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支承輥鍛造工藝研究與應用

支承輥通常為大型實心軸類鍛件，對于該類鍛件，鐓粗及拔長是鍛造的重要工序，其對消除或弱化鋼錠的原始內部缺陷以及保證支承輥心部質量的優劣起著決定性作用。鋼錠越大其心部的疏松、孔洞及夾雜等冶金缺陷越嚴重，心部壓實難度也越大，超大型支承輥鍛件易出現因心部未完全鍛透壓實而造成超聲檢測不合格的情況。本次采用“鐓粗-WHF 法拔長+ 鐓粗-FM 法拔長”的復合鍛造主變形工藝，以達到鍛合疏松和孔洞，改善鋼錠心部應力及夾雜物分布，以及不萌生新的裂紋源的目的。

鍛件主要技術信息

支承輥鍛件規格為φ2330 mm × 4260 mm × 9400 mm，材質為45Cr4NiMoV，鍛件重量196.1 t，采用300 t 鋼錠鍛造生產。

工藝方案  

FM 法即中心無拉應力鍛造法。其特點在于上平砧+下平臺非對稱鍛造變形。拔長時坯料產生不對稱變形，這樣坯料中部處于壓應力狀態，而拉應力位置下移，此時鋼錠心部缺陷較多的部位將避開拉應力的破壞作用，所以鍛造效果良好。采用FM 法拔長時，當砧寬比W/H＞0.3就可以實現坯料心部處于三向壓應力，消除Mannesmen效應，故其采用相對較小的砧寬比就能實現超大型鋼錠的心部壓實。同時，原鍛件心部拉應力部位會下移，坯料厚度1/2處的應力狀態與采用砧寬比為1/2的普通鍛造法時1/4厚度部位的應力狀態大體相當。FM 法拔長時，因拉應力位置下移，錘下的心部位置全部為壓應力狀態，能更好地壓實焊合鋼錠心部的冶金缺陷。

新壓實工藝方案采用鐓粗-WHF 法拔長+鐓粗-FM 法拔長的復合主變形工藝，FM法拔長過程工藝參數控制如下: 鋼錠第二次鐓粗后，進行8趟FM法拔長，壓下量按16%～20% 進行梯度控制，按90°順序翻轉合理控制料寬比，有效寬砧比在0.42～0.65 之間。

工藝流程

EBT 電爐初煉→LF 爐精煉→VD 真空脫氣→VC 真空澆注→鋼錠熱送→鋼錠鍛造→鍛后熱處理→粗加工→超聲檢測。

生產試制

鍛造過程按“鐓粗-WHF 法拔長+ 鐓粗-FM 法拔長”復合鍛造的新主變形工藝方案進行生產，特別是在兩次鍛造主變形過程中，加強生產過程監管，確定各項工藝參數執行到位。   

鍛造生產流程為: Ⅰ火加熱-鋼錠預拔長→Ⅱ火加熱-壓水、冒口兩端鉗口→Ⅲ火加熱-1 次鐓粗+WHF 法拔長→Ⅳ火加熱-2 次鐓粗+ FM 法拔長→Ⅴ火加熱-拔長預卡臺→Ⅵ火加熱-鍛出成品→鍛后熱處理→毛坯檢驗。   

最后出成品火次，預留鍛比并合理控制加熱溫度，鍛后空冷及正火空冷過程嚴格按照工藝要求執行，最終順利完成該大型支承輥的鍛造生產。

結論

 經過本批次大型支承輥鍛件的生產驗證，形成以下實用性結論:

(1) 采用“鐓粗-WHF 法拔長+ 鐓粗-FM 法拔長”的復合壓實工藝生產超大規格的實心鍛件能達到較好的心部壓實效果，該工藝在實際生產中具有較好的操作性和可行性。

(2) 在制定超大規格實心鍛件壓實方案時應考慮實際的有效砧寬比對壓實效果的影響。

(3) 通過本次工藝研究及生產實踐，豐富了鍛造方法并積累了超大規格實心鍛件的生產經驗。

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