一种利用精锻机批量生产直角方钢的方法
阅读说明：本技术 一种利用精锻机批量生产直角方钢的方法 (Method for batch production of right-angle square steel by using precision forging machine ) 是由 牛震 孟祥英 郑福胜 雷玉臣 刘鹏宇 赵晓君 蒋伟斌 黄宪军 于 2020-08-05 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种利用精锻机批量生产直角方钢的方法,属于直角方钢制备方法技术领域。为提高直角方钢的生产效率、降低成本消耗,本发明提供了一种利用精锻机批量生产直角方钢的方法,锻造使用方锤头,分两阶段进行锻造,第一阶段以变形为主,共进行3～5道次,将圆柱形坯料锻至圆角扁方坯；第二阶段以锻造直角为主,共进行4个道次；将圆角扁方坯锻至截面为直角正方形的成品直角方钢。本发明在10分钟内即可完成15米长的直角方钢的生产,在减少余量的情况下减少了火次及成材率,显著提高了生产效率,降低了生产成本,实现了直角方钢的自动化、高精度批量生产。本发明能够提高设备作业生产效率,便于组织生产,产品合格率高。(The invention relates to a method for producing right-angle square steel in batches by using a precision forging machine, belonging to the technical field of right-angle square steel preparation methods. In order to improve the production efficiency of right-angle square steel and reduce the cost consumption, the invention provides a method for producing the right-angle square steel in batches by using a precision forging machine, wherein a square hammer head is forged, the forging is carried out in two stages, the first stage mainly takes deformation for 3-5 times, and a cylindrical blank is forged to a round-corner flat square blank; in the second stage, the right angle forging is mainly carried out for 4 passes; and forging the round-angle flat square billet to obtain the finished right-angle square steel with the right-angle square section. The production method can complete the production of the right-angle square steel with the length of 15 meters within 10 minutes, reduces the heat number and the yield under the condition of reducing the allowance, obviously improves the production efficiency, reduces the production cost, and realizes the automatic and high-precision batch production of the right-angle square steel. The invention can improve the production efficiency of equipment operation, is convenient for organizing production and has high product qualification rate.)
技术领域
本发明属于直角方钢制备方法技术领域，尤其涉及一种利用精锻机批量生产直角方钢的方法。
背景技术
