一种模具钢大型模块锻件的热加工方法技术

一种模具钢大型模块锻件的热加工方法，其特征是采用“四火强化锻造方法”，将传统的“五火锻造方法”中的“三火加热，锻坯炉外翻身”改成“宝塔定型、头尾重压”的锻打方式，“四火中间坯拔长、五火成材”的二火锻造方式，合并后改成“先扁后宽，波浪分锻”的一火锻造成材方式：　　　　第一步，钢锭一火加热，钢锭压把锻造：（１）钢锭加热时，根据模具钢的不同钢种情况，按常规加热工艺要求，控制冷钢锭、热钢锭的入炉温度，以及加热温度和保温时间；（２）锻压机对钢锭头部进行压把变形锻造；　　　　第二步，钢锭回炉二火加热，钢锭镦粗变形：（１）压把后的钢锭阴面向上，回加热炉第二次加热；（２）回炉加热温度及保温时间，按模具钢具体钢种的常规工艺要求；（３）锻压机锻打，使钢锭变形镦粗锻比１．５～２；　　　　第三步，镦粗坯三火加热，采用“宝塔定型”的锻打方式将镦粗锻坯变形至“宝塔形”锻坯：（１）镦粗坯回加热炉第三次加热；加热时，将镦粗坯翻转９０度回炉加热，回炉加热温度及保温时间，按模具钢具体钢种的常规工艺要求；（２）锻压机锻打镦粗锻坯，变形过程是：锭→方或／和扁方→扁；（３）以“宝塔定型”方式进行变形锻打：先在镦粗坯表面轻压１～３遍；再取钢锭温差较大的两个面为模块锻件的扁面，以１５０～２００ｍｍ的压下量进行锻压；当钢锭尾部出现中心内凹时，马上对钢锭中段部位进行锻压，使其变形为“宝塔形锻件”；　　　　第四步，将“宝塔形”锻件回炉四火加热，锻打成合格模块：（１）锻件阴面向上回炉加热，回炉加热温度及保温时间，按模具钢具体钢种的常规工艺要求；（２）以“头尾重压”的锻打方式，使锻件变成头、尾外凸的Ｂ１×Ｈ１中间坯，Ｂ１＝Ｂ＋１５０～２５０ｍｍ，Ｈ１＝Ｈ＋１５０～２５０ｍｍ，Ｂ、Ｈ分别是成品模块的宽度、厚度；（３）锻件拔长时，先需轻压１～３遍，再尽量加大压下量，压下量是１５０～２００ｍｍ；（４）锻件拔长和模块成材过程中始终执行“先扁后宽”的操作方式，“先扁后宽”是指成材锻造时，先扁部后宽部，分１～５次对锻件变形；（５）模块成材时，首先采用“波浪分锻”的锻造变形方式，将中间坯变成表面呈波浪形的Ｂ２×Ｈ２锻件，Ｂ２＝Ｂ＋８０～１５０ｍｍ，Ｈ２＝Ｈ＋１２０～２００ｍｍ；其次，取坯料Ｘ位置处连续阶梯走扁，Ｌ１＝（０．６～０．８）×Ｌ，Ｌ１是坯料Ｘ位置的长度，Ｌ是坯料的长度，锻压过程中防止超宽，适时锻压宽部，当厚度＝Ｈ＋８０～１００ｍｍ时，旋转９０度，利用宽展所形成圆弧切尾；最后，当宽度＝Ｂ＋１０～５０ｍｍ、厚度＝Ｈ＋１０～３０ｍｍ时，以小而均的变形量将锻件锻成表面平整的Ｂ×Ｈ成品规格；（６）锻件调头，以相同的“先扁后宽，波浪分锻”方式，将锻件头部锻成表面平整的Ｂ×Ｈ成品规格。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及冶金行业模具钢的热加工成型方法，尤其是指模具钢模块锻件的热加工成型方法。
技术介绍
模具钢是特殊的合金钢，一般可分为冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具用钢三大类。热作模具钢主要用于制造在高温状态下对金属进行热加工用的模具，如热锻模具(5CrNiMo等锻压模块用低合金热作模具钢；5CrNiMo模具钢是传统常用的热锻模具钢，其韧性高，承受冲击性能好，淬透性强，且具有一定的热疲劳抗力，广泛用于制造形状复杂，冲击负荷大，要求高强度和较高韧性的中大型模块锻件)、热挤压模具、压铸模具、热剪切模具等。塑料模具用钢主要用于生产批量较大、模具尺寸较大、形状复杂、尺寸精度及表面粗糙度要求较高的塑料成形模具或模架。因此，制造模块锻件的模具钢，通常包括塑料模具用钢以及热作模具钢中的5CrNiMo等热锻模具用钢。从模块重量来看，采用模具钢生产的模块锻件可分为大型模块(单重5吨以上)、中小型模块(单重5吨以下)。