本發(fā)明涉及鋼材鍛造
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及含鎢奧氏體耐熱鋼管坯的鍛造方法。
背景技術(shù)：
：奧氏體耐熱鋼由于具有優(yōu)良的耐腐蝕、抗氧化及良好的機(jī)械性能而較多地應(yīng)用于能源、化工等領(lǐng)域。由于含鎢(W)奧氏體耐熱鋼具有較高的韌性、持久性強(qiáng)度、抗氧化性和高溫組織穩(wěn)定性，因此由含鎢奧氏體耐熱鋼制成的無(wú)縫管可用于650℃-700℃超超臨界火電機(jī)組鍋爐的過(guò)熱器和再熱器生產(chǎn)。由于含鎢奧氏體耐熱鋼中的鎢元素固溶于基體，其高溫固溶強(qiáng)化作用明顯，因此能大幅提高鋼的熱變形激活能，增加高溫變形抗力，降低熱加工塑性，而且熱加工溫度范圍較窄，最終增加了對(duì)其進(jìn)行熱加工的難度，對(duì)由含鎢奧氏體耐熱鋼制成的管坯進(jìn)行鍛造是目前較難解決的工藝難題。傳統(tǒng)的鍛造方法通常采用快鍛或自由鍛的方式，鍛造溫度難以保證，尺寸控制精度較差，容易出現(xiàn)表面開(kāi)裂的情況。采用徑向鍛造方法對(duì)管坯實(shí)施鍛造可以保證鍛造過(guò)程表面保持恒定溫度，可以一火次成才，是較好的工藝選擇，但是徑向鍛造工藝也會(huì)導(dǎo)致管坯內(nèi)外變形不均勻，容易使得管坯的內(nèi)部出現(xiàn)裂紋和缺陷、管坯的晶粒度不均勻的問(wèn)題，最終導(dǎo)致管坯的質(zhì)量難以滿(mǎn)足要求。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：有鑒于此，本發(fā)明公開(kāi)含鎢奧氏體耐熱鋼管坯的鍛造方法，以解決目前的鍛造方法在對(duì)含鎢奧氏體耐熱鋼管坯進(jìn)行鍛造存在的較容易導(dǎo)致管坯的內(nèi)部出現(xiàn)裂紋和缺陷、管坯的晶粒度不均勻的問(wèn)題。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)如下技術(shù)方案：含鎢奧氏體耐熱鋼管坯的鍛造方法，用于對(duì)含鎢奧氏體耐熱鋼制成的鋼錠實(shí)施鍛造以用于制作管坯，其特征在于，包括如下步驟：11)對(duì)所述鋼錠實(shí)施表面預(yù)處理；12)將所述鋼錠實(shí)施加熱直至所述鋼錠的溫度為1180℃-1250℃；13)對(duì)經(jīng)過(guò)步驟12)加熱的所述鋼錠實(shí)施徑向鍛造，開(kāi)鍛溫度為1100℃-1250℃，終鍛溫度為950℃以上；14)對(duì)所述鋼錠實(shí)施固溶熱處理，熱處理溫度為1120-1180℃，保溫時(shí)間為1-2小時(shí)。優(yōu)選的，上述鍛造方法中，步驟11)包括：去除所述鋼錠表面深度尺寸或?qū)挾瘸叽绱笥?.5mm的裂紋、結(jié)疤或凹坑。優(yōu)選的，上述鍛造方法中，采用修磨的方式去除所述鋼錠表面深度尺寸或?qū)挾瘸叽绱笥?.5mm的裂紋、結(jié)疤或凹坑。優(yōu)選的，上述鍛造方法，步驟12)包括：在加熱爐的爐內(nèi)溫度低于700℃時(shí)將所述鋼錠放入所述加熱爐，然后進(jìn)行第一次保溫處理，第一次保溫處理的時(shí)間為2-3小時(shí)；經(jīng)過(guò)第一次保溫處理之后進(jìn)行第一次升溫操作，將所述鋼錠的溫度升至950℃-1050℃，所述第一次升溫操作的升溫速度小于120℃/小時(shí)，然后進(jìn)行第二次保溫處理，第二次保溫處理的時(shí)間為1-2小時(shí)；經(jīng)過(guò)所述第二次保溫處理之后進(jìn)行第二次升溫操作，將所述鋼錠的溫度升至1180-1250℃，然后再進(jìn)行第三次保溫處理，所述第三次保溫處理的時(shí)間為設(shè)定時(shí)間，所述設(shè)定時(shí)間按照如下公式計(jì)算：t＝(0.5-0.7)*D，其中，t為設(shè)定時(shí)間，單位為min；D為經(jīng)過(guò)表面預(yù)處理的所述鋼錠的直徑。優(yōu)選的，上述鍛造方法中，在所述加熱爐的爐內(nèi)溫度為680℃時(shí)將所述鋼錠放入所述加熱爐，第一次保溫處理的時(shí)間為2小時(shí)；第一次升溫操作按照100℃/小時(shí)將所述鋼錠升溫至1000℃，且第二次保溫處理的時(shí)間為1.5小時(shí)；第二次升溫操作按照100℃/小時(shí)將所述鋼錠升溫至1220℃。