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一种锻造工具凸型锤头的使用方法

阅读：781发布：2024-02-16

专利汇可以提供一种锻造工具凸型锤头的使用方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开一种金属锻造工具凸型锤头的使用方法，目的用于锻制大型截面的圆钢或模块，提高模具钢材内部组织均匀性和力学性能实物水平；为实现上述目的本发明的技术方案是主要通过使用锻造工具凸型锤头大压下量改善内部组织，再利用镦粗盘、宽砧、剁刀和大平台等锻造工具，采用多火次多方向锻制大型截面的圆钢或模块，钢材经热处理后力学性能达标。本发明与现有技术相比具有下列优点：①减少多次反复镦粗造成的金属烧损，提高金属利用率1％～1.5％；②减少锻制过程生产火次，降低能源消耗(吨钢节约60立方米天然气 )；③利用凸型锤头加强对心部锻造变形，改善提高大型截面钢材心部机。，下面是一种锻造工具凸型锤头的使用方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种锻造工具凸型锤头的使用方法，其特征在于：主要通过使用锻造工具凸型锤头大压下量改善内部组织，再利用镦粗盘、宽砧、剁刀和大平台等锻造工具，采用多火次多方向锻制大型截面的圆钢或模块；
具体锻造方法大致分为三个步骤：
第一步，钢锭第一火次加热，钢锭压钳把锻造：①钢锭加热到保温温度，保温一段时间；
②锻压机对钢锭头部进行压钳把变形锻造；③终锻温度为不低于900℃；
第二步，钢锭返回加热炉第二火次加热，钢锭一次镦粗，一次拔长：①压钳把后的钢锭回加热炉第二次加热；②回炉加热到保温温度，保温时间为4h～5h；③钢锭立放于镦粗盘上进行一次镦粗，镦粗比不小于2；④镦粗后的锻坯进行一次拔长，其中拔长成大正方形坯为用于锻制圆钢，拔长成大矩形坯为用于锻制方钢模块；⑤终锻温度为不低于900℃；
第三步，锻坯回炉第三火次加热，成品锻造：将镦粗后的锻坯进行成品锻造，①上锤头使用宽砧，下锤头使用凸型锤头大压下量150mm～180mm，其中大正方形坯四面使用凸型锤头，大矩形坯两个宽面使用凸型锤头；②上锤头使用宽砧，下锤头使用大平台锻制坯料凹面；③上下锤头使用宽砧锻制成品钢材。
2.根据权利要求1所述一种锻造工具凸型锤头的使用方法，其特征在于：锻造铝挤压热作模具钢4Cr5MoSiV1，13吨锭型一支；
所述第一步，钢锭第一火次加热温度为1190℃，保温15h后锻压钳把，终锻温度为1050℃；
所述第二步，钢锭返回加热炉第二火次加热，回炉加热到保温温度1190℃，保温时间为
5h；钢锭立放于镦粗盘上进行一次镦粗，镦粗前钢锭高度1950mm，镦后锻坯高度960mm，镦粗比大于2；镦粗后的锻坯进行一次拔长，拔长成大正方形坯1300mm×1300mm；终锻温度为930℃；
所述第三步，锻坯返回加热炉第三火次加热到保温温度1190℃，保温时间为4h，①上锤头使用宽砧，下锤头使用凸型锤头锻制大正方形坯1300mm×1300mm，四面使用凸型锤头大压下量150mm；②上锤头使用宽砧，下锤头使用大平台锻制坯料凹面成大正方形坯1000mm×
1000mm；③上下锤头使用宽砧锻制成品Ф685mm钢材。
3.根据权利要求1所述一种锻造工具凸型锤头的使用方法，其特征在于：锻造铝挤压热作模具钢4Cr5MoSiV1，13吨锭型一支；
所述第一步，钢锭第一火次加热温度为1190℃，保温15h后锻压钳把，终锻温度为1060℃；
所述第二步，钢锭返回加热炉第二火次加热，回炉加热到保温温度1190℃，保温时间为
5h；钢锭立放于镦粗盘上进行一次镦粗，镦粗前钢锭高度1950mm，镦后锻坯高度960mm，镦粗比大于2；镦粗后的锻坯进行一次拔长，拔长成大正方形坯1300mm×1300mm；终锻温度为940℃；
所述第三步，锻坯返回加热炉第三火次加热到保温温度1190℃，保温时间为4h，①上锤头使用宽砧，下锤头使用凸型锤头锻制大正方形坯1300mm×1300mm，四面使用凸型锤头大压下量150mm；②上锤头使用宽砧，下锤头使用大平台锻制坯料凹面成大正方形坯1000mm×
1000mm；③上下锤头使用宽砧锻制成品Ф785mm钢材。
4.根据权利要求1所述一种锻造工具凸型锤头的使用方法，其特征在于：塑料模具钢
3Cr2MnNiMo,27t锭型一支；
所述第一步，钢锭第一火次加热温度为1210℃，保温10h后锻压钳把，终锻温度为1080℃；
所述第二步，钢锭返回加热炉第二火次加热，回炉加热到保温温度1210℃，保温时间为
5h，钢锭立放于镦粗盘上进行一次镦粗，镦粗前钢锭高度2650mm，镦后锻坯高度1300mm，镦粗比大于2；镦粗后的锻坯进行一次拔长，拔长成大矩形坯1200mm×1300mm，终锻温度为940℃；
所述第三步，钢坯返回加热炉三火次加热到保温温度1200℃，保温时间为4h，①上锤头使用宽砧，下锤头使用凸型锤头锻制大矩形坯1200mm×1300mm，两个宽面使用凸型锤头大压下量180mm；②上锤头使用宽砧，下锤头使用大平台锻制坯料凹面成大矩形坯850mm×
1300mm；③上下锤头使用宽砧锻制成品700mm+20/-0mm×1200mm+20/-0mm钢材。