大型模块由于重量大、体积大，因此钢锭的加热、锻造难度也大。目前，采用模具钢钢锭生产大型模块时，大都采用“传统的五火锻造方法”，其特点是钢锭一火(钢锭第一次进加热炉升温保温，后面略)加热后，锻压机对钢锭头部压把锻造；压把钢锭二火加热后，锻压机对钢锭进行镦粗变形锻造；镦粗坯三火加热后，镦粗坯出加热炉翻身(钢锭重量大、体积大，镦粗坯加热阴阳面温差很大)；翻过身的镦粗坯四火加热后，锻压机将镦粗坯变形(锻造)成方形或扁形锻坯，再将锻坯拔长至中间坯(中间坯尾部呈弯曲状)；中间坯五火加热，锻压机扁向、宽向均匀压下中间坯，根据用户的规格(尺寸)要求，使中间坯成为合格的模块成品。该锻造工艺的不足之处在于锻坯拔长至中间坯时，由于锻坯截面大，变形渗透困难，使锻坯头、尾部的中心内凹，造成钢锭成坯率较低，模块合格格率仅有66.93％(钢锭中氢含量＜1.50ppm；钢锭中氢含量也是影响模块合率的重要因素，氢含量越高，模块合格率越低。)。
技术实现思路
本专利技术开发一种模具钢大型模块锻件的热加工方法，它是对“传统的五火锻造方法”的改进，镦粗坯变形(锻造)、中间坯拔长时，采用“宝塔定型、头尾重压”的方式，使锻坯头尾向外凸出，提高钢锭成坯率2％以上；模块成材时，采用“先扁后宽，波浪分锻”的方式，提高和改善模块的表面质量和冶金质量。本专利技术提供的一种模具钢大型模块锻件的热加工方法，其特征是采用“四火强化锻造方法”，将传统的“五火锻造方法”中的“三火加热，锻坯炉外翻身”改成“宝塔定型、头尾重压”的锻打方式，“四火中间坯拔长、五火成材”的二火锻造方式，合并后改成“先扁后宽，波浪分锻”的一火锻造成材方式第一步，钢锭一火加热，钢锭压把锻造(1)钢锭加热时，根据模具钢的不同钢种情况，按常规加热工艺要求，控制冷钢锭、热钢锭的入炉温度，以及加热温度和保温时间；(2)锻压机对钢锭头部进行压把变形锻造；第二步，钢锭回炉二火加热，钢锭镦粗变形(1)压把后的钢锭阴面向上，回加热炉第二次加热；(2)回炉加热温度及保温时间，按模具钢具体钢种的常规工艺要求；(3)锻压机锻打，使钢锭变形镦粗(见图1-a)，锻比1.5～2；第三步，镦粗坯三火加热，采用“宝塔定型”的锻打方式将镦粗锻坯变形至“宝塔形”锻坯(1)镦粗坯回加热炉第三次加热；加热时，将镦粗坯翻转90度回炉加热，回炉加热温度及保温时间，按模具钢具体钢种的常规工艺要求；(2)锻压机锻打镦粗锻坯，变形过程是锭→方或/和扁方→扁；(3)以“宝塔定型”方式进行变形锻打先在镦粗坯表面轻压1～3遍，使钢锭铸态组织破碎；再取钢锭温差较大的两个面为模块锻件的扁面，以150～200mm的压下量进行锻压，确保锻件中心锻透压实，组织均匀化；当钢锭尾部出现由于“锻不透”所造成中心内凹时，马上对钢锭中段部位(与钢锭头部、尾部相对应的部位)进行锻压的方式，使其变形为“宝塔形锻件(见图1-b)”；第四步，将“宝塔形”锻件回炉四火加热，锻打成合格模块(1)锻件阴面向上回炉加热，回炉加热温度及保温时间，按模具钢具体钢种的常规工艺要求；(2)以“头尾重压”的锻打方式，使锻件变成头、尾外凸的B1×H1中间坯(见图1-c1、图1-c2)，B1＝B+150～250mm，H1＝H+150～250mm，B、H分别是成品模块的宽度、厚度；也就是说，锻件回炉取出后，马上利用“高温”结合大变形量，对“宝塔形锻件”头部、尾部进行重压变形，使“宝塔形锻件”的头部、尾部变形遵循金属最小阻力定律，达到头、尾外凸，中心“锻透”，顶面圆角较充实；(3)锻件拔长时，先需轻压1～3遍，待钢锭铸态组织破碎后，在不产生折迭的前提下，为确保锻件中心锻透压实，组织均匀化，尽量加大压下量，压下量是150～200mm；(4)锻件拔长和模块成材过程中始终执行“先扁后宽”的操作方式，“先扁后宽”是指成材锻造时，先扁部后宽部，分1～5次对锻件变形，便于切除头尾和校直，同时也可避免缺角；(5)模块成材时，首先采用“波浪分锻”的锻造变形方式，将中间坯