優(yōu)選的，上述鍛造方法中，在所述加熱爐的爐內(nèi)溫度為680℃時(shí)將所述鋼錠放入所述加熱爐，第一次保溫處理的時(shí)間為3小時(shí)；第一次升溫操作按照100℃/小時(shí)將所述鋼錠升溫至1000℃，且第二次保溫處理的時(shí)間為2小時(shí)；第二次升溫操作按照100℃/小時(shí)將所述鋼錠升溫至1230℃。優(yōu)選的，上述鍛造方法中，步驟13)采用多道次鍛造實(shí)現(xiàn)徑向鍛造，具體包括：71)對(duì)所述鋼錠實(shí)施第一道次的鍛造，鍛造頻率為210-240次/分鐘，第一道次的道次變形量為10-15％；72)對(duì)所述鋼錠實(shí)施第二道次的鍛造，鍛造頻率為90-120次/分鐘，第二道次的道次變形量30-40％；73)對(duì)所述鋼錠依次實(shí)施第三道次至第N-1道次的鍛造，鍛造頻率為120-180次/分鐘，此期間每次鍛造的道次變形量為20-30％，N為正整數(shù)，且12≥N≥5；74)對(duì)所述鋼錠實(shí)施第N道次的鍛造，鍛造頻率為210-240次/分鐘，第N道次的道次變形量為3-5％。本發(fā)明公開(kāi)的含鎢奧氏體耐熱鋼管坯的鍛造方法的有益效果如下：本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)的鍛造方法依據(jù)本發(fā)明所涉及的含鎢奧氏體耐熱鋼的初熔點(diǎn)為1280℃，影響熱變形的主要析出相的最高溶解溫度為900℃，通過(guò)大量熱模擬壓縮試驗(yàn)和拉伸試驗(yàn)，得知含鎢奧氏體耐熱鋼在1100℃以上時(shí)材料的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶較為充分，含鎢奧氏體的最佳熱塑性加工溫度區(qū)間為950-1250℃，在快應(yīng)變速率條件下，變形量小于40％，依據(jù)上述條件將鋼錠加熱至1180-1250℃，然后再進(jìn)行徑向鍛造，開(kāi)鍛溫度1100-1250℃，終鍛溫度為950℃，最終再對(duì)鋼錠實(shí)施固溶熱處理，熱處理溫度為1120-1180℃，保溫時(shí)間為1-2小時(shí)。通過(guò)上述鍛造過(guò)程得到的含鎢奧氏體耐熱鋼管坯的表面質(zhì)量良好，管坯內(nèi)外均無(wú)裂紋等缺陷，組織較為均勻，晶粒度達(dá)到目標(biāo)要求的3-7級(jí)，可見(jiàn)，本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)的鍛造方法能解決目前的鍛造方法在對(duì)含鎢奧氏體耐熱鋼管坯進(jìn)行鍛造存在的較容易導(dǎo)致管坯的內(nèi)部出現(xiàn)裂紋和缺陷、管坯的晶粒度不均勻的問(wèn)題。附圖說(shuō)明為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或
背景技術(shù)：
中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或
背景技術(shù)：
描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)的含鎢奧氏體耐熱鋼管坯的鍛造方法的流程示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)的鋼錠實(shí)施加熱的示意圖。具體實(shí)施方式為了使本
技術(shù)領(lǐng)域：
的人員更好地理解本發(fā)明中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)含鎢奧氏體耐熱鋼管坯的鍛造方法，該鍛造方法用于對(duì)含鎢奧氏體耐熱鋼制成的鋼錠實(shí)施鍛造以用于制作管坯。