用连铸坯塑性成形大尺寸轴承、齿轮钢的工艺方法技术

本发明专利技术公开了一种用连铸坯塑性成形大尺寸轴承、齿轮钢的工艺，所述的工艺即是用空心冲头锻压去除连铸坯中心缺陷和对通过锻件尺寸、鐓粗比、扩孔比、环厚限制条件，提供合格的环件毛坯料来保证供碾环机轧制后使大轴承、大齿轮圈的合格的操作工艺；本发明专利技术所用同材料连铸坯比钢锭价格低，每吨价格要低600～1000元；同时本发明专利技术选用的连铸坯比钢锭成材或锻件利用率高，连铸坯成材或锻件的利用率约90%～92%；钢锭成材或锻件的利用率约72%～75%，在生产工艺过程中减少一火次能源费和工费；提高了产品的尺寸精度和企业的生产效率。

Process for forming large size bearing and gear steel by continuous casting blank

The invention discloses a forming process of large size bearings, gear steel for continuous casting billet of plastic, the process is to remove the centerline defects and by forging, upsetting ratio, hole ratio, ring thickness limitation, with hollow punch forging provide ring blank qualified to ensure that the operation process of qualified bearings, large gear ring for ring rolling mill; the invention with continuous casting ingot than the low price, the price per ton lower 600 ~ 1000 yuan; at the same time, the invention adopts continuous casting or forging the timber utilization rate is high than the steel ingot, billet by forging or rolling rate about 90% to 92%; the use of timber or steel ingot forging rate of about 72% ~ 75%, reduce energy costs and fire costs in the production process; improve the dimensional precision and the production efficiency of enterprises.

