本发明属于锻造技术领域，涉及一种可有效解决辊坯产品电渣锭端部探伤问题的提高电渣锭锻造轧辊出材率的镦粗板及锻造方法。

背景技术：

目前辊坯产品，因产品综合性能较高，锻造时需增加镦粗工序。传统电渣锭镦粗，采用上下平面镦粗板进行镦粗，平面镦粗板示意图1，镦粗变形如图2，镦粗变形后电渣锭冒口端缩孔、疏松等缺陷随着电渣锭整体下移，后续锻造拔长时，冒口缺陷延伸至锻坯本体，导致锻坯成品检测时，端部探伤不合格，成品端部切除弃料较多，影响电渣锭整体出材率，为了能够有效减少端部探伤缺陷，提高电渣锭出材率，需要解决电渣锭冒端缺陷整体向锻件本体延伸问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决现有锻造工艺方法中电渣锭冒口缺陷向锻件本体延伸问题的提高电渣锭锻造轧辊出材率的镦粗板及锻造方法，通过改变锻造变形方式，达到冒端缺陷反向移动，后续锻造将缺陷位置锁定在锻件本体之外，减少端部弃料，提高端部探伤合格率，达到提高出材率的目的。

本发明的目的是这样实现的：

一种提高电渣锭锻造轧辊出材率的镦粗板，涉及辊坯产品使用的电渣锭坯料规格范围在φ280～φ620mm之间，使用锭型为3000kg～10000kg，通过设计专用镦粗板改变镦粗变形方式，所述专用镦粗板是在上镦粗板上采用增加球面和中心通孔结构，所述球面结构是指上镦粗板与电渣锭坯料上面的接触面为球面，所述中心通孔结构是指在上镦粗板中心开设有通孔，该通孔与电渣锭坯料冒口中心对齐，所述专用镦粗板的尺寸参数如下：镦粗板直径φa＝φ1300～φ1500mm,镦粗球面弧顶高度h1＝100～150mm，弧底直径φb＝φ1200～φ1400mm，镦粗板中心通孔φc＝φ300～φ400mm，通孔与球面采用大圆弧过渡，圆弧r＝200～300mm。

一种所述镦粗板提高电渣锭锻造轧辊出材率的锻造方法，镦粗锻造变形步骤如下：

步骤1)、将电渣锭坯料底面摆放在平面镦粗板上，将电渣锭坯料冒口朝上摆放于平面镦粗板之上；

步骤2)、上镦粗板使用专用镦粗板，将上镦粗板盖于电渣锭坯料顶端，上镦粗板中心与电渣锭坯料冒口中心对齐；

步骤3)、油压机下压，缓慢镦粗，镦粗比控制在2.0～2.5之间，将冒端中心缺陷坯料反向挤出，挤出高度h＝100-180mm。

为达到反向挤压效果，电渣锭坯料使用专用锻造加热工艺，专用锻造加热工艺参数如下，

步骤1)、将电渣锭坯料入炉温度控制在500～600℃之间，并在该温度下保温3～6h；

步骤2)、以≤80℃/h的速度将电渣锭坯料升温至700～800℃，并在该温度下保温3～6h；

步骤3)、以≤80℃/h的速度将电渣锭坯料升温至1260±10℃，并在该温度下保温3～8h；

步骤4)，电渣锭坯料出炉后使用专用镦粗板镦粗变形；

步骤5)，电渣锭坯料镦粗后返炉，炉温降至1230±10℃，继续保温2～3h，进行后续锻造。

电渣锭坯料镦粗后主变形拔长过程，采用上平板、下平台整体镦拔，每道次变形量为25％～40％，同时控制主变形终锻温度950℃以上。

锻造工艺设计针对辊坯规格φ280～φ400mm电渣锭坯料时，采用一锭两件锻造生产，选用3000kg～6500kg锭型；一锭两件锻造是指一支电渣锭坯料一次锻造两件辊坯，锻造结束，成品阶段锯切成两件。

锻造工艺设计针对辊坯规格φ400mm～620mm电渣锭坯料时，采用一锭一件锻造，选用6500kg～10000kg锭型。

成品阶段，冒端切除余量5～8％，以最小的切除量将电渣锭冒端中心缺陷切除干净，从而实现提高电渣锭坯料出材率的目的。

本发明的有益效果如下:

本发明设计专用镦粗板，镦粗板增加球面+中心通孔结构，通过专用镦粗板镦粗变形，将电渣锭冒端缺陷反向挤出，解决了镦粗过程电渣锭冒端中心缺陷随钢锭本体下移的问题，镦粗时冒端中心缺陷位置区域不随锭身整体下移，金属反向流动，通过反向挤压，将缺陷挤出锻件本体；专用加热工艺高温阶段执行阶梯温度曲线，通过提高电渣锭镦粗温度30～50℃，改善塑性，有利于实现镦粗时端部中心反向流动，达到反挤压效果，后续锻造降低加热工艺执行温度，避免了电渣锭加热过程产生的过热等加热缺陷；工艺方案根据产品规格设计一锭两件、一锭一件两种，保障冒端挤出缺陷满足缺陷挤出要求；

