一种制取CrNiMo合金钢锻圆的黑皮调质工艺方法技术

一种制取CrNiMo合金钢锻圆的黑皮调质工艺方法，属于合金钢锻圆生产技术领域，其特征是将钢坯分段升温加热至1180～1220℃，在1210～800℃的范围内锻造加工，锻后埋砂缓冷，在升温至850±20℃温度下油中淬火，600～660℃温度下回火，然后炉内冷却至300℃，再出炉空冷。本发明专利技术实现了直径300mm以上锻圆锻后不车光，黑皮状态下直接进行调质处理的新工艺，可保证钢坯不开裂，使得合金钢锻圆的成材率明显提高。

A Black Skin Tempering Process for Making CrNiMo Alloy Steel Forging Round

A black skin conditioning process for making CrNiMo alloy steel forging circle belongs to the technical field of alloy steel forging circle production. Its characteristics are that the billet is heated to 1180-1220 C in stages, forged in the range of 1210-800 C, buried sand is cooled slowly after forging, quenched in oil at the temperature of 850+20 C, tempered at 600-660 C, then cooled to 300 C in the furnace, and then air-cooled out of the furnace. \u3002 The invention realizes a new technology of direct quenching and tempering under black skin condition after round forging with a diameter of more than 300 mm, which can ensure that the billet does not crack, and the yield of alloy steel forged round is obviously improved.

