文/謝榮華·武漢重工鑄鍛有限責(zé)任公司

某超長超薄無縫鋼管鍛件，長度≥11000mm，毛坯管壁厚≤25mm，精加工壁厚：m m，外圓直徑：。該產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于某型航天產(chǎn)品旋壓工藝的坯料制備，該類超長超薄大直徑無縫鋼管的制造，尤其是軋制過程、熱處理過程、機械加工等工序過程的技術(shù)參數(shù)控制十分困難，因此，開展相關(guān)的技術(shù)研究、探討是十分必要的?，F(xiàn)以42CrMoA 材料為實例，研究其工藝實現(xiàn)過程。

制造流程

超長超薄大直徑無縫鋼管的制造流程：鋼錠冶煉→坯料鍛造→坯料粗車→筒體軋制→熱處理→相關(guān)試驗→最終加工→包裝。

鋼錠冶煉

鋼錠采用經(jīng)電爐冶煉的鎮(zhèn)靜鋼，并經(jīng)爐外精煉。具體冶煉路線為：電爐冶煉(EF)+鋼包爐精煉及真空處理(LFV)+氬氣(Ar)保護下注。鋼錠凝固后采用熱送方式至鍛造工序。

鋼錠熔煉分析化學(xué)成分見表1。鋼錠實物如圖1所示。

表1 熔煉化學(xué)成分(質(zhì)量分數(shù)，%)

圖1 鋼錠實物

坯料鍛造

為滿足軋制尺寸要求，鋼錠需鍛造制備符合要求的坯料。

鋼錠加熱

鋼錠鍛造前經(jīng)過加熱。加熱工藝如圖2 所示。

圖2 鋼錠加熱工藝

坯料鍛造成形

坯料成形的難度在于鋼錠鐓粗，鋼錠的高徑比較大，鐓粗時易產(chǎn)生彎曲變形，需要反復(fù)校直后再鐓粗。鋼錠加熱出爐后，錠身距冒口線50mm 壓鉗把，底部帶冒鐓粗，鐓粗后操作機夾持拔長。鐓粗過程如圖3所示，拔長過程如圖4 所示。

圖3 鐓粗過程及示意圖

圖4 拔長過程及坯料示意圖

坯料鍛后熱處理

坯料鍛后執(zhí)行等溫退火，主參數(shù)控制在620±10℃，均保溫時間根據(jù)直徑尺寸按1.5h/100mm執(zhí)行。

筒體軋制

坯料粗車

將坯料兩端鋸平，外圓帶白，并進行摸底探傷。粗車后坯料如圖5 所示。

圖5 粗車后坯料

軋制設(shè)備

φ820mm 精密斜軋機組(穿孔機、精軋機)。

軋制過程

熱軋過程為一穿、二穿(第一火)+三穿、精軋(第二火)。主要技術(shù)參數(shù)見表2。軋制后筒形件實物如圖6 所示。

圖6 軋制后筒形件實物

熱處理

軋制后進行調(diào)質(zhì)熱處理。

為防止軋件變形，在首尾兩端及中間部位墊U 形墊鐵。具體裝爐方式如圖7 所示。

圖7 裝爐示意圖

熱處理曲線如圖8 所示，淬火時為保證冷卻效果，水冷時工件充分竄動。

圖8 熱處理工藝曲線

熱處理后實物如圖9 所示。

圖9 熱處理后實物

檢測試驗

熱處理后進行相關(guān)檢測試驗。包括：成品分析、超聲波檢測、力學(xué)性能檢測、非金屬夾雜物、晶粒度。

成品分析

成品分析結(jié)果見表3。

表3 成品化學(xué)成分(質(zhì)量分數(shù)，%)

超聲波檢測

按GB/T 6402-2008 標準4 級驗收。探傷合格。

力學(xué)性能

力學(xué)性能檢測結(jié)果見表4。

表4 力學(xué)性能

非金屬夾雜物

非金屬夾雜物檢測結(jié)果見表5。

表5 非金屬夾雜物(級)

晶粒度

晶粒度檢測結(jié)果見表6。

表6 晶粒度

最終加工

各項檢測試驗合格后進行最終加工。

兩端上端面套，上車床，以外圓為基準找正，車外圓至最終交貨狀態(tài)。

再上深孔鉆鏜床，以外圓為基準，加工內(nèi)孔至最終交貨狀態(tài)。

因工件長度≥11000mm，壁厚≤25mm，直徑≥800mm，在加工過程中極易產(chǎn)生變形，為解決該問題采取以下措施：

⑴在車床上加工時采取以下措施：①兩端端面套，裝夾長度應(yīng)控制在30mm 以內(nèi)，且裝夾位置位于長度本體以外；②刀具采用硬質(zhì)合金90°車刀；③切削時，主軸轉(zhuǎn)速為20r/min～25r/min，進給速度為0.2mm/r～0.3mm/r，吃刀深度控制在0.2mm ～0.3mm；④切削時，必須使用切削液，對刀具進行冷卻。

⑵在深孔鉆鏜床上加工時采取以下措施：①裝夾長度應(yīng)控制在30mm 以內(nèi)，且裝夾位置位于長度本體以外；在架位處，采用套筒對架位處進行加固；②刀具采用硬質(zhì)合金機夾刀；③切削時，主軸轉(zhuǎn)速為18r/min ～20r/min，進給速度為0.2mm/r ～0.3mm/r，吃刀深度控制在0.2mm ～0.3mm。

加工后筒形件實物見圖10。

圖10 最終加工后產(chǎn)品實物