專利名稱：：一種制定鋼錠拔長工藝的方法
技術領域：
：本發(fā)明屬于鍛造領域，具體地說就是一種制定鋼錠拔長工藝的方法，它適用于大型鋼錠WHF和FM法拔長工藝過程。
背景技術：
：鋼鐵的物理冶金過程決定了鋼錠內部不可避免地會存在各種缺陷，如疏松、縮孔、孑L洞等。如果上述缺陷在鍛造過程中不能消除而繼續(xù)存在，會嚴重降低鍛件的使用壽命甚至報廢鍛件，特別是又寸于大型鍛件如支撐輥、轉子、護環(huán)、軋輥等，這些缺陷的消除對于獲得優(yōu)質合格的鍛件尤為重要。為消除這些缺陷，鍛造工作者發(fā)明了各種鍛造方法，如JTS鍛造法、FM鍛造法、FML鍛造法、KD鍛造法、WHF鍛造法、SUF鍛造法、TER鍛造法、AV0鍛造法和LZ鍛造法等。其中，WHF(WideDieHeavyBlowForging,即寬砧強壓法)和FM(FreeFromMannesmanneffect,即無拉應力法)鍛造法，由于其工具簡單和操作方便等優(yōu)點被滿造廠廣泛應用，產生了良好的經濟效益。WHF法是日本室蘭制鋼研究所的田中光之基于上限元法提出的，強調寬砧大壓下量，即國內所謂的寬砧強壓法。FM法是日本新日鐵生產研究所的中島浩衛(wèi)等人系統(tǒng)提出的，強調不對稱變形和消除心部拉應力，即國內所謂的無拉應力法。雖然如此，使用上述方法仍經常出現(xiàn)產品質量檢驗不合格，通過分析認為主要是由于變形不均勻導致局部沒有鍛透。深入分析發(fā)現(xiàn)，這主要是由制定的拔長工藝不能保證所需的臨界壓下量導致的。目前，各鍛造廠制定拔長工藝主要根據(jù)工藝人員的經魏啶，隨意性很大，所以經常出現(xiàn)鍛件檢驗不合格，難以保證鍛件的質量。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于提供一種制定鋼錠拔長工藝的方法，解決現(xiàn)有拔長工藝不能保證所需的臨界壓下量導致的變形不均勻、局部不易鍛透等問題，采用本發(fā)明方法制定拔長工藝，能夠使得鍛件變形均勻，提高鍛件合格率以及降低工藝人員的勞動強度。本發(fā)明的技術方案是一種制定鋼錠拔長工藝的方法，包括如下步驟1)采用數(shù)值模擬技術考察不同參數(shù)對展寬量的影響首先建立WHF或FM法拔長模型，然后通M—改變砧寬、坯料尺寸、壓下量，得出各個參數(shù)對展寬量的影響規(guī)律，最后綜合考察砧寬、坯料尺寸、壓下量對展寬量的影響規(guī)律；2)采用數(shù)值擬合技術得出展寬量和砧寬、坯料尺寸、壓下量之間的關系根據(jù)上述步驟1)得出的展寬量和進砧量、坯料尺寸、壓下量參數(shù)的規(guī)律和數(shù)據(jù)，通過數(shù)值擬合技術給出展寬量和砧寬、坯料尺寸、壓下量之間的公式。所述的制定鋼錠拔長工藝的方法，當初始毛坯為圓截面時，前兩趟次展寬量計算公式為第一趟a,二IdW/D，卜二ci!AH;第二趟a2=K2W/H，e2=a2△H;以后各趟a二K3—腿/W;P二aAH;當初始毛坯為矩形截面時:直接按公式a=K3_K4H/W;e二aAH計算；其中，符號的含義如下ai代表初始毛坯為圓截面時第一趟次的展寬系數(shù)，W代表砧寬，D代表圓截面的直徑，卜代表第一趟次的展寬量，AH代表壓下量，ct2代表初始毛坯為圓截面時第二趟次的展寬系數(shù)，卜代表第二趟次的展寬量，H代表坯料的高度，a代表展寬系數(shù)，P代表次展寬量，KK4為系數(shù)。