需要說(shuō)明的是，本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)的鍛造方法的鋼錠的原料成分如下表一所示：本發(fā)明創(chuàng)造的發(fā)明人對(duì)具有上述原料成分的鋼錠的材料特性和熱加工特性進(jìn)行研究，通過(guò)熱力學(xué)軟件計(jì)算，得知此含W奧氏體耐熱鋼的初熔點(diǎn)為1280℃，影響熱變形的主要析出相的最高溶解溫度為900℃；通過(guò)經(jīng)過(guò)大量熱模擬壓縮實(shí)驗(yàn)和拉伸實(shí)驗(yàn)，得知1100℃以上時(shí)材料的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶較充分，合金最佳熱塑性加工溫度區(qū)間為950～1250℃，在快應(yīng)變速率條件下，變形量應(yīng)小于40％。請(qǐng)參考圖1，本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)的含鎢奧氏體耐熱鋼管坯的鍛造方法包括如下步驟：S100、對(duì)鋼錠實(shí)施表面預(yù)處理。本步驟對(duì)鋼錠實(shí)施表面預(yù)處理消除鋼錠表面存在的缺陷，以確保后續(xù)產(chǎn)品的質(zhì)量?？梢圆捎玫匿撳V為電爐、AOD爐和LF爐冶煉的模鑄3噸或5噸的八角錠，鋼錠的直徑可以選擇400mm-800mm。本步驟中，通常用于去除鋼錠表面的深度尺寸或?qū)挾瘸叽绱笥?.5mm的裂紋、結(jié)疤或凹坑。具體的，通常采用修磨的方式去除鋼錠表面深度尺寸或?qū)挾瘸叽绱笥?.5mm的裂紋、結(jié)疤或凹坑。本步驟對(duì)鋼錠實(shí)施表面預(yù)處理，能夠去除一些深度尺寸或?qū)挾瘸叽巛^大的裂紋、結(jié)疤、凹陷等可視缺陷，進(jìn)而能防止在后續(xù)的鍛造過(guò)程中缺陷隨著變形延伸而引起鍛件表面開(kāi)裂。S200、對(duì)鋼錠實(shí)施加熱。本步驟中對(duì)鋼錠實(shí)施加熱直至鋼錠的溫度為1180℃-1250℃。通常對(duì)鋼錠的加熱在燃?xì)鉅t內(nèi)完成，在加熱的過(guò)程中可以要求加熱爐內(nèi)的氣氛均勻，避免火焰直射鋼錠或放置在火焰噴口處加熱鋼錠，以鋼制鋼錠局部過(guò)熱、過(guò)燒。本實(shí)施例中，含鎢奧氏體耐熱鋼制成的鋼錠的合金含量較高，因此存在導(dǎo)熱性較差的問(wèn)題，為此，鋼錠的轉(zhuǎn)爐溫度過(guò)高或升溫速度過(guò)快，容易引起內(nèi)外表面溫差過(guò)大而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力裂紋，因此，優(yōu)選的，入爐溫度應(yīng)該控制在700℃以下。請(qǐng)參考圖2，下面提供一種對(duì)鋼錠實(shí)施加熱的方法，包括如下步驟：步驟A1、在加熱爐的爐內(nèi)溫度低于700℃時(shí)將所述鋼錠放入所述加熱爐，然后進(jìn)行第一次保溫處理，第一次保溫處理的時(shí)間為2-3小時(shí)。鋼錠入爐之后的第一次保溫處理的時(shí)間為2-3小時(shí)能較好地使得鋼錠的內(nèi)外溫度升溫，避免后續(xù)的加熱導(dǎo)致的局部過(guò)熱。步驟A2、經(jīng)過(guò)第一次保溫處理之后進(jìn)行第一次升溫操作，將所述鋼錠的溫度升至950℃-1050℃，所述第一次升溫操作的升溫速度小于120℃/小時(shí)，然后進(jìn)行第二次保溫處理，第二次保溫處理的時(shí)間為1-2小時(shí)。步驟A3、經(jīng)過(guò)所述第二次保溫處理之后進(jìn)行第二次升溫操作，將所述鋼錠的溫度升至1180-1250℃，然后再進(jìn)行第三次保溫處理，所述第三次保溫處理的時(shí)間為設(shè)定時(shí)間，所述設(shè)定時(shí)間按照如下公式計(jì)算：t＝(0.5-0.7)*D其中，t為設(shè)定時(shí)間，單位為min；D為經(jīng)過(guò)表面預(yù)處理的所述鋼錠的直徑。由于本實(shí)施例進(jìn)行處理的鋼錠中含有W、Cu、Mo、Nb等元素，存在大量析出相，鍛造是這些析出相會(huì)引起變形抗力增大及塑性變差，因此步驟B和步驟C采用逐級(jí)升溫及保溫的方式實(shí)施，能保證析出相充分回溶。S300、對(duì)經(jīng)過(guò)加熱的鋼錠實(shí)施徑向鍛造。本步驟對(duì)經(jīng)過(guò)加熱的鋼錠實(shí)施徑向鍛造，開(kāi)端溫度為1100℃-1250℃，終鍛溫度為950℃以上。