本發(fā)明屬于重大裝備大型基礎(chǔ)鑄鍛件技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種電力、冶金、石化、核電、造船、鐵路、礦山、航空航天、軍工、工程等裝備大型基礎(chǔ)鑄鍛件的鍛造工藝，特別涉及一種大型餅類鍛件鍛造工藝。

背景技術(shù)：

餅類鍛件屬實心鍛件，是在液壓機上鍛造的典型鍛件之一，要求采用優(yōu)質(zhì)的大型鋼錠直接鍛造成形。而大型餅類鍛件鍛造工藝歷來是大型鍛件中最難掌握的鍛造技術(shù)之一，由于鋼錠都有其固有缺陷，如偏析、夾雜、疏松、粗大的柱狀晶等；隨著冶金質(zhì)量的提高，這些缺陷可以減少，但不能消除。導致實際生產(chǎn)中超聲波探傷一次合格率一般都在50%以下，廢品率高，生產(chǎn)成本高，企業(yè)損失大。傳統(tǒng)的餅類鍛造技術(shù)基本囿于固有的鐓粗——拔長——鐓粗成形工藝觀念，并在此基礎(chǔ)上不斷進行工藝改進，雖然鍛件的合格率有所提高，總的來說，由于沒有突破原有的工藝，受該傳統(tǒng)工藝固有缺陷的限制，影響工藝參數(shù)的因素太多，掌握起來困難，鍛件質(zhì)量波動很大，并沒有從根本上解決該類鍛件的鍛造工藝難題。常規(guī)鍛造成的大型餅類鍛件在距離中心一定范圍內(nèi)存在大量密集型缺陷，經(jīng)解剖分析，缺陷為橫向裂紋，不是白點，是在金屬薄弱處由激烈的剪切變形引起的，為夾雜型裂紋。餅類鍛件工藝的實質(zhì)是解決鍛透、壓實工藝及防止產(chǎn)生夾雜性裂紋和有效減小片狀夾雜物的鍛造工藝，由于傳統(tǒng)的餅類鍛件最后的成形工序是鐓粗成形，一般鐓粗比較大，尤其在心部變形劇烈，應(yīng)變狀態(tài)為縱向壓縮，兩向拉伸，前序拔長形成的流線型夾雜物經(jīng)壓縮變形又形成片狀夾雜物，造成夾雜物面積增大且不可避免成為片狀，即后續(xù)的鐓粗變形破壞了前序拔長對夾雜物的細化及分散作用，反映在超聲波探傷上的結(jié)果是，在心部一定的區(qū)域內(nèi)呈現(xiàn)大片的密集型缺陷，導致超聲波探傷不合格。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種大型餅類鍛件鍛造工藝，不會在鍛件心部區(qū)域內(nèi)呈現(xiàn)大片的密集型缺陷，提高工件質(zhì)量。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種大型餅類鍛件鍛造工藝，其特征在于，該鍛造工藝具體按以下步驟進行：

步驟1：按鋼錠的材質(zhì)對需鍛造的鋼錠進行加熱，并保溫，使鋼錠心部溫度與外部溫度一致，鋼錠均勻熱透；

步驟2：采用現(xiàn)有鍛造方法對鋼錠進行拔長，砧寬比0.8～0.9；每次壓下率至少為20%，一次完成鋼錠的拔長；隨后進入正方形階段：采用WHF鍛造法、SUF鍛造法或TER鍛造法，并采用錯砧拔長工藝進行鍛造：先沿鋼錠的長度方向在鋼錠上鍛造第一平面，然后將該第一平面放置在砧上，在鋼錠上鍛造與第一平面相平行的第二平面，再將鋼錠放置于砧上，使已鍛造的兩平面與砧面相垂直，鍛造與第一平面相垂直的第三平面，之后，將第三平面放置在砧上，鍛造第四平面；

步驟3：采用寬砧鍛造法在高度方向上鍛造扁方，砧寬比為0.8～0.9，形成坯料；

步驟4：根據(jù)鍛件的重量計算下料尺寸，并使下料得到的毛坯的長度與坯料寬度比值≤1.5；

步驟5：按現(xiàn)有的鍛造方法將毛坯鍛造成正方形，再倒八方，最后倒圓，得到半成品；

步驟6：按現(xiàn)有的鍛造方法將半成品鍛造成型，得到大型餅類鍛件。

本發(fā)明鍛造工藝與現(xiàn)有的餅類鍛件鍛造工藝路線完全不同，在拔長過程中采用各種特殊鍛造法對坯料進行壓實和鍛透，并且在后續(xù)鐓粗成形中也基本保留以前的鍛造組織和流線而不破壞流線，充分利用前序拔長所形成的流線，從根本上解決了管板鍛造的技術(shù)難點。工藝路線簡單，工藝技術(shù)可靠，鍛件超聲波探傷合格率接近100%，力學性能優(yōu)良，完全能滿足產(chǎn)品性能的要求。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有的平板鐓粗鍛造工藝鍛造大型餅類鍛件成形工藝路線圖。