锻造用钢材从横截面形状来说，使用最广泛的就是棒材，其次是方钢。方钢究其形状可分为直角方钢和圆角方钢。因直角方钢在尖角处易出现裂纹，同时直角不易控制，易出现平行四边形，所以在建筑和机械上需要直角的部件、结构件等都用圆角方钢或棒材来代替，不但增加了原料量，还增加了后续加工时间，间接增加使用成本。因此锻造出符合建筑领域和机械领域使用要求的直角方钢具有巨大的实际价值。
目前现有棒材主要是锻造或者轧制出半成品或成品供建筑和机械领域使用。而圆角方钢仅在轧制领域应用广泛。锻造方钢由于压机的特有性质，都会存在突角、锻造余量大、毛坯成材率低、原料损耗大、制造成本高及生产效率低的问题。
发明内容
为提高直角方钢的生产效率和产品质量，降低制造成本，本发明提供了一种利用精锻机批量生产直角方钢的方法。
本发明的技术方案：
一种利用精锻机批量生产直角方钢的方法，锻造使用方锤头，分两阶段进行锻造，第一阶段以变形为主，共进行3～5道次，先将圆柱形坯料锻至圆角扁方坯，然后以圆角扁方坯厚度变形为主，将圆角扁方坯厚度锻至成品直角方钢尺寸；第二阶段以锻造直角为主，共进行4个道次，前两个道次在圆角扁方坯厚度不变的基础上由圆角扁方坯锻至截面为圆角正方形的条形坯，后两个道次将截面为圆角正方形的条形坯锻至截面为直角正方形的条形坯，获得成品直角方钢。
进一步的，锻造成型前对坯料进行加热，加热温度为1200～1220℃，保温时间3h使坯料温度均匀，出炉钢坯空冷，坯料表面温度在1000～1050℃时开始锻造。
进一步的，所述精锻机为16MN卧式精锻机，自动控制用编程软件为BarForge，方锤头型号为F60×G120。
进一步的，锻造过程中使用的方锤头共四个，将相对平行的两组方锤头分别设定为A组锤头和B组锤头，所述道次均为非旋转进料，第一阶段变形道次B组锤头下压量均为A组锤头下压量的1.5～2倍，锻比为1.07～1.5；第二阶段锻造直角道次A组均下压量保持不变，B组均下压量为0，锻比为1.0～1.1。
进一步的，锻造过程中方锤头的锻造频率均为180次/min。
进一步的，锻造过程中进料速度为5.0～8.0m/min，出料速度为6.0～8.5m/min。
进一步的，锻造成型的终锻温度控制在800～850℃。
进一步的，锻造所得成品直角方钢利用锻后余热代替正火，细化晶粒，锻件空冷后退火，减少锻造应力，降低锻件硬度。
本发明的有益效果：
本发明提供的利用精锻机批量生产直角方钢的方法在1小时内能生产5-6支坯料，在减少余量的情况下减少了火次及成材率，显著提高了直角方钢的生产效率，降低了生产成本的消耗，实现了直角方钢的自动化、高精度批量生产。
本发明通过对精锻机锻造变形形式的策划，利用自带软件程序BarForge对加热温度、锻造压下量、锻造比、终锻温度等工艺参数的设计，在生产直角方钢时通过变形量控制直角处折叠及防止直角处产生裂纹。本发明能够根据钢种、坯料尺寸、产品尺寸精确设计锻造道次，既能够避免出现凸角，也能减少不必要的道次，节约能源。通过最后两道次控制方钢的尺寸精度与直角处的直角度，提高设备作业生产效率，便于生产组织。本发明直角方钢生产方法可与其他钢种进行配炉生产，生产方式灵活。生产的直角方钢经检查高倍、低倍、尺寸等一次合格率达到100％，效果较好，产品质量达到标准要求。
附图说明
图1为实施例1生产的直角方钢的照片；
图2为实施例1锻造前坯料的横截面照片；
图3为实施例1生产的直角方钢的横截面照片。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
实施例1
本实施例提供了一种利用精锻机批量生产直角方钢的方法，精锻机为16MN卧式精锻机，自动控制用编程软件为BarForge，方锤头型号为F60×G120；钢材料产品型号为30CrMo，钢坯重量4.35t，规格为φ450*3450mm，成品直角方钢尺寸为222×171mm。
具体制备方法为：
步骤一、坯料加热：
将坯料装入燃气加热炉中加热，加热温度1220℃～1240℃，保温时间4小时，使钢坯应加热温度均匀、透烧，出炉钢坯空冷，坯料表面温度在1000～1050℃时开始锻造。
步骤二、精锻机锻造：
锻造过程总锻比为4.2，共9个锻造道次，1～5道次为变形道次，6～9道次为锻造直角道次，均为非旋转进料，锻造过程中使用的方锤头共四个，将相对平行的两组方锤头分别设定为A组锤头和B组锤头，第1～9道次方锤头的锻造频率均为180次/min。具体锻造参数为：
第1道次将圆柱形坯料锻至圆角扁方坯，A组锤头下压量为28.7mm，B组锤头下压量为57.4mm，锻比为1.078，进样速度为7.7m/min，出样速度为8.3m/min；
第2道次以圆角扁方坯厚度变形为主，A组锤头下压量为29.1mm，B组锤头下压量为57.4mm，锻比为1.163，进样速度为7.1m/min，出样速度为8.3m/min；
第1～2道次变形相对较小，主要焊合钢坯表面缺陷，提高钢坯塑性；