上平板、下平台大压下量整体镦拔，保障拔长时坯料心部和外部同时变形，避免了表面坯料流动导致的心部向锭身移动，将心部缺陷坯料锁定在锻坯本体之外，控制主变形终锻温度，降低心部缺陷宽展风险；最终缺陷充分挤出锻件本体之外，成品阶段以最小的切除量将冒端缺陷切除干净，从而实现提高利用率的目的。镦粗后主变形拔长过程，采用上平板、下平台整体镦拔，每道次变形量为25％～40％，达到锻造心部轴向压应力状态，避免冒端心部已挤出缺陷部分料向锻件本体相对移动，控制主变形终锻温度，降低心部缺陷宽展风险，最终达到将冒端缺陷挤出锻件本体，成品阶段冒端以最小切除量5～8％，将缺陷切除干净，有效利用电渣锭好料，提高电渣锭利用率5％，保障产品质量的同时，显著降低电渣锭的生产成本。

附图说明

图1为传统镦粗平板图。

图2为传统镦粗变形过程图。

图3为本发明的专用镦粗板主视图。

图4为本发明的专用镦粗板俯视图。

图5本发明的镦粗变形过程图。

图6为本发明的锻造加热工艺图。

图7为本发明镦粗后坯料状态图。

图8为主变形后坯料变形状态图。

图9为锻件成品锯切示意图。

图中序号1：上镦粗板；序号2：电渣锭坯料；序号3：平面镦粗板；4：本发明的专用镦粗板；其中序号a为冒口缺陷区域序号；序号b为锯切线；序号h为反向挤压高度h＝100-180mm。

具体实施方式

如图3、4所示，本发明公开了一种提高电渣锭锻造轧辊出材率的镦粗板，涉及辊坯产品规格范围在φ280～φ620mm之间，使用电渣锭坯料锭型为3000kg～10000kg，通过设计专用镦粗板改变镦粗变形方式，所述专用镦粗板4是在上镦粗板上采用增加球面和中心通孔结构，所述球面结构是指上镦粗板与电渣锭坯料上面的接触面为球面，所述中心通孔结构是指在上镦粗板中心开设有通孔，该通孔与电渣锭坯料冒口中心对齐，专用镦粗板4的尺寸参数如下：专用镦粗板直径φa＝φ1300～φ1500mm,镦粗球面弧顶高度h1＝100～150mm，弧底直径φb＝φ1200～φ1400mm，镦粗板中心通孔φc＝φ300～φ400mm，通孔与球面采用大圆弧过渡，圆弧r＝200～300mm。

本发明改变了传统镦粗板结构，设计专用镦粗板，新工装设计增加球面+中心通孔结构，涉及辊坯产品主要规格范围φ280～φ620mm之间，使用锭型在3000kg～10000kg之间，结合产品规格和使用锭型，专用镦粗板尺寸参数如下：直径φa＝φ1300～φ1500mm，镦粗球面弧面高度h1＝100～150mm，弧底直径φb＝φ1200～φ1400mm，镦粗板中心通孔φc＝φ300～φ400mm，通孔与球面采用大圆弧过渡，圆弧r＝200～300mm，专用镦粗板如图3、图4所示。

如图5所示，本发明的镦粗变形方式如下：

步骤1)：将电渣锭坯料2的底面摆放在平面镦粗板3上，将电渣锭坯料的冒口朝上摆放于平面镦粗板之上；

步骤2)：上镦粗板使用专用镦粗板，将专用镦粗板盖于电渣锭顶端，专用镦粗板中心与电渣锭冒口中心对齐；

步骤3)：油压机下压，缓慢镦粗，镦粗比控制2.0～2.5，将冒端中心缺陷坯料反向挤出，挤出高度h＝100～180mm。

如图6所示，本发明的锻造使用专用加热工艺，工艺方法如下，

步骤1)：入炉500～600℃温度下保温3～6h；

步骤2)：≤80℃/h的速度升温至700～800℃保温3～6h；

步骤3)：≤80℃/h的速度升温至1260±10℃保温3～8h；

步骤4)：出炉使用专用镦粗板镦粗变形；

步骤5)：镦粗后返炉，炉温降至1230±10℃继续保温2～3h，进行后续锻造，专用工艺曲线如图6。

锻造工艺方案，结合专用镦粗板规格和产品范围，设计两种工艺方案，

方案1：辊坯规格φ280～φ400mm坯料，采用一锭两件锻造生产，选用3000kg～6500kg锭型，一锭两件锻造即一支电渣锭一次锻造两件辊坯，锻造结束，成品阶段锯切成两件；

