一種鍛造原材料生產(chǎn)方式選擇方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鍛造原材料生產(chǎn)方式選擇方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋼錠在凝固過程中，其斷面上一般存在著三個(gè)區(qū)域，即固相區(qū)、凝固區(qū)和液相區(qū)。 對鋼錠質(zhì)量有較大影響的主要是凝固區(qū)的大小及其向中心延伸的情況。一般把鋼錠的凝固 方式分為三種：逐層凝固、糊狀凝固和中間凝固。逐層凝固的表現(xiàn)為固相區(qū)逐層向液相區(qū)推 移；恒溫結(jié)晶的合金和結(jié)晶溫度范圍窄的合金的凝固都屬于該方式。糊狀凝固的表現(xiàn)為在 凝固的某一段時(shí)間內(nèi)，整個(gè)鋼錠斷面上幾乎同時(shí)凝固；合金結(jié)晶溫度范圍很寬或者鋼錠斷 面上溫度分布較為平坦時(shí)的凝固屬于該方式。中間凝固的表現(xiàn)為介于逐層凝固和糊狀凝固 之間的凝固方式。
[0003] 鋼的結(jié)晶溫度范圍是決定鋼水凝固方式的主要因素，而凝固方式影響鋼錠的質(zhì) 量。結(jié)晶溫度范圍大的合金，其凝固方式偏向于糊狀凝固，結(jié)晶時(shí)樹枝狀晶就發(fā)達(dá)，形成疏 松的傾向就越大；反之結(jié)晶溫度范圍小的合金，形成集中縮孔的傾向就比較大。
[0004] 要得到良好質(zhì)量的鍛件的前提之一就是保證原材料質(zhì)量。鍛造的原材料有連鑄 錠、模鑄錠和電渣重熔錠。通常根據(jù)不同的產(chǎn)品要求選擇所需的原材料。從探傷情況來看， 通常三種鋼錠內(nèi)部質(zhì)量由好到壞依次為電渣錠、模鑄錠、連鑄錠。電渣錠作為鍛造原材料是 最優(yōu)的，但其成本比較高。對于模鑄錠，探傷缺陷少或者沒有探傷缺陷的鋼種可考慮用連鑄 坯替代，以降低成本，如碳鋼；探傷缺陷多的鋼種可考慮使用電渣錠，以提高鍛造質(zhì)量。
[0005] 近年來，隨著冶金、石化、航天、造船等工業(yè)發(fā)展，鍛件的需求量在不斷增加，因此 對作為鍛造原材料的鋼錠質(zhì)量要求和數(shù)量需求也相應(yīng)提高。由于鍛造原材料質(zhì)量直接影響 到后面的加工過程甚至成品質(zhì)量，所以對鍛造原材料的選擇尤為關(guān)鍵。
[0006] 鋼錠是鍛造工藝中主要的原材料，因此在鋼鐵產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展的今天，對鋼錠質(zhì)量 的追求一直是大型鋼鐵企業(yè)追求的目標(biāo)。鋼水澆注過程中，當(dāng)溫度降到鋼的液相線與固相 線溫度范圍內(nèi)，就要發(fā)生液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過程。鋼錠鑄造缺陷，如縮孔、疏松、偏析、熱裂 紋等都是在凝固過程中產(chǎn)生的。例如在鋼的凝固過程中，鋼的收縮得不到補(bǔ)償，在最后凝固 的地方放就會出現(xiàn)縮孔或疏松。
[0007] 如果在鍛造前選用了不適用的原材料，那么必然會影響鍛造工藝的合理選擇，甚 至對產(chǎn)品的使用造成安全隱患，還會造成無法挽回的經(jīng)濟(jì)損失。企業(yè)只有及時(shí)準(zhǔn)確選擇鍛 造原材料類型，才能夠根據(jù)具體情況正確的調(diào)整鍛造工藝?？梢钥闯鲇行У匿撳V的選擇能 保證其生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)也是企業(yè)獲得經(jīng)濟(jì)效益的有力保障。
[0008] 因此，需要一種鍛造原材料生產(chǎn)方式選擇方法以解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中沒有鍛造原材料選擇的缺陷，提供一種簡單方便 的鍛造原材料生產(chǎn)方式選擇方法。