【技术实现步骤摘要】
一种制取CrNiMo合金钢锻圆的黑皮调质工艺方法
本专利技术属于合金钢锻圆生产
，具体为一种制取CrNiMo合金钢锻圆的黑皮调质工艺方法。
技术介绍
合金钢，特别是具有良好综合力学性能的合金钢，是装备制造业生产中急需的原材料之一，广泛应用于大型港口起重机、海上大型浮吊船、海上石油钻井平台的爬升齿轮，石油开采设备用的泥浆阀块，各种重载传动轴等，但是其制造过程中仍存在较多问题，例如CrNiMo合金钢锻圆，该种钢种属于裂纹敏感类高档合金钢钢种，特别是直径超过300mm以上的大直径CrNiMo合金钢锻圆，在对其进行最后的调质处理时，由其制造出的锻圆表面缺陷处极易产生开裂，导致材料受损甚至报废，所以通常需要在调质处理之前，对锻圆表面进行车削加工，消除表面缺陷或微小裂纹，当锻圆表面车光之后才能进行后续工序，如此作业不仅增加了锻圆的生产周期，提高了加工成本，更重要的是由于车削扒皮降低了锻圆的成材率，如果锻圆经锻造后的椭圆度较大，其因车削工艺造成的成材率将降低的更多，可能超过10％，因此严重降低了生产厂家的经济效益。
技术实现思路
本专利技术目的在于要采取一种合理的生产工艺制造这种大直径的CrNiMo合金钢锻圆，其生产的工艺路线为钢锭加热、锻造、调质热处理等，省去车光工艺，以便获得更多的综合效益。为了实现上述的专利技术目的，本项专利技术对于现有工艺进行改进，适应免去车光工艺的要求，专利技术并在此公开此项方法。具体内容如下：一种制取CrNiMo合金钢锻圆的黑皮调质工艺方法，其特征是按照如下方法进行操作：1)加热升温，将钢锭加热至600～750℃，保温1.5～3.5小时，然后加热至800～850℃，保温0.5～2.5小时，再加热至可锻的1180～1220℃，保温3～6.5小时，使钢锭的表面及内部温度基本一致，奥氏体达到均匀化，然后开始锻压；2)锻造加工，将完成加热升温的钢锭吊运至锻压机后开始锻压，先将其锻为方形，后压其棱，最后压为圆形，控制锻压比在3:1～4:1，控制锻造温度在1210～800℃的范围之内；3)去除氧化铁皮，在热锻过程中，氧化铁附着在被锻造的红热锻坯表面，呈斑块状或点片状，在锻造压力作用下会导致红钢表面出现凹坑，甚至产生微裂纹；同时，未除去的位于钢材表面的氧化铁皮，在后续热处理过程中，会降低热传导，影响热处理的均匀性。本专利技术利用事先设计好的锻圆氧化铁清扫机，在锻造过程中，连续清除被锻压的红热锻坯表面的氧化铁，以此大幅提高被锻的红热锻坯表面质量，为后续热处理创造合适的条件；4)锻后缓冷，将锻造后获得的锻圆空冷20～50min后埋砂，在锻圆表面温度降至≤150℃时出砂；5)高温淬火，为减小锻圆工件的变形和开裂倾向，以油为介质对锻圆进行淬火处理，淬火时需要先将锻圆置于加热炉中加热到850±20℃，锻圆温度充分均匀后，放入油介质中进行淬火处理，锻圆置入前油介质的温度一般控制在60℃～80℃，淬火时间t＝30～60min，然后取出锻圆，在空气中自然空冷；6)高温回火，将锻圆置于回火炉中，控制回火炉的温度为600～660℃，回火时间t根据锻圆直径D确定，具体数值为t＝(2.0～2.5)(min/mm)×D(mm)，回火后锻圆在回火炉内冷却至300℃，再出炉空冷。特别的，这里所说的一种CrNiMo合金钢锻圆的黑皮调质工艺方法更适于直径超过300mm以上的大直径CrNiMo合金钢锻圆的加工制造。特别的，这里所说的CrNiMo合金钢的成分以Fe为基本元素，钢中其他元素按质量百分比计C＝0.37～0.44％，Si＝0.17～0.37％，Mn＝0.50～0.80％，P≤0.020％，S≤0.020％，Cr＝0.60～0.90％，Ni＝1.25～2.00％，Mo＝0.15～0.30％，V≤0.05％，Al＝0.020～0.050％。本项专利技术的优点在于：(1)设计和运用了新工装，即锻圆氧化铁清扫机，在线连续清除红钢表面的氧化铁皮，来提高锻圆表面光滑度、减少表面缺陷。(2)本专利技术实现了大直径锻圆锻后不车光，黑皮状态下直接进行调质处理的新工艺，可实现钢坯不开裂的目的，且工艺过程缩短，操作简化，可控性强，成品钢的成材率明显提高。(3)依据本项专利技术，直径达到300～600mm的大规格合金钢锻圆，可实现黑皮调质处理，并能完全满足客户技术性能要求。具体实施方式实施例之一以典型CrNiMo钢美国牌号SAE4340为例，该钢以Fe为基本元素，钢中其他元素按质量百分比计C＝0.38～0.43％，Si＝0.20～0.35％，Mn＝0.65～0.80％，P≤0.020％，S≤0.020％，Cr＝0.70～0.90％，Ni＝1.65～2.00％，Mo＝0.20～0.30％，V≤0.05％，Al＝0.020～0.050％。钢锭重量为20吨，钢锭截面平均当量直径为1110mm，对于上述钢种，采用本项专利技术进行锻造和热处理，生产直径600mm的锻圆。1)加热升温。将钢锭加热至750℃，保温3.5小时，然后加热至850℃，保温2.5小时，再加热至1220℃，然后保温6.5小时，使钢锭的表面及内部温度基本一致，然后开始锻压；2)锻压。钢锭吊运至锻压机后开始锻压，先将其锻为方形，后压其棱，最后压为圆形，控制锻压比在3.4：1，控制锻造温度在1210～800℃的范围之内；3)去除氧化铁。采用事先设计好的锻圆氧化铁清扫机，在锻造过程，连续清除红热锻坯表面的氧化铁，以此大幅提高被锻的红热锻坯表面质量，锻圆表面呈光滑形状。4)锻后缓冷。锻后空冷35min后埋砂，在135℃时出砂。5)高温淬火。为减小了工件的变形和开裂倾向，以油为介质对锻圆进行淬火处理，淬火时先将锻圆的整体温度提高到850℃，然后出炉，将锻圆放入油池中，油温70℃，在油中淬火时间t＝55min，然后自然空冷。6)高温回火。回火平均温度为640℃，时间为22小时，回火后炉内冷至300℃以下时，出炉空冷。大直径SAE4340锻圆黑皮调质后，最终性能满足抗拉强度为950Mpa，屈服强度为780Mpa，延伸率达到17％，面缩率为49％，+20℃时冲击功ISO-V为47J。而本专利技术实现了SAE4340大直径锻圆的黑皮调质，锻圆产品不会开裂，免切削，从而提高了成材率10％，节约能耗13％，缩短了生产周期。实施例之二中国牌号40CrNiMo钢，该钢以Fe为基本元素，钢中其他元素按质量百分比计C＝0.37～0.44％，Si＝0.17～0.37％，Mn＝0.50～0.80％，P≤0.020％，S≤0.020％，Cr＝0.60～0.90％，Ni＝1.25～1.65％，Mo＝0.15～0.25％，Al＝0.020～0.050％。钢锭重量为：13.4吨/支，钢锭截面平均当量直径为935mm，对于上述钢种，采用本项专利技术进行锻造和热处理，生产直径500mm的锻圆。即：1)加热升温。将钢锭加热至700℃，保温2.5小时，然后加热至850℃，保温2小时，再加热至1220℃，然后保温5.5小时，使钢锭的表面及内部温度基本一致，然后开始锻压。2)锻压成型。钢锭吊运至锻压机后开始锻压，先将其锻为方形，后压其棱，最后压为圆形，控制锻压比在3.49：1，控制锻造温度在1210～800℃的范围之内；3)去除氧化铁。采用事先设计好的锻圆氧化铁清扫机，在锻造过程本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制取CrNiMo合金钢锻圆的黑皮调质工艺方法，其特征是按照如下方法进行操作：1)加热升温，将钢锭加热至600～750℃，保温1.5～3.5小时，然后加热至800～850℃，保温0.5～2.5小时，再加热至可锻的1180～1220℃，保温3～6.5小时，使钢锭的表面及内部温度基本一致，奥氏体达到均匀化；2)锻造加工，将完成加热升温的钢锭吊运至锻压机后开始锻压，先将其锻为方形，后压其棱，最后压为圆形，控制锻压比在3:1～4:1，控制锻造温度在1210～800℃的范围之内；3)去除氧化铁皮，在热锻过程中，利用锻圆氧化铁清扫机连续清除被锻压的红热锻坯表面的氧化铁；4)锻后缓冷，将锻造后获得的锻圆空冷20～50min后埋砂，在锻圆表面温度降至≤150℃时出砂；5)高温淬火，将锻圆置于加热炉中加热到850±20℃，锻圆温度充分均匀后，放入油介质中进行淬火处理，锻圆置入前油介质的温度控制在60℃～80℃，淬火时间t＝30～60min，然后取出锻圆，在空气中自然空冷；6)高温回火，将锻圆置于回火炉中，控制回火炉的温度为600～660℃，回火时间t根据锻圆直径D确定，具体数值为t＝(2.0～2.5)(min/mm)×D(mm)，回火后锻圆在回火炉内冷却至300℃，再出炉空冷。...