说明书全文

一种锻造工具凸型锤头的使用方法

技术领域

[0001] 本发明属于金属锻造工艺，具体涉及一种锻造工具凸型锤头的使用方法，用于大型锻机生产大型特殊钢锻材。

背景技术

[0002] 模具钢是特殊的合金钢，用途很广，常用模具钢一般按照用途和工作条件分为三大类，即冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢。模具钢主要是添加碳、铬、钼、钨、钒、镍、锰和硅等化学元素以求达到钢材的一些特殊性能，但随着某些化学元素的加入，模具钢的加工塑性会不同程度的下降。对于直径大于100mm的圆钢和边长大于100mm的方钢通常采用锻造方法，通过增加变形量改善模具钢内部组织，以提高钢材性能。

[0003] 随着国民经济的飞速发展，模具钢向着大型化、复杂化、精密化和多规格方向发展，其中对大型截面且高性能的模具钢的市场需求目前已进入高速增长阶段；应用领域也在不断拓宽，如使用大型截面且要求高性能的铝挤压热作模具钢，制造航空航天和高速列车用大型铝型材；再如使用大型截面且要求高性能的预硬化塑料模具钢，制造大型客货汽车的保险杠和仪表盘。

[0004] 高的力学性能指标要求钢材具有均匀细小的内部组织，组织不均匀或粗大会降低钢的力学性能，国内外在锻制大型截面模具钢材时，一般采用多次反复镦粗拔长方法，以改善钢材内部组织、提高钢材性能,但是多次反复镦粗拔长造成的金属烧损，金属长时间加热提高能源消耗。

发明内容

[0005] 本发明公开一种金属锻造工具凸型锤头的使用方法，目的用于锻制大型截面的圆钢或模块，提高模具钢材内部组织均匀性和力学性能实物水平。

[0006] 为实现上述目的本发明的技术方案是主要通过使用锻造工具凸型锤头大压下量改善内部组织，再利用镦粗盘、宽砧、剁刀和大平台等锻造工具，采用多火次多方向锻制大型截面的圆钢或模块，钢材经热处理后力学性能达标。

[0007] 具体工艺步骤：

[0008] 1.炼钢工艺：

[0009] ①化学成分(％)：铝挤压热作模具钢4Cr5MoSiV1成分，见表1；塑料模具钢3Cr2MnNiMo成分,见表2；其余为Fe和不可避免的杂质。

[0010] 表1铝挤压热作模具钢4Cr5MoSiV1化学成分

[0011]

[0012] 表2塑料模具钢3Cr2MnNiMo化学成分

[0013]

[0014] ②采用UHP+LF+VD炼钢，控制VD出钢温度浇注钢锭，保证钢锭内部铸态组织。

[0015] 2.锻造工艺：采用多火次多方向锻造，使用锻造工具凸型锤头大压下量锻造，再利用镦粗盘、宽砧、剁刀和大平台等锻造工具，锻制大型截面的圆钢或模块，大致分为三个步骤：

[0016] 第一步，钢锭第一火次加热，钢锭压钳把锻造：①钢锭加热到保温温度，保温一段时间；②锻压机对钢锭头部进行压钳把变形锻造；③终锻温度为不低于900℃；

[0017] 第二步，钢锭回炉第二火次加热，钢锭一次镦粗，一次拔长：①压钳把后的钢锭回加热炉第二次加热；②回炉加热到保温温度，保温时间为4h～5h；③钢锭立放于镦粗盘上进行一次镦粗，镦粗比不小于2；④镦粗后的锻坯进行一次拔长，其中拔长成大正方形坯为用于锻制圆钢，拔长成大矩形坯为用于锻制方钢模块；⑤终锻温度为不低于900℃；