[0010] 為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明鍛造原材料生產(chǎn)方式選擇方法可采用如下技術(shù)方 案：
[0011] 一種鍛造原材料生產(chǎn)方式選擇方法，利用鋼鐵的碳當(dāng)量W (C)選擇鍛造原材料：
[0012] 當(dāng)鋼鐵的碳當(dāng)量W(C)的范圍為[0,0.477)時(shí)，采用連鑄坯、模鑄錠或電渣錠作為 鍛造原材料；
[0013] 當(dāng)鋼鐵的碳當(dāng)量w(C)的范圍為[0. 477, 2. 128)時(shí)，采用連鑄坯或模鑄錠作為鍛造 原材料；
[0014] 當(dāng)鋼鐵的碳當(dāng)量W(C)的范圍為[2. 128, 4. 442)時(shí)，采用模鑄錠或電渣錠作為鍛造 原材料；
[0015] 當(dāng)鋼鐵的碳當(dāng)量w (C)的范圍為[4. 442, + m ]時(shí)，采用電渣錠作為鍛造原材料。
[0016] 更進(jìn)一步的，當(dāng)鋼鐵的碳當(dāng)量W(C)的范圍為[0,0.477)時(shí)，采用連鑄坯作為鍛造 原材料?？梢杂行ПＷC鍛件的質(zhì)量，并能有效降低鍛件成本。
[0017] 更進(jìn)一步的，當(dāng)鋼鐵的碳當(dāng)量W(C)的范圍為[0. 477, 2. 128)時(shí)，采用模鑄錠作為 鍛造原材料?？梢杂行ПＷC鍛件的質(zhì)量，并能有效降低鍛件成本。
[0018] 更進(jìn)一步的，當(dāng)鋼鐵的碳當(dāng)量w(C)的范圍為[2. 128, 4. 442)時(shí)，采用電渣錠作為 鍛造原材料。可以有效保證鍛件的質(zhì)量。
[0019] 有益效果：本發(fā)明的鍛造原材料生產(chǎn)方式選擇方法根據(jù)原材料的碳當(dāng)量即可方 便快捷的選擇鍛造應(yīng)選取的原材料，可以準(zhǔn)確的在鍛造前選擇更為經(jīng)濟(jì)適用的原材料并能 有效保證鍛件的質(zhì)量并大幅降低生產(chǎn)成本，為鋼錠澆鑄提供反饋信息和指導(dǎo)鍛造生產(chǎn)具有 重大意義。
【附圖說明】
[0020] 圖1為合金成分與縮孔疏松形成的關(guān)系圖；
[0021] 圖2為碳當(dāng)量與縮孔體積的關(guān)系圖；
[0022] 圖3為實(shí)施例1的" 16MnD模鑄錠"降低草狀的探傷波形；
[0023] 圖4為實(shí)施例2的"4130模鑄錠"中心疏松的探傷波形；
[0024] 圖5為實(shí)施例3的" 18CrNiMo模鑄錠"中心疏松+縮孔的探傷波形；
[0025] 圖6為實(shí)施例4的"410模鑄錠"中心縮孔+疏松的探傷波形；
[0026] 圖7為實(shí)施例5的" 17-4PH模鑄錠"中心縮孔的探傷波形；
[0027] 圖8為實(shí)施例6的"F51模鑄錠"無底波的探傷波形；
[0028] 圖9為實(shí)施例7的"LF2連鑄坯"降低草狀的探傷波形；
[0029] 圖10為實(shí)施例8的" 15連鑄坯"中心疏松的探傷波形；
[0030] 圖11為實(shí)施例9的"F22連鑄坯"中心疏松+縮孔的探傷波形；
[0031] 圖12為實(shí)施例10的"H13電渣錠"中心縮孔+疏松的探傷波形；
[0032] 圖13為實(shí)施例11的"F51電渣錠"中心縮孔的探傷波形；
[0033] 圖14為實(shí)施例12的"20模鑄錠"降低草狀的探傷波形；
[0034] 圖15為實(shí)施例13的"20連鑄坯"降低草狀的探傷波形；
[0035] 圖16為實(shí)施例14的"8630模鑄錠"中心疏松的探傷波形；
[0036] 圖17為實(shí)施例15的"8630連鑄坯"中心疏松的探傷波形；
[0037] 圖18為實(shí)施例16的"9Cr2Mo模鑄錠"中心疏松+縮孔的探傷波形；
[0038] 圖19為實(shí)施例17的"9Cr2Mo連鑄坯"中心疏松+縮孔的探傷波形；