【技术特征摘要】
1.一种制取CrNiMo合金钢锻圆的黑皮调质工艺方法，其特征是按照如下方法进行操作：1)加热升温，将钢锭加热至600～750℃，保温1.5～3.5小时，然后加热至800～850℃，保温0.5～2.5小时，再加热至可锻的1180～1220℃，保温3～6.5小时，使钢锭的表面及内部温度基本一致，奥氏体达到均匀化；2)锻造加工，将完成加热升温的钢锭吊运至锻压机后开始锻压，先将其锻为方形，后压其棱，最后压为圆形，控制锻压比在3:1～4:1，控制锻造温度在1210～800℃的范围之内；3)去除氧化铁皮，在热锻过程中，利用锻圆氧化铁清扫机连续清除被锻压的红热锻坯表面的氧化铁；4)锻后缓冷，将锻造后获得的锻圆空冷20～50min后埋砂，在锻圆表面温度降至≤150℃时出砂；5)高温淬火，将锻圆置于加热炉中加热到850±20℃，锻圆温度充分均匀后，放入油介质中进行淬火处理，锻圆置入前油介质的温度控制在60℃～80℃，淬火时间t＝30～...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘相华，徐国庆，杜光远，安赛前，
申请(专利权)人：东北大学无锡研究院，
类型：发明
国别省市：江苏,32