圖2是本發(fā)明鍛造工藝鍛造大型餅類鍛件成形工藝路線圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明進行詳細說明。

現(xiàn)有的平板鐓粗鍛造工藝鍛造大型餅類鍛件成形工藝，如圖1所示，將鋼錠通過倒棱、拔長、下料、平板鐓粗和旋轉(zhuǎn)鐓粗工序鍛造成餅類鍛件。由于傳統(tǒng)工藝固有缺陷的限制，影響工藝參數(shù)的因素太多，掌握困難，鍛件質(zhì)量波動很大。導致鍛造而成的大型餅類鍛件在距離中心一定范圍內(nèi)存在大量密集型缺陷—夾雜型裂紋，超聲波探傷合格率低于50%。為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種工藝路線如圖2所示的大型餅類鍛件鍛造工藝，能夠制得力學性能優(yōu)異的鍛件，超聲波一次探傷接近合格率100%的大型餅類鍛件。該鍛造工藝具體按以下步驟進行：

步驟1：按需要鍛造的鋼錠的材質(zhì)對需鍛造的鋼錠進行加熱，并保溫，使鋼錠心部溫度與外部溫度一致，保證鋼錠均勻熱透；

鋼錠鍛造加熱規(guī)范的確定準則：

鋼錠鍛造前的加熱是鍛造生產(chǎn)中十分重要的環(huán)節(jié)。合理的鍛造前加熱，不僅能改善鍛造成形過程，防止產(chǎn)生裂紋、過燒、溫度不均勻等缺陷，而且對提高鍛件內(nèi)部組織、性能有重要的影響。

確定鋼錠鍛造溫度范圍，一般按鋼的化學成分選定。但合理的鍛造溫度還應(yīng)該考慮工廠具體的生產(chǎn)條件（如鋼錠的冶金質(zhì)量、加熱設(shè)備性能、鍛后熱處理技術(shù)等）、鍛件的技術(shù)要求和錠型鍛造的特點等因素進行適當?shù)卣{(diào)整。

隨著鋼錠冶金質(zhì)量的提高和鍛造、熱處理技術(shù)的進步，大鍛件加熱工藝的發(fā)展趨勢是提高加熱溫度，擴大鍛造溫度范圍，縮短加熱時間，節(jié)省燃料消耗，提高生產(chǎn)效率。因而，現(xiàn)行的加熱制度，將會不斷進行調(diào)整和修訂。

鍛造加熱規(guī)范目前執(zhí)行的是JB/T 6052—2005《鋼質(zhì)自由鍛件加熱通用技術(shù)條件》，該標準規(guī)定了常用鋼種的鍛造溫度范圍，包括最高加熱溫度及終鍛溫度。其中大變形（粗鍛）比小變形（精整）終鍛溫度略高。高溫保溫時間的確定準則：

鋼錠加熱至鍛造溫度后，都應(yīng)保溫一定的時間，以達到均勻熱透和高溫擴散的目的。高溫擴散加熱有利于消除或減輕鋼中微觀缺陷，擴散夾雜物分布，均勻化學成分（消除微觀偏析），提高鋼的塑性。對鍛造過程中壓實、焊合孔隙性缺陷，修復愈合內(nèi)裂紋，有良好的作用。

而對于某些重要的鍛件（如汽輪機轉(zhuǎn)子等），其高溫擴散保溫時間為普通鍛件保溫時間的兩倍以上。

因此，本發(fā)明鍛造工藝中依據(jù)JB/T 6052—2005《鋼質(zhì)自由鍛件加熱通用技術(shù)條件》中規(guī)定的鍛造溫度范圍和保溫時間對鋼錠進行加熱和保溫。

步驟2：采用現(xiàn)有鍛造方法對鋼錠進行拔長，砧寬比0.8～0.9；每次壓下率至少為20%，一次完成鋼錠的拔長；隨后進入正方形階段（即鐓粗階段）：采用WHF鍛造法、SUF鍛造法或TER鍛造法，同時采用錯砧拔長工藝進行鍛造：先沿鋼錠的長度方向在鋼錠上鍛造第一平面，然后將該第一平面放置在砧上，在鋼錠上鍛造與第一平面相平行的第二平面，再將鋼錠放置于砧上，使已鍛造的兩平面與砧面相垂直，鍛造與第一平面相垂直的第三平面，之后，將第三平面放置在砧上，鍛造第四平面；