[0018] 第三步，锻坯回炉第三火次加热，成品锻造：将镦粗后的锻坯进行成品锻造，①上锤头使用宽砧，下锤头使用凸型锤头大压下量150mm～180mm，其中大正方形坯四面使用凸型锤头，大矩形坯两个宽面使用凸型锤头；②上锤头使用宽砧，下锤头使用大平台锻制坯料凹面；③上下锤头使用宽砧锻制成品钢材。

[0019] 3.成品材锻后红送热处理，消除锻造过程中产生的加工应力，改善硬度，改善切削加工性。

[0020] 4.成品材外形尺寸及力学性能指标

[0021] ①成品材尺寸范围：圆钢为Ф600mm～Ф800mm，模块为600mm～1000mm×900mm～1300mm；

[0022] ②力学性能：圆钢检验冲击韧性不小于170J；模块检验抗拉强度不小于1010MPa，屈服强度不小于870MPa，断后伸长率不小于13％；

[0023] ③实物料探伤水平达到SEP1921标准C/c级别。

[0024] 本发明与现有技术相比具有下列优点：

[0025] ①减少多次反复镦粗造成的金属烧损，提高金属利用率1％～1.5％；

[0026] ②减少锻制过程生产火次，降低能源消耗(吨钢节约60立方米天然气)；

[0027] ③利用凸型锤头加强对心部锻造变形，改善提高大型截面钢材心部机。械性能。附图说明

[0028] 图1是实施例1、实施例2上锤头使用宽砧，下锤头使用凸型锤头锻制大正方形坯，四面使用凸型锤头；

[0029] 图2是实施例1、实施例2上锤头使用宽砧，下锤头使用大平台锻制坯料凹面成大正方形坯；

[0030] 图3是实施例1、实施例2上下锤头使用宽砧锻制成品；

[0031] 图4是实施例3两个宽面使用凸型锤头；

[0032] 图5是实施例1大型截面的铝挤压模具圆钢实物照片；

[0033] 图6是实施例2大型截面的铝挤压模具圆钢实物照片；

[0034] 图7是实施例3大型截面的塑料模具钢模块实物照片；

[0035] 图8是大型截面的铝挤压模具圆钢力学性能检验取样位置图；

[0036] 图9是大型截面的热锻或塑料模具钢模块力学性能检验取样位置图。

具体实施方式

[0037] 结合附图和实施例进一步说明本发明。

[0038] 实施例1

[0039] 铝挤压热作模具钢4Cr5MoSiV1，成品尺寸外形为圆钢Ф685mm。

[0040] 1.冶炼：采用UHP+LF+VD炼钢，浇注13吨锭型一支，VD出钢温度1535℃,炉号:17203 120811；

[0041] 2.锻造：

[0042] 第一步，钢锭第一火次加热温度为1190℃，保温15h后锻压钳把，终锻温度为1050℃；

[0043] 第二步，钢锭返回加热炉第二火次加热，回炉加热到保温温度1190℃，保温时间为5h，钢锭立放于镦粗盘上进行一次镦粗，镦粗前钢锭高度1950mm，镦后锻坯高度960mm，镦粗比大于2，镦粗后的锻坯进行一次拔长，拔长成大正方形坯1300mm×1300mm，终锻温度为930℃；

[0044] 第三步，锻坯返回加热炉第三火次加热，回炉加热到保温温度1190℃，保温时间为4h，①上锤头使用宽砧，下锤头使用凸型锤头锻制大正方形坯1300mm×1300mm，四面使用凸型锤头大压下量150mm(如图1所示)；②上锤头使用宽砧，下锤头使用大平台锻制坯料凹面成大正方形坯1000mm×1000mm(如图2所示)；③上下锤头使用宽砧锻制成品Ф685mm钢材(如图3所示)。

[0045] 3.热处理：成品材锻后红送热处理，温度为830℃，消除锻造过程中产生的内应力，改善硬度，改善切削加工性。

[0046] 4.理化检验结果

[0047] ①铝挤压热作模具钢4Cr5MoSiV1规格Ф685mm圆钢化学成分

[0048] 表3化学成分检验结果

[0049]

