整的B×H成品規格(見圖1-e1、圖1-e2)；(6)鍛件調頭，以相同的“先扁后寬，波浪分鍛”方式，將鍛件頭部鍛成表面平整的B×H成品規格(見圖1-f)。和現有技術相比，本專利技術具有下列優點1、鍛件的頭部、尾部外凸，成品模塊成材率高。2、鍛件頂面圓角較充實、表面壓痕較少，成品模塊表面質量好。附圖說明圖1是模塊鍛件的變形示意圖具體實施方案某鋼鐵公司實施本專利技術專利，采用“四火強化鍛造方法”，在2000噸鍛壓機的鍛壓下，將13.2噸/錠重的熱作或塑料模具鋼電爐鋼錠(鋼錠中氫含量＜1.5ppm)鍛造成B×H＝(650～1350)mm×(200～550)mm的大型模塊，現以5CrNiMo熱作模具鋼錠(塑料模具鋼的加工塑性優于熱作模具鋼，能夠生產熱作模具鋼大型模塊的熱加工方法，完全能夠生產塑料模具鋼大型模塊，故以較難生產的5CrNiMo熱作模具鋼錠的生產為例。)鍛造成1000mm×300mm大型模塊的生產為例第一步，鋼錠一火加熱，鋼錠壓把鍛造(1)鋼錠加熱時，根據模具鋼的不同鋼種情況，按模具鋼的常規加熱工藝要求，控制冷鋼錠、熱鋼錠的入爐溫度、以及加熱溫度和保溫時間5CrNiMo冷鋼錠入爐溫度≤550℃、熱鋼錠入爐溫度650～750℃；加熱溫度1200～1220℃，保溫3.5～4.5小時；(2)鍛壓機對鋼錠頭部進行壓把變形鍛造；(3)壓把后的鋼錠陰面向上，回加熱爐第二次加熱；第二步，鋼錠回爐二火加熱，鋼錠鐓粗變形(1)回爐加熱溫度及保溫時間，按5CrNiMo模具鋼的常規工藝要求溫度1200～1220℃，保溫1.5～2.5小時；(2)鍛壓機鍛打，使鋼錠變形鐓粗(見圖1-a)，鍛比＝1.5～2；(3)鐓粗坯回加熱爐第三次加熱；第本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種模具鋼大型模塊鍛件的熱加工方法，其特征是采用“四火強化鍛造方法”，將傳統的“五火鍛造方法”中的“三火加熱，鍛坯爐外翻身”改成“寶塔定型、頭尾重壓”的鍛打方式，“四火中間坯拔長、五火成材”的二火鍛造方式，合并后改成“先扁后寬，波浪分鍛”的一火鍛造成材方式第一步，鋼錠一火加熱，鋼錠壓把鍛造(1)鋼錠加熱時，根據模具鋼的不同鋼種情況，按常規加熱工藝要求，控制冷鋼錠、熱鋼錠的入爐溫度，以及加熱溫度和保溫時間；(2)鍛壓機對鋼錠頭部進行壓把變形鍛造；第二步，鋼錠回爐二火加熱，鋼錠鐓粗變形(1)壓把后的鋼錠陰面向上，回加熱爐第二次加熱；(2)回爐加熱溫度及保溫時間，按模具鋼具體鋼種的常規工藝要求；(3)鍛壓機鍛打，使鋼錠變形鐓粗鍛比1.5～2；第三步，鐓粗坯三火加熱，采用“寶塔定型”的鍛打方式將鐓粗鍛坯變形至“寶塔形”鍛坯(1)鐓粗坯回加熱爐第三次加熱；加熱時，將鐓粗坯翻轉90度回爐加熱，回爐加熱溫度及保溫時間，按模具鋼具體鋼種的常規工藝要求；(2)鍛壓機鍛打鐓粗鍛坯，變形過程是錠→方或/和扁方→扁；(3)以“寶塔定型”方式進行變形鍛打先在鐓粗坯表面輕壓1～3遍；再取鋼錠溫差較大的兩個面為模塊鍛件的扁面，以150～200mm的壓下量進行鍛壓；當鋼錠尾部出現中心內凹時，馬上對鋼錠中段部位進行鍛...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊磊，
申請(專利權)人：寶鋼集團上海五鋼有限公司，
類型：發明
國別省市：