劉敬杰 祁文波

(天津重型裝備工程研究有限公司，天津300457)

鋼錠中不可避免的存在夾雜及孔洞疏松等冶金缺陷，圓餅型鍛件在鐓粗過(guò)程中因劇烈變形會(huì)使鋼錠中的夾雜呈片狀分布，而孔洞和疏松也不能有效鍛合，直接導(dǎo)致超聲檢測(cè)不合格而報(bào)廢。這種因夾雜呈片狀分布及孔洞疏松等缺陷不能鍛合而導(dǎo)致檢測(cè)報(bào)廢的現(xiàn)象具有普遍性。

1 控制缺陷的鍛造新思路

為解決圓餅型鍛件鍛造過(guò)程中的無(wú)損檢測(cè)質(zhì)量缺陷，除努力提高鋼水純凈度外，還必須改進(jìn)鍛造工藝，從而提出了能夠有效鍛合孔洞及疏松、控制夾雜物形貌變化、使其不成為片狀的鍛造新思路。新思路如下：

(1)有效地鍛合內(nèi)部孔洞和疏松。鑒于上平下V型砧鍛合坯料心部效果較差，不能有效地鍛合內(nèi)部孔洞和疏松，提出了用1 500 mm上下寬V型砧拔長(zhǎng)下料，即KD鍛造法拔長(zhǎng)下料。

(2)采用寬砧大壓下量拔方工序?qū)ε髁蠈?shí)施壓實(shí)，以求鍛合疏松等冶金缺陷。新思想采用兩次鐓粗，在高溫下寬砧大壓下量進(jìn)行拔方壓實(shí)，即WHF法，并輔以JTS法進(jìn)一步壓實(shí)，確保能夠消除鍛件的孔洞及疏松等冶金缺陷。

(3)減小成形火次的鍛比，成形前先予鐓粗，然后單面或雙面壓凸臺(tái)再平凸臺(tái)成形。將夾雜打碎，以使夾雜不呈片狀分布，提高其抵抗氫所引起的白點(diǎn)和形成夾雜性裂紋的能力。

(4)鐓粗壓下率越大，變形分布越不均勻。尤其是難變形區(qū)開(kāi)始變形后，效果更為明顯。在實(shí)際生產(chǎn)中，有必要選擇合理的壓下厚度來(lái)避免難變形區(qū)發(fā)生變形和鐓粗載荷過(guò)大的問(wèn)題。這對(duì)于提高鐓粗效率、節(jié)約能源和控制變形不均勻性具有重要意義。

2 工藝方案的確定

本文以加氫管板為例來(lái)確定優(yōu)化后的鍛造工藝方案。零件尺寸如圖1所示。圖2為超聲檢測(cè)區(qū)域劃分圖。

圖1 零件尺寸Figure 1 Part dimension

檢測(cè)要求：不允許有裂紋和白點(diǎn)等危險(xiǎn)缺陷存在，在Ⅰ區(qū)(表面區(qū))對(duì)?3.2 mm以上缺陷做記錄，?6.5 mm以上缺陷為不合格；在Ⅱ區(qū)(表

圖2 超聲檢測(cè)區(qū)域劃分Figure 2 UT zone distribution

圖3 鍛件圖Figure 3 Diagram of forging

層以里)對(duì)?5.2 mm以上缺陷作記錄，?12.5 mm以上為不合格；在任何邊長(zhǎng)為30 mm的立方體內(nèi)有3個(gè)或3個(gè)以上的記錄缺陷均為不合格。

由于是實(shí)心餅類(lèi)件，鋼錠內(nèi)的疏松、偏析和夾雜等冶金缺陷不易去除。同時(shí)因其擴(kuò)氫困難，易形成白點(diǎn)或夾雜性裂紋而導(dǎo)致報(bào)廢。從優(yōu)選鍛造工藝方案入手，初步確定方案：鍛成圓餅鍛件出成品。鍛件圖如圖3所示。綜合使用有效的鍛造壓實(shí)技術(shù)，主要是在工件的中心區(qū)完成足夠的鍛造工作，以保證鋼錠中心孔隙能夠鍛實(shí)。

鍛造主要工序：

(1)在氣割水口端時(shí)要充分考慮到水口端對(duì)鍛件質(zhì)量影響較大的大顆粒夾雜物，氣割時(shí)包含錠身一部分。壓鉗口時(shí)也要充分考慮到冒口端的孔洞及疏松，鉗口也要占錠身一部分。要求鋼錠頭尾應(yīng)有足夠切除量，保證鍛件無(wú)縮孔、嚴(yán)重偏析等缺陷。這樣可以保證最后的圓餅型鍛件坯料均出自錠身。

(2)采用1 500 mm上下寬V型砧拔長(zhǎng)下料，即KD法拔長(zhǎng)下料。能夠有效鍛合內(nèi)部孔洞和疏松。

(3)鐓粗前進(jìn)行一次高溫加熱，以通過(guò)原子的高溫?cái)U(kuò)散遷移修復(fù)坯料內(nèi)部可能出現(xiàn)的夾雜性裂紋。采用整體鐓粗對(duì)坯料進(jìn)行鐓粗壓實(shí)。

(4)為了保證拔長(zhǎng)時(shí)的壓實(shí)效果，采用二次鐓粗。鐓粗后WHF法拔正方，并選擇較大的變形率和最佳砧寬比，輔以錯(cuò)砧以防漏錘，然后實(shí)施四面JTS法壓實(shí)。

(5)采用中心凸臺(tái)鐓粗法，最終成形前仍進(jìn)行一次高溫加熱，再以中心凸臺(tái)鐓粗壓實(shí)，使心部呈三向壓應(yīng)力狀態(tài)，同時(shí)也阻止了夾雜的片狀及其匯合，最后平凸臺(tái)。這一工序使坯料有良好的穿透從而使這種厚度的工件達(dá)到足夠的鍛實(shí)，進(jìn)一步保證了鍛件滿足無(wú)損檢測(cè)時(shí)的要求。

3 結(jié)語(yǔ)

在新思路的指導(dǎo)下，采用優(yōu)化工藝，即采用二次WHF法+JTS法進(jìn)行壓實(shí)制坯后，經(jīng)壓凸臺(tái)、壓凹臺(tái)等新工藝成形，以增加變形均勻性，減小夾雜進(jìn)一步擴(kuò)展。能夠有效鍛合孔洞及疏松等冶金缺陷，控制夾雜物形貌，使其不成為片狀匯合。實(shí)踐證明，這一圓餅型鍛件鍛造工藝新思路非常有效，并為工藝參數(shù)的進(jìn)一步優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。

[1] 汪大年.金屬塑性成形理論.北京機(jī)械工業(yè)出版社,1985:42-106.

[2] 張志文.鍛造工藝學(xué).西北工業(yè)大學(xué),1980.