[0050] ②表面检查合格；外形如图5所示，圆钢直径Ф688mm，长度3085mm。

[0051] ③学性能检验取样位置见图8，检验结果见表4；标准规定：硬度(HRC)[0052] 44～46，7mm×10mm试样冲击韧性值(J)不小于170；

[0053] 表4力学性能检验结果

[0054]

[0055] ④处理后的成品材按SEP1921超声波探伤，满足C/c级别，合格。

[0056] 实施例2

[0057] 铝挤压热作模具钢4Cr5MoSiV1，成品尺寸外形为圆钢Ф785mm。

[0058] 1.冶炼：采用UHP+LF+VD炼钢，浇注13t锭型一支，VD出钢温度1540℃,炉号:17203 110298；

[0059] 2.锻造：

[0060] 第一步，钢锭第一火次加热温度为1190℃，保温15h后锻压钳把，终锻温度为1060℃；

[0061] 第二步，钢锭返回加热炉第二火次加热，回炉加热到保温温度1190℃，保温时间为5h，钢锭立放于镦粗盘上进行一次镦粗，镦粗前钢锭高度1950mm，镦后锻坯高度950mm，镦粗比大于2，镦粗后的锻坯进行一次拔长，拔长成大正方形坯1300mm×1300mm，终锻温度为940℃；

[0062] 第三步，锻坯返回加热炉第三火次加热，回炉加热到保温温度1190℃，保温时间为4h，①上锤头使用宽砧，下锤头使用凸型锤头锻制大正方形坯1300mm×1300mm，四面使用凸型锤头大压下量150mm(如图1所示)；②上锤头使用宽砧，下锤头使用大平台锻制坯料凹面成大正方形坯1000mm×1000mm(如图2所示)；③上下锤头使用宽砧锻制成品Ф785mm钢材(如图3所示)。

[0063] 3.热处理：成品材锻后红送热处理，温度为830℃，消除锻造过程中产生的内应力，改善硬度，改善切削加工性。

[0064] 4.理化检验结果

[0065] ①铝挤压热作模具钢4Cr5MoSiV1规格Ф785mm圆钢化学成分结果见表5；

[0066] 表5化学成分检验结果

[0067]

[0068] ②表面检查合格，外形如图6所示，圆钢直径Ф787mm，长度2240mm；

[0069] ③学性能检验取样位置见图8，检验结果见表6，标准规定：硬度(HRC)44～46，7mm×10mm试样冲击韧性值(J)不小于170；

[0070] 表6检验结果

[0071]

[0072] ④处理后的成品材按SEP1921 超声波探伤，满足C/c级别，合格。

[0073] 实施例3

[0074] 塑料模具钢3Cr2MnNiMo,成品尺寸外形为700mm+20/-0mm×1200mm+20/-0mm大模块。

[0075] 1.冶炼：采用UHP+LF+VD炼钢，浇注27t锭型一支，VD出钢温度1548℃,炉号:17203 023295；

[0076] 2.锻造：

[0077] 第一步，钢锭第一火加热温度为1210℃，保温10h后锻压钳把，终锻温度为1080℃；

[0078] 第二步，钢锭返回加热炉第二火次加热，回炉加热到保温温度1210℃，保温时间为5h，钢锭立放于镦粗盘上进行一次镦粗，镦粗前钢锭高度2650mm，镦后锻坯高度1300mm，镦粗比大于2，镦粗后的锻坯进行一次拔长，拔长成大矩形坯1200mm×1300mm，终锻温度为940℃；

[0079] 第三步，钢坯返回加热炉三火次加热，回炉加热到保温温度1200℃，保温时间为4h，①上锤头使用宽砧，下锤头使用凸型锤头锻制大矩形坯1200mm×1300mm，两个宽面使用凸型锤头大压下量180mm(如图4所示)；②上锤头使用宽砧，下锤头使用大平台锻制坯料凹面成大矩形坯850mm×1300mm；③上下锤头使用宽砧锻制成品700mm+20/-0mm×1200mm+
20/-0mm钢材(如图6所示)。

[0080] 3.热处理：成品材锻后红送热处理，温度为880℃淬火+590℃回火，消除锻造过程中产生的内应力，预硬化硬度，改善切削加工性。

[0081] 4.理化检验结果

[0082] ①塑料模具钢3Cr2MnNiMo规格700mm×1200mm大模块成分检验结果见表7。

[0083] 表7化学成分检验结果

[0084]

[0085] 表面检查合格；外形如图7所示，外形厚度711mm，宽度1215mm，长度2590mm。

[0086] ①力学性能检验取样位置见图9，检验结果见表8，合格。

[0087] 表8

[0088]

[0089] ④热处理后的成品材按SEP1921超声波探伤，满足C/c级别，合格。

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