方案2：辊坯规格φ400mm～620mm坯料采用一锭一件锻造。

此两种工艺设计方案能保障采用专用镦粗板镦粗时冒端缺陷料能够充分挤出。

镦粗后主变形拔长，采用上平板、下平台整体镦拔，每道次变形量为25％～40％，控制终锻温度950℃以上。大变形整体镦锻，达到锻造心部轴向压应力状态，锻坯心部与表面同时变形，避免了变形过程表面金属流动，冒端心部料向锻件本体的相对移动，同时主变形控制终锻温度，达到锻造时高温修复，压实缺陷的效果，避免冒端缺陷扩展的目的，改善锻后探伤结果。

成品阶段，冒端切除余量5～8％，以最小的切除量将电渣锭冒口缺陷区域a切除干净，b为锯切线，从而实现提高电渣锭出材率的目的，成品锯切如图9。

具体生产锻造实例：

某企业锻造生产的锭型3400kg，规格φ297mm辊坯为例。工艺设计一锭两件，加热工艺曲线如图6，镦粗前炉温1260℃，镦粗后炉温按1230℃执行；采用设计专用镦粗板镦粗变形，镦粗板直径φa＝φ1300mm,镦粗球面的弧面高度h1＝120mm，弧底直径φb＝φ1200mm，镦粗板中心通孔φc＝φ300mm，通孔与球面过渡圆弧r＝200mm；镦粗时电渣锭冒口朝上，上镦粗板使用专用镦粗板，镦粗示意图如图4，镦粗后坯料高度650mm，直径反向挤出高度约h≈150mm；主变形采用上下平板整体镦锻，第一道次径向镦锻高度600mm，变形量36％，继续旋转90°，径向镦粗至650mm，变形量40％，变形过程控制终锻温度大于950℃，主变形后坯料结构如图8。

后续拔长锻造至成品，成品如图9，通过锯切将冒口缺陷区域a切除。并沿锯切线b进行锯切各段，采用此锻造方法案生产，检验锻坯探伤好料合格率达88％，较之前工艺生产的利用率83％提高了5％，后续推广应用，提高利用率，节创效益显著。

本发明设计专用镦粗板，新镦粗板增加球面+中心通孔结构，涉及辊坯产品主要规格范围φ280～φ620mm，使用锭型3000kg～10000kg，结合产品规格和使用锭型，设计专用镦粗板，尺寸参数如下：直径φa＝φ1300～φ1500mm,镦粗球面弧顶高度h1＝100～150mm，弧底直径φb＝φ1200～φ1400mm，镦粗板中心通孔φc＝φ300～φ400mm，通孔与球面采用大圆弧过渡，圆弧r＝200～300mm。通孔和大圆弧设计降低镦粗时端部中心阻力，有利于中心缺陷挤出，专用镦粗板如图3、图4。

镦粗变形方式如下，

步骤1)：底面摆放平面镦粗板，将电渣锭冒口朝上摆放于平面镦粗板之上；

步骤2)：上镦粗板使用专用镦粗板，将上镦粗板盖于电渣锭顶端，专用镦粗板中心与电渣锭冒口中心对齐；

步骤3)：油压机下压，缓慢镦粗，镦粗比控制2.0～2.5，将冒端中心缺陷坯料反向挤出，冒口缺陷区域a挤出高度h＝100～180mm。新工艺方法镦粗如图5，新工艺方法镦粗相较于传统的上平板、下平板镦粗变形过程，球面和中心孔实现了电渣锭中心缺陷镦粗过程的反向流动，通过反向挤压，电渣锭冒口缺陷区域a挤出电渣锭坯料本体，镦粗后坯料状态如图7。

锻造使用专用加热工艺，加热工艺方法如下，步骤1)：入炉500～600℃温度下保温3～6h；步骤2)：≤80℃/h的速度升温至700～800℃保温3～6h；步骤3)：≤80℃/h的速度升温至1260±10℃保温3～8h；步骤4)：出炉使用专用镦粗板镦粗变形；步骤5)：镦粗后返炉，炉温降至1230±10℃继续保温2～3h，进行后续锻造。专用加热工艺曲线如图6，高温保温采用阶梯温度曲线，锻造镦粗前提高工艺执行温度30～50℃，降低电渣锭变形抗力，改善冒端中心金属反向流动效果，达到反向挤压目的，镦粗结束炉温降至1230±10℃，避免加热温度偏高产生的钢锭过热等加热缺陷。