变成表面呈波浪形的B2×H2锻件(见图1-d1、图1-d2)，B2＝B+80～150mm，H2＝H+120～200mm，使锻件变形均匀，减少压痕，确保成材表面质量；其次，取坯料X位置处连续阶梯走扁，L1＝(0.6～0.8)×L，L1是坯料X位置的长度，L是坯料的长度，锻压过程中防止超宽，适时锻压宽部，当厚度＝H+80～100mm时，旋转90度，利用宽展所形成圆弧切尾；最后，当宽度＝B+10～50mm、厚度＝H+10～30mm时，以小而均的变形量将锻件锻成表面平整的B×H成品规格(见图1-e1、图1-e2)；(6)锻件调头，以相同的“先扁后宽，波浪分锻”方式，将锻件头部锻成表面平整的B×H成品规格(见图1-f)。和现有技术相比，本专利技术具有下列优点1、锻件的头部、尾部外凸，成品模块成材率高。2、锻件顶面圆角较充实、表面压痕较少，成品模块表面质量好。附图说明图1是模块锻件的变形示意图具体实施方案某钢铁公司实施本专利技术专利，采用“四火强化锻造方法”，在2000吨锻压机的锻压下，将13.2吨/锭重的热作或塑料模具钢电炉钢锭(钢锭中氢含量＜1.5ppm)锻造成B×H＝(650～1350)mm×(200～550)mm的大型模块，现以5CrNiMo热作模具钢锭(塑料模具钢的加工塑性优于热作模具钢，能够生产热作模具钢大型模块的热加工方法，完全能够生产塑料模具钢大型模块，故以较难生产的5CrNiMo热作模具钢锭的生产为例。)锻造成1000mm×300mm大型模块的生产为例第一步，钢锭一火加热，钢锭压把锻造(1)钢锭加热时，根据模具钢的不同钢种情况，按模具钢的常规加热工艺要求，控制冷钢锭、热钢锭的入炉温度、以及加热温度和保温时间5CrNiMo冷钢锭入炉温度≤550℃、热钢锭入炉温度650～750℃；加热温度1200～1220℃，保温3.5～4.5小时；(2)锻压机对钢锭头部进行压把变形锻造；(3)压把后的钢锭阴面向上，回加热炉第二次加热；第二步，钢锭回炉二火加热，钢锭镦粗变形(1)回炉加热温度及保温时间，按5CrNiMo模具钢的常规工艺要求温度1200～1220℃，保温1.5～2.5小时；(2)锻压机锻打，使钢锭变形镦粗(见图1-a)，锻比＝1.5～2；(3)镦粗坯回加热炉第三次加热；第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模具钢大型模块锻件的热加工方法，其特征是采用“四火强化锻造方法”，将传统的“五火锻造方法”中的“三火加热，锻坯炉外翻身”改成“宝塔定型、头尾重压”的锻打方式，“四火中间坯拔长、五火成材”的二火锻造方式，合并后改成“先扁后宽，波浪分锻”的一火锻造成材方式第一步，钢锭一火加热，钢锭压把锻造(1)钢锭加热时，根据模具钢的不同钢种情况，按常规加热工艺要求，控制冷钢锭、热钢锭的入炉温度，以及加热温度和保温时间；(2)锻压机对钢锭头部进行压把变形锻造；第二步，钢锭回炉二火加热，钢锭镦粗变形(1)压把后的钢锭阴面向上，回加热炉第二次加热；(2)回炉加热温度及保温时间，按模具钢具体钢种的常规工艺要求；(3)锻压机锻打，使钢锭变形镦粗锻比1.5～2；第三步，镦粗坯三火加热，采用“宝塔定型”的锻打方式将镦粗锻坯变形至“宝塔形”锻坯(1)镦粗坯回加热炉第三次加热；加热时，将镦粗坯翻转90度回炉加热，回炉加热温度及保温时间，按模具钢具体钢种的常规工艺要求；(2)锻压机锻打镦粗锻坯，变形过程是锭→方或/和扁方→扁；(3)以“宝塔定型”方式进行变形锻打先在镦粗坯表面轻压1～3遍；再取钢锭温差较大的两个面为模块锻件的扁面，以150～200mm的压下量进行锻压；当钢锭尾部出现中心内凹时，马上对钢锭中段部位进行锻...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨磊，
申请(专利权)人：宝钢集团上海五钢有限公司，
类型：发明
国别省市：