[0039] 圖20為實(shí)施例18的"F6匪模鑄錠"中心縮孔+疏松的探傷波形；
[0040] 圖21為實(shí)施例19的"F6匪連鑄坯"中心縮孔+疏松的探傷波形；
[0041] 圖22為實(shí)施例20的"00Cr30Mo2電渣錠"無底波的探傷波形。
【具體實(shí)施方式】
[0042] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說明 本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各 種等價(jià)形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。
[0043] 本發(fā)明的鍛造原材料生產(chǎn)方式選擇方法，引入碳當(dāng)量的概念并將鋼鐵中各種合金 元素折算成碳的含量比較各個(gè)合金的結(jié)晶溫度范圍，可先算出各種合金的碳當(dāng)量，然后在 鐵碳相圖上根據(jù)碳當(dāng)量比較它們的結(jié)晶特性。結(jié)晶溫度范圍對結(jié)晶的影響實(shí)質(zhì)就是碳當(dāng)量 對結(jié)晶的影響。根據(jù)合金成分與形成縮孔、疏松體積的關(guān)系來比較不同鋼種的結(jié)晶溫度范 圍，以大量的模鑄錠探傷的實(shí)際結(jié)果為基礎(chǔ)，建立各鋼種的碳當(dāng)量和實(shí)際探傷情況分析關(guān) 系。得出碳當(dāng)量與縮孔、疏松的關(guān)系，以及碳當(dāng)量與鍛造原材料質(zhì)量的關(guān)系。
[0044]引入碳當(dāng)量的概念并將鋼鐵中各種合金元素折算成碳的含量比較各個(gè)合金的結(jié) 晶溫度范圍，可先算出各種合金的碳當(dāng)量，然后在鐵碳相圖上根據(jù)碳當(dāng)量比較它們的結(jié)晶 特性。結(jié)晶溫度范圍對結(jié)晶的影響實(shí)質(zhì)就是碳當(dāng)量對結(jié)晶的影響。附圖為合金成分與形成 縮孔、疏松體積的關(guān)系?？衫酶綀D來比較不同鋼種的結(jié)晶溫度范圍，從而得道各鋼種的缺 陷情況。由附圖可知：
[0045] ①碳當(dāng)量一定時(shí)，總收縮量一定，總收縮量為集中縮孔體積與疏松體積之和；
[0046] ②碳當(dāng)量變大時(shí)，縮孔和疏松的總量逐漸變大，也就是說產(chǎn)生缺陷的趨勢增大，且 縮孔和疏松的分配不斷變化；
[0047] ③碳當(dāng)量很小時(shí)，為純金屬，易形成縮孔，不易形成疏松；
[0048] 根據(jù)附圖分別擬合出總收縮體積與縮孔體積的公式（其中W(C)代表碳當(dāng)量）：
[0049] ①總收縮體積V總：
[0050] V 總=-0· 1397w (C) 2+1· 9975w (C) +10. 15
[0051] ②縮孔體積V縮：
[0052] V 縮=0· 0541w (C) 5-0· 836w (C) 4+4· 0717w (C) 3-6. 1202w (C) 2+0· 169w (C) +9. 8464
[0053] ③疏松體積V疏：
[0054] V 疏=V 總-V 縮
[0055] ④縮孔率ξ :
[0056]
[0057] 把各個(gè)合金的碳當(dāng)量帶入以上公式，可以得出它們的總收縮體積、縮孔體積、疏松 體積和縮孔率。實(shí)際探傷中，縮孔和疏松均產(chǎn)生缺陷回波。我們應(yīng)用碳當(dāng)量初步判斷鋼錠 好壞時(shí)，使用的是與碳當(dāng)量對應(yīng)的總收縮體積大小作為判據(jù)。
[0058] 以大量的模鑄錠探傷的實(shí)際結(jié)果為基礎(chǔ)，建立各鋼種的碳當(dāng)量和實(shí)際探傷情況分 析關(guān)系。針對不同材質(zhì)的模鑄錠，從水口至冒口的側(cè)面中心區(qū)域的母線為探傷檢測面，以 水口底面或試塊的回