主要拔長階段應(yīng)在高溫下進行并采用大壓下量操作，以焊合鋼錠內(nèi)部的孔洞，有效鍛合鋼錠內(nèi)部缺陷。不允許在砧寬比＜0.5的上下平砧間拔長，要求必須在一次拔長中完成，不允許采用先拔一頭，再拔另一頭的操作方法。

大型鍛件鍛造中，拔長的鍛造效果最為明顯，尤其對鍛合鋼錠內(nèi)部的疏松孔洞，拔長工序幾乎是唯一的辦法。拔長工序是鍛造工序中最關(guān)鍵最有效的工序，通過拔長，可以有效鍛合鋼錠自身固有的空洞疏松等缺陷并使夾雜物分散。無論是從理論分析還是實際生產(chǎn)效果來看，鐓粗工序?qū)﹀懞箱撳V內(nèi)部的疏松空洞是困難的，同樣很難鍛合線狀夾雜物缺陷，并且不利于夾雜物面積的縮小和分散。本發(fā)明鍛造工藝充分利用各種大鍛件特殊鍛造法，如SUF鍛造法、WHF鍛造法、TER鍛造法對鋼錠進行有效的鍛造壓實操作，確保坯料經(jīng)過充分的鍛造加熱、一定的鍛比和合理的工序搭配，一次完成鋼錠拔長，徹底破碎鑄造組織，并鍛合鋼錠內(nèi)部孔洞、疏松等缺陷，實現(xiàn)鋼錠原材料從鑄態(tài)組織完全變?yōu)殄懺旖M織；徹底鍛合材料內(nèi)部孔隙性缺陷，控制夾雜物形貌與裂紋的產(chǎn)生，控制產(chǎn)生夾雜性內(nèi)部裂紋，并防止產(chǎn)生的夾雜物成為片狀，確保變形體保持三向壓應(yīng)力狀態(tài)（三向壓應(yīng)力為σ₁、σ₂、σ₃或者σ_x、σ_y、σ_z），滿足超聲波探傷的技術(shù)要求；應(yīng)用控制鍛造技術(shù)，控制混晶的產(chǎn)生。

對于某些重要鍛件（比如汽輪機低壓轉(zhuǎn)子、發(fā)電機轉(zhuǎn)子、核電壓力容器鍛件等）的開坯，為了確保鍛坯心部超聲波探傷合格，可以考慮采用其它特殊鍛造法或其組合，例如WHF法＋SUF法或WHF法＋TER法。

步驟3：采用寬砧鍛造法在高度方向上鍛造扁方，砧寬比為0.8～0.9，直至形成高度為H、寬度為B的坯料；

步驟4：根據(jù)鍛件的重量計算下料尺寸，并使下料得到的毛坯的長度L與坯料寬度B比值，即L/ B≤1.5，優(yōu)選L/ B=1，這樣后續(xù)就不需要在毛坯的長度方向上進行鐓粗；

步驟5：按現(xiàn)有的鍛造方法將毛坯鍛造成正方形，再倒八方，最后倒圓，得到半成品；

步驟6：按現(xiàn)有的鍛造方法，如旋轉(zhuǎn)鐓粗法、中心壓窩法、雙凸形成形法等鍛造方法，將半成品鍛造成型，得到大型餅類鍛件。

本發(fā)明鍛造工藝充分利用前序拔長所形成的流線，并且在拔長過程中采用各種特殊鍛造法對坯料進行壓實和鍛透，克服了大型餅類鍛件鍛造過程中形成片狀夾雜物的客觀條件。同時，在后續(xù)鐓粗成形過程中保持良好的應(yīng)力應(yīng)變條件，使鍛件基本保留了拔長工序所形成的鍛造組織和流線，故使超聲波探傷合格，力學性能優(yōu)異的鍛件。

本發(fā)明鍛造工藝是一種全新的大型餅類鍛件鍛造工藝，顛覆了現(xiàn)有的大型餅類鍛件工藝路線，從根本上解決了這類鍛件鍛造的技術(shù)難點，且該鍛造工藝要比現(xiàn)有的鍛造工藝路線簡單得多，技術(shù)可靠，鍛件超聲波探傷合格率接近100%，力學性能優(yōu)良，完全滿足產(chǎn)品性能的要求。