【技术实现步骤摘要】
用连铸坯塑性成形大尺寸轴承、齿轮钢的工艺方法
本专利技术涉及钢的塑性成形工艺，具体涉及一种用连铸坯塑性成形大尺寸轴承、齿轮钢的工艺方法。
技术介绍
近年来随着冶炼技术的发展和市场竞争激烈的程度，连铸坯的应用也越来越广，连铸坯与钢锭比较，连铸坯材料利用率高，碾环机轧制的环件的工件截面形状更接近成品，比自由锻提高20%左右。但连铸坯比钢锭具有较发达的柱状晶组织，并有较小的树枝晶间距，柱状晶组织其晶体具有明显的方向性，加工性能差，易导致中心偏析、中心疏松和中心裂纹等缺陷，所以在连铸坯凝固过程中，应尽可能遏制柱状晶区的发展，促使等轴晶区的扩大。国内于1999年开始生产轴承钢、碳素工具钢等高碳的特殊钢和齿轮钢。虽然连铸钢的表面质量较模铸钢有了很大改善，但随其截面越做越大，中心缺陷绝对值也越大，因高碳钢固液二箱区较其它钢种宽，在连铸坯的凝固过程中由于选分结晶和凝固收缩导致富集溶质的钢液向中心的宏观流动而引起中心偏析，同时由于枝晶“搭桥”，下部钢液在凝固收缩过程中得不到上部钢液的补充，形成残余缩孔和中心疏松等缺陷，试验￠500低倍轴承钢GCr15SiMn，中心疏松、中心缩孔、中心裂纹基本必有一到二个缺陷指标较高，如图5、6、7所示，最高达到4级。图5测得数据：图6测得数据：图7测得数据：有图5、6、7所示可以知道，锻造压机在这里主要是提供基本无大的缺陷冲孔件，按需要环件的坯料重量由锯床下料—加热—鐓粗—冲孔，锻造过程主要是破碎铸造组织、提高致密度、锻造成型、降低或消除凝固过程的偏析缺陷，提高致密度，但目前锻造提供的环坯都是用实芯冲的坯料给碾环机轧制的，对于轴承钢、齿轮钢的≥￠380连铸坯，当低倍中心缩孔、裂纹等级≥1-2.5级的，其铸态组织中心缺陷关靠前道压机拔长、鐓粗、实芯冲头冲孔和后道碾环机轧制是无法解决的。目前用户对轴承环、齿轮环的产品质量要求越来越严，提出的探伤标准高，许多需要通过（相当）JB/T5000·15-2007Ⅱ、Ⅲ级探伤标准和GB/T6402-2008Ⅲ、Ⅳ级探伤标准，还有的产品到精加工后，技术要求渗透或磁痕需按JB/T5000-2007≤Ⅲ级标准，内圈就很难通过PT或MT，这主要是锻造出环坯时，由于连铸坯截面尺寸越大其中心缺陷也越大，当成形后，靠内径边缘缺陷没有锻合或去除则探伤就通不过，通常在压机锻造出坯时用的是实芯冲头冲孔，没有把最严重的缺陷料去除而造成。大轴承环、齿轮环超声波探伤不合格一般都是有碾环机轧制成品，通常是“锻比”严重不足甚至是“铸件”而不是锻件，这种“锻件”整体除靠近内外壁部位的其它部位内部组织疏松、晶粒粗大。现在环件轧制一般都参与径轴向轧制，使环件发生形变的力除了来自径向的挤压力，还有来自轴向压力，克服了径向轧制的一些缺陷。1）其成型过程是局部加压连续小变形的积累，工件与工具的接触面积小，使小吨位设备可加工大的无接缝环件，扩大了环件的加工范围；如图1所示的碾环机工作图。2）材料利用率高，环件轧制的工件截面形状更接近成品，比自由锻提高20%以上。3）劳动条件好、生产率高。4）生产成本低，环件轧制与自由锻相比（簿壁圈），材料消耗低40%左右。成本降低40%左右，直径4.5米以上的大型环件基本都采用环件轧制工艺生产。由于有这么多长处，轧环生产量非常大，但环的壁厚中心还时常超声波探伤不合格，其主要缺少考虑锻透条件，扩孔比小，为了锻造操作方便和节约材料往往用小实芯冲头冲孔和小芯辊轧制，第二放大了可轧制的壁厚，因为轧环是连续小变形的积累，工件与工具的接触面积小，锻透条件就差，因此，厚壁类环中间就会出现疏松、晶粒粗大等，使超声波探伤不合格；如图2所示的环件锻透图。环件轧制基本工作条件：1）咬入条件：通过增大摩擦来改善咬入条件，并且随着环件半径增大，越易咬入。2）锻透条件是塑性区穿透环件壁厚，环件产生壁厚减小，直径扩大的塑性变形，环件锻透条件是环件轧制变形的充分条件。所以在条件允许下，应该用大芯辊和导向辊轧制同时轧制力越大越好。由于碾环机由以上的设备和轧制的特点，对原始来料质量要求较高，如果，来料内壁还存在剩余连铸中心缺陷且被氧化，碾环机/轧制后变成了氧化夹杂物或夹杂裂纹，使产品在做内壁PT或MT探伤就会不合格。
技术实现思路
针对上述存在的问题，本专利技术提供一种用连铸坯塑性成形大尺寸轴承、齿轮及各环类钢的工艺方法。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种用连铸坯塑性成形大尺寸轴承、齿轮钢的工艺，所述的用连铸坯塑性成形大尺寸轴承、齿轮钢的工艺即是用空芯冲头锻压去除连铸坯中心缺陷和对通过锻件尺寸、鐓粗比、扩孔比、环厚限制条件，提供合格的环件毛坯料来保证供碾环机轧制后使大轴承、大齿轮圈的合格的操作工艺，所述的工艺包括按需要环件的重量由锯床下料—加热—压机鐓粗—冲孔—压机平整—加热—碾环机轧环--第一热处理—粗加工—质量检查—调质，所述的具体的工艺步骤如下：1）按订货图放调质余量图，如果订货图已经是调质图或无调质需求可不放调制余量图；2）在调质图上放锻造余量图；3）根据锻造余量图计算出锻件重量；G锻重=（D2-d2）*6.165*H高；4）通过计算得出毛坯重量=（锻件重量+芯料重量）/（0.96～0.98）；经过按两火次操作后，操作完成；5）按毛坯重量由锯床下料，做好坯料缺陷大的一端标记；6）由缺陷标记的面朝上装炉，坯料加热，按钢种加热温度取上限；7）坯料直接从加热炉取出，标记面朝上，压机鐓粗，鐓粗比=H0/H1≥2.5；8）选择空心冲头进行冲孔操作，有缺陷标记的面朝上，当冲孔时缺陷芯料挤进孔中去除，如图4所示的空心冲头操作原理简图；9）通过压机平整冲孔坯料表面；10）对冲孔坯料进行加热；11）碾环机轧制，轧制过程中，满足扩孔比=（D0-d0）/(D-d)≥2；12）碾环机的操作过程中，通过人工机械操作，保证产品的参数满足限定的性能参数：13）碾环后的热处理正火+回火；14）上立车，进行产品的粗加工；15）质量检查：外观检查、尺寸检查、超声波检测；16）调质；17）精加工后表面PT或MT检测。本专利技术所述的用空芯冲头冲孔的步骤中，根据镦粗截面面积的实际大小选择不同大小的空芯冲头，所述空芯冲头的截面直径与鐓粗截面面积的大小成正比。本专利技术所述的工艺过程中：在针对大圆连铸坯≥￠380mm易产生中心裂纹、缩孔1-2.5级的钢种，锻造环坯选择使用≥￠300mm的空芯冲头。本专利技术所述的碾环机压制过程中，其锻件尺寸、高径比、鐓粗比、扩孔比的规定下表所示：在保证产品满足超声波探伤合格的同时，又可以减少产品的拔长火次数。以前锻造出环坯时，通常为节约几十公斤料用实芯冲头冲孔，但最终环件在无损检测时而报废。主要是由于连铸坯截面尺寸越大其中心缺陷也越大，当成形后，靠内径边缘缺陷没有锻合或去除则探伤就通不过。注：此表(D外—d内)/2≤180mm、D外/d内≥9为保证碾环机传透力效果。H坯/D坯≤2,5为镦粗时防止镦歪和双鼓形。镦粗比≥2.5为了有效地锻合内部缺陷、打碎枝晶；取空芯冲头≥￠300为有效去除中心裂纹、缩孔、扩孔比≥2为有效锻透壁厚。本专利技术所述的碾环机压制过程中，当轴承、齿轮圈等环类件锻件壁厚尺寸（D外-d内）/2＞180，且产品需要超声波探伤的，标准相当按GB/T6402—2008Ⅲ级以上JB/T5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用连铸坯塑性成形大尺寸轴承、齿轮钢的工艺，其特征在于，所述的用连铸坯塑性成形大尺寸轴承、齿轮钢的工艺即是用空芯冲头锻压去除连铸坯中心缺陷和对通过锻件尺寸、鐓粗比、扩孔比、环厚限制条件，提供合格的环件毛坯料来保证供碾环机轧制后使大轴承、大齿轮圈的合格的操作工艺，所述的工艺包括按需要环件的重量由锯床下料—加热—压机鐓粗—冲孔—压机平整—加热—碾环机轧环‑‑第一热处理—粗加工—质量检查—调质—精加工，具体的工艺步骤如下：1）按订货图放调质余量图，如果订货图已经是调质图或无调质需求，不放调制余量图；2）在调质图上放锻造余量图；3）根据锻造余量图计算出锻件重量；G锻重=（D