第3道次以圆角扁方坯厚度变形为主，A组锤头下压量为29.1mm，B组锤头下压量为57.4mm，锻比为1.257，进样速度为6.6m/min，出样速度为8.3m/min；
第4道次以圆角扁方坯厚度变形为主，A组锤头下压量为29.1mm，B组锤头下压量为49.4mm，锻比为1.369，进样速度为6.1m/min，出样速度为8.3m/min；
第5道次以圆角扁方坯厚度变形为主，A组锤头下压量为30mm，B组锤头将圆角扁方坯厚度锻至成品直角方钢尺寸171mm，即B组锤头下压量为50mm，锻比为1.411，进样速度为5.9m/min，出样速度为8.3m/min；
第3～5道次压实钢坯内部组织，改善疏松、缩孔等缺陷，提高产品内在质量；
第6、7道次在圆角扁方坯厚度不变的基础上由圆角扁方坯锻至截面为圆角正方形的条形坯，A组锤头下压量为29.1mm，B组锤头下压量均为0；锻比依次为1.105和1.117，进样速度为7.5m/min，出样速度为8.3m/min；
第8、9道次将截面为圆角正方形的条形坯锻至截面为直角正方形的条形坯，A组锤头和B组锤头下压量以将截面为圆角正方形的条形坯锻至截面为直角正方形的条形坯为准，锻比依次为1.094和1.014，第8道次，进样速度为6.5m/min，出样速度为7.1m/min，第9道次，进样速度为5.9m/min，出样速度为6m/min；获得成品直角方钢。
第9道次终锻温度控制在800～850℃，锻造所得成品直角方钢利用锻后余热代替正火，细化晶粒，锻件空冷后退火，减少锻造应力，降低锻件硬度。
图1为实施例1生产的直角方钢的照片；由图1可以看出，直角方钢的直角处没有折叠和裂纹，直角质量符合产品要求。
图2为实施例1锻造前坯料的横截面照片；图3为实施例1生产的直角方钢的横截面照片，由图2可以看出，坯料中心存在较多孔洞，而图3经过锻造的方钢内部不存在孔洞，在锻造过程中，通过变形道次压实了钢坯内部组织，改善疏松、缩孔等缺陷，提高了产品内在质量。
实施例2
本实施例提供了一种利用精锻机批量生产直角方钢的方法，精锻机为16MN卧式精锻机，自动控制用编程软件为BarForge，方锤头型号为F60×G120；钢材料产品型号为42CrMo，钢坯重量8吨，规格为φ480*5600mm，成品直角方钢尺寸为300×355mm。
具体制备方法为：
步骤一、坯料加热：
将坯料装入燃气加热炉中加热，加热温度1200℃～1220℃，保温时间6小时，使钢坯应加热温度均匀、透烧，出炉钢坯空冷，坯料表面温度在1000～1050℃时开始锻造。
步骤二、精锻机锻造：
锻造过程总锻比为1.7，共7个锻造道次，1～3道次为变形道次，4～7道次为锻造直角道次，均为非旋转进料，锻造过程中使用的方锤头共四个，将相对平行的两组方锤头分别设定为A组锤头和B组锤头，第1～7道次方锤头的锻造频率均为180次/min。具体锻造参数为：
第1道次将圆柱形坯料锻至圆角扁方坯，A组锤头下压量为28.7mm，B组锤头下压量为57.4mm，锻比为1.07，进样速度为7.8m/min，出样速度为8.3m/min；
第2道次以圆角扁方坯厚度变形为主，A组锤头下压量为29.1mm，B组锤头下压量为57.4mm，锻比为1.145，进样速度为7.2m/min，出样速度为8.3m/min；
第1～2道次变形相对较小，主要焊合钢坯表面缺陷，提高钢坯塑性；
第3道次以圆角扁方坯厚度变形为主，A组锤头下压量为29.1mm，B组锤头下压量为57.4mm，锻比为1.223，进样速度为6.8m/min，出样速度为8.3m/min；
第4道次以圆角扁方坯厚度变形为主，A组锤头下压量为29.1mm，B组锤头将圆角扁方坯厚度锻至成品直角方钢尺寸300mm，即B组锤头下压量为7.8mm，锻比为1.104，进样速度为7.5m/min，出样速度为8.3m/min；
第3～4道次压实钢坯内部组织，改善疏松、缩孔等缺陷，提高产品内在质量；
第5道次在圆角扁方坯厚度不变的基础上由圆角扁方坯锻至截面为圆角正方形的条形坯，A组锤头下压量为7mm，B组锤头下压量均为0；第5道次锻比为1.016，进样速度为7m/min，出样速度为7.1m/min；
第6道次锻比为1.006，进样速度为6m/min，出样速度为6m/min；第7道次锻比为1.002，进样速度为6m/min，出样速度为6m/min；获得截面为直角正方形的条形坯成品直角方钢。
第4-7道次变形量几乎为零，主要是锻造直角，即控制直角处折叠及防止直角处产生裂纹。
第7道次终锻温度控制在800～850℃，锻造所得成品直角方钢利用锻后余热代替正火，细化晶粒，锻件空冷后退火，减少锻造应力，降低锻件硬度。
在实施例2生产的直角方钢宽度的1/2处和高度的1/3处交汇处取样检测其力学性能，结果如表1所示。
表1
由表1数据可以看出，本发明生产的直角方钢具有良好的力学性能，能够满足建筑领域和机械领域的使用需求。