本步驟可以采用多道次鍛造實(shí)施徑向鍛造，具體包括如下步驟：步驟B1、對(duì)所述鋼錠實(shí)施第一道次的鍛造，鍛造頻率為210-240次/分鐘，第一道次的道次變形量為10-15％。本步驟采用高頻次小變形量鍛造，其目的是使得鋼錠表面鑄態(tài)組織快速變形成為晶粒細(xì)小均勻的鍛態(tài)組織，形成一層“硬化保護(hù)層”，盡可能減少后續(xù)變形的表面開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)。步驟B2、對(duì)所述鋼錠實(shí)施第二道次的鍛造，鍛造頻率為90-120次/分鐘，第一道次的道次變形量30-40％。本步驟采用低頻次、大變形量鍛造，其目的在于，一方面能使得鋼錠變形可以延伸至心部，使得心部鑄態(tài)組織破碎，另一方面能降低熱變形的應(yīng)變速度，提高應(yīng)變量，更有利于變形時(shí)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶充分發(fā)生，使得晶粒的組織更加均勻。步驟B3、對(duì)所述鋼錠依次實(shí)施第三道次至第N-1道次的鍛造，鍛造頻率為120-180次/分鐘，此期間每次鍛造的道次變形量為20-30％，N為正整數(shù)，且12≥N≥5。本步驟采用中等頻次、中等變形量鍛造，鍛造溫升使得鋼錠表面溫度保持恒定，內(nèi)部變形較為均勻，不易開(kāi)裂。步驟B4、對(duì)所述鋼錠實(shí)施第N道次的鍛造，鍛造頻率為210-240次/分鐘，道次變形量為3-5％。S400、對(duì)鋼錠實(shí)施固溶熱處理。步驟S300與步驟S400之間還可以包括切除兩端的冒口，然后再進(jìn)行步驟S400進(jìn)行固溶熱處理，固溶熱處理能消除變形殘余應(yīng)力，使得鋼錠的組織再結(jié)晶更加充分，晶粒度能調(diào)整至目標(biāo)要求3-7級(jí)，同時(shí)溶解材料中的析出相，降低硬度，便于后續(xù)的機(jī)加工。本步驟中，固溶熱處理的溫度為1120℃-1180℃，保溫時(shí)間為1-2小時(shí)。出爐后可以采用水冷的方式進(jìn)行冷卻，然后再進(jìn)行機(jī)加工(例如車(chē)削加工)至目標(biāo)尺寸，在無(wú)損探傷之后完成管坯的生產(chǎn)。本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)的鍛造方法依據(jù)本發(fā)明所涉及的含鎢奧氏體耐熱鋼的初熔點(diǎn)為1280℃，影響熱變形的主要析出相的最高溶解溫度為900℃，通過(guò)大量熱模擬壓縮試驗(yàn)和拉伸試驗(yàn)，得知含鎢奧氏體耐熱鋼在1100℃以上時(shí)材料的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶較為充分，含鎢奧氏體的最佳熱塑性加工溫度區(qū)間為950-1250℃，在快應(yīng)變速率條件下，變形量小于40％，依據(jù)上述條件將鋼錠加熱至1180-1250℃，然后再進(jìn)行徑向鍛造，開(kāi)鍛溫度1100-1250℃，終鍛溫度為950℃，最終再對(duì)鋼錠實(shí)施固溶熱處理，熱處理溫度為1120-1180℃，保溫時(shí)間為1-2小時(shí)。通過(guò)上述鍛造過(guò)程得到的含鎢奧氏體耐熱鋼管坯的表面質(zhì)量良好，管坯內(nèi)外均無(wú)裂紋等缺陷，組織較為均勻，晶粒度達(dá)到目標(biāo)要求的3-7級(jí)，可見(jiàn)，本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)的鍛造方法能解決目前的鍛造方法在對(duì)含鎢奧氏體耐熱鋼管坯進(jìn)行鍛造存在的較容易導(dǎo)致管坯的內(nèi)部出現(xiàn)裂紋和缺陷、管坯的晶粒度不均勻的問(wèn)題。下面結(jié)合兩個(gè)具體實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。實(shí)施例一本實(shí)施例管坯的目標(biāo)規(guī)格為Ф215mm，鋼錠的具體成分如下表二所示(質(zhì)量分?jǐn)?shù)％)：CSiMnPSCrNiWCuCoMoNbBNFe0.050.180.400.0130.00122.1025.203.602.821.610.230.420.00250.18余具體步驟如下：步驟一、對(duì)鋼錠實(shí)施表面預(yù)處理。