【技术特征摘要】
1.一种用连铸坯塑性成形大尺寸轴承、齿轮钢的工艺，其特征在于，所述的用连铸坯塑性成形大尺寸轴承、齿轮钢的工艺即是用空芯冲头锻压去除连铸坯中心缺陷和对通过锻件尺寸、鐓粗比、扩孔比、环厚限制条件，提供合格的环件毛坯料来保证供碾环机轧制后使大轴承、大齿轮圈的合格的操作工艺，所述的工艺包括按需要环件的重量由锯床下料—加热—压机鐓粗—冲孔—压机平整—加热—碾环机轧环--第一热处理—粗加工—质量检查—调质—精加工，具体的工艺步骤如下：1）按订货图放调质余量图，如果订货图已经是调质图或无调质需求，不放调制余量图；2）在调质图上放锻造余量图；3）根据锻造余量图计算出锻件重量；G锻重=（D2-d2）*6.165*H高；4）通过计算得出毛坯重量=（锻件重量+芯料重量）/（0.96～0.98）；按两火次操作完成；5）按毛坯重量由锯床下料，做好坯料缺陷大的一端标记；6）由缺陷标记的面朝上装炉，坯料加热，按钢种加热温度取上限；7）坯料直接从加热炉取出，标记面朝上，压机鐓粗，鐓粗比=H0/H1≥2.5；8）选择空芯冲头进行冲孔操作，有缺陷标记的面朝上，使冲孔时缺陷芯料挤进孔中去除；9）通过压机平整冲孔坯料表面；10）对冲孔坯料进行加热；11）碾环机轧制，轧制过程中，满足扩孔比：（D0-d0）/(D-d)≥2；12）碾环机的操作过程中，通过人工机械操作，保证产品的参数满足限定的性能参数；13）碾环后的热处理，正火+回火；14）上立车，进行产品的粗加工；15）质量检查：外观检查、尺寸检查、超声波检测；16）调质；17）精加工后表面PT或MT检测；其中，D表示放好余量锻件外径，d表示放好余量锻件内径，H高表示放好余量锻件高度，D0表示冲孔坯料外径，d0表示冲孔坯料内径，H0表示下料件高度，H1表示镦粗后坯料高度。2.根据权利要求1所述的用连铸坯塑性成形大尺寸轴承、齿轮钢的工艺，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：许民，高辉，
申请(专利权)人：江苏联峰能源装备有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32