采用的原料鋼錠為電爐+AOD爐+LF爐冶煉的模鑄3噸八角錠，鋼錠最大外徑為650mm。鍛造前對(duì)鋼錠表面的可視缺陷進(jìn)行修磨。步驟二、對(duì)鋼錠實(shí)施加熱。將鋼錠送入天然氣爐加熱，入爐溫度680℃，保溫2小時(shí)后按照100℃/小時(shí)升溫，在1000℃保溫1.5小時(shí)后繼續(xù)按照100℃/小時(shí)升溫至1220℃，保溫5小時(shí)后出爐鍛造。步驟三、對(duì)經(jīng)過(guò)加熱的鋼錠實(shí)施徑向鍛造。鍛造過(guò)程總鍛造比為5.9，鍛造目標(biāo)外徑為230mm。鋼錠出爐至鍛造開(kāi)始的時(shí)間為50秒，錘頭預(yù)熱溫度為200℃，采用一火次成才，開(kāi)鍛溫度1150℃，終鍛溫度980℃，分9道次鍛造，每道次的變形量、鍛造頻率及鍛后溫度見(jiàn)下表：道次規(guī)格(mm)溫度(℃)鍛造頻率(次/min)變形量(％)0650---1610115024011.92500105812032.83440102318022.64390101018021.45340100918024.06300100718022.17265100218022.0823599918021.492309802404.21步驟四、對(duì)鋼錠實(shí)施固溶熱處理。鍛造后鋼錠切除兩端冒口后進(jìn)行固溶熱處理，熱處理溫度為1150℃，保溫時(shí)間為1小時(shí)，出爐后水冷。對(duì)表面車(chē)削至Ф215mm，無(wú)損探傷后完成生產(chǎn)。管坯表面質(zhì)量良好，內(nèi)外無(wú)裂紋等缺陷，組織均勻，晶粒度達(dá)為4-5級(jí)。實(shí)施例二本實(shí)施例管坯的目標(biāo)規(guī)格為Ф275mm，具體成分如下(質(zhì)量分?jǐn)?shù)％)：CSiMnPSCrNiWCuCoMoNbBNFe0.050.190.500.0150.00122.2025.103.502.721.530.150.400.00200.20余具體步驟如下：步驟一、對(duì)鋼錠實(shí)施表面預(yù)處理。采用的原料鋼錠為電爐+AOD爐+LF爐冶煉的模鑄5噸八角錠，鋼錠最大外徑為700mm。鍛造前對(duì)鋼錠表面的可視缺陷進(jìn)行修磨。步驟二、對(duì)鋼錠實(shí)施加熱。將鋼錠送入天然氣爐加熱，入爐溫度680℃，保溫3小時(shí)后按照100℃/小時(shí)升溫，在1000℃保溫2小時(shí)后繼續(xù)按照100℃/小時(shí)升溫至1230℃，保溫6小時(shí)后出爐鍛造。步驟三、對(duì)經(jīng)過(guò)加熱的鋼錠實(shí)施徑向鍛造。鍛造過(guò)程總鍛造比為5.9，鍛造目標(biāo)外徑為290mm。鋼錠出爐至鍛造開(kāi)始的時(shí)間為55秒，錘頭預(yù)熱溫度為220℃，采用一火次成才，開(kāi)鍛溫度1160℃，終鍛溫度985℃，分8道次鍛造，每道次的變形量、鍛造頻率及鍛后溫度見(jiàn)下表：步驟四、對(duì)鋼錠實(shí)施固溶熱處理。鍛造后坯料切除兩端冒口后進(jìn)行固溶熱處理，熱處理溫度為1180℃，保溫時(shí)間為1.5小時(shí)，出爐后水冷。表面車(chē)削至Ф275mm，無(wú)損探傷后完成生產(chǎn)。管坯表面質(zhì)量良好，內(nèi)外無(wú)裂紋等缺陷，組織均勻，晶粒度達(dá)為4-5級(jí)。本文中，各個(gè)優(yōu)選方案僅僅重點(diǎn)描述的是與其它方案的不同，各個(gè)優(yōu)選方案只要不沖突，都可以任意組合，組合后所形成的實(shí)施例也在本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的范疇之內(nèi)，考慮到文本簡(jiǎn)潔，本文就不再對(duì)組合所形成的實(shí)施例進(jìn)行單獨(dú)描述。以上所述僅是本發(fā)明的具體實(shí)施方式，使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解或?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3