所述的制定鋼錠拔長工藝的方法，K,二0.4650.485，K2=0.4000.450，KfO.7750.850，K4二O.1800.195。本發(fā)明適用于鍛審伏型鍛件的鋼錠，這里的大型鍛件是指在IO麗以上鍛造液壓機上生產的鍛件，一般是指5t以上的軸類鍛件或2t以上的餅類鍛件。本發(fā)明的有益效果是1)本發(fā)明考慮到毛坯的初始形狀，綜合考慮了砧寬、坯料尺寸、壓下量等因素的影響，適用于WHF和FM兩種拔長方法，并可以簡潔的公式形式給出。2)本發(fā)明采用數(shù)值模擬技術模擬了WHF和FM法拔長過程，得出了展寬量和砧寬、坯料尺寸、壓下量等參數(shù)之間的規(guī)律，給出了展寬量和砧寬、±丕料尺寸、壓下量之間的計算公式。展寬量3的計算考慮了砧寬W、坯料尺寸H、壓下量AH等因素的影響，展寬量計算公式同時適用于WHF和FM兩種拔長方法。3)采用本發(fā)明能快速準確地制定WHF和FM法拔長工藝，能提高鍛件變形均勻性和尺寸精度。4)采用本發(fā)明能使工藝人員免于繁瑣的尺寸校核等工作，提高生產效率。5)本發(fā)明的思路可以為考察其它拔長工藝展寬量和砧寬、坯料尺寸、壓下量等參數(shù)之間的關系提供借鑒。圖1為WHF法鍛造過程示意圖。圖2為FM法鍛造過程示意圖。圖3為通過模擬得到的WHF法最終等效應變場。圖4為通過模擬得到的FM法最終等效應變場。圖5為WHF法展寬方向工藝尺寸與模擬尺寸對比。圖6為FM法展寬方向工藝尺寸與模擬尺寸對比。圖7為本發(fā)明數(shù)值模擬和數(shù)據(jù)擬合的流程圖。圖中，l-砧子；2-毛坯；3-大平臺。具體實駄式下面結合附圖和實施例詳述本發(fā)明。如圖1所示，WHF法鍛造過程中，毛坯(坯料)2置于兩個砧子1之間，毛坯2為矩形截面坯料(高度用H表示)或圓截面坯料(直徑用D表示)，砧子l的寬度(砧寬)用W來表示。如圖2所示，與WHF法不同之處在于，F(xiàn)M法鍛造過程中，毛坯2置于砧子1和大平臺3之間。本發(fā)明制定鋼錠拔長工藝的方法如下1)采用數(shù)值模擬技術考察不同參數(shù)對展寬量的影響首先建立WHF和FM法拔長模型，然后通過逐一改變砧寬、坯料尺寸、壓下量等參數(shù)，得出各個參數(shù)對展寬量的影響規(guī)律，最后綜合考察砧寬、坯料尺寸、壓下量等參數(shù)對展寬量的影響規(guī)律。所述的WHF和FM法拔長模型是指通過ABAQUS軟件建立的三維有限元模型，是在對實際過程適當簡化的基礎上建立的模型，抓住了實際過程的主要特點。2)采用數(shù)值擬合技術得出展寬量和砧寬、坯料尺寸、壓下量等參數(shù)之間的關系根據(jù)上述步驟1)得出的展寬量和進砧量、坯料尺寸、壓下量等參數(shù)的規(guī)律和數(shù)據(jù)，通過數(shù)值擬合技術給出展寬量和砧寬、坯料尺寸、壓下量之間的公式。上述步驟1)的數(shù)值模擬技術是指有限元模擬技術，所用的軟件為通用的有限元軟件ABAQUS;步驟2)的數(shù)值擬合技術是指數(shù)值分析中的最小二乘法，所用軟件為通用的數(shù)據(jù)處理軟件0RIGIN。本發(fā)明所涉及的步驟1)的數(shù)值模擬技術和步驟2)的數(shù)值擬合技術的流程如圖7戶g。大型鋼錠WHF和FM法拔長工藝制定方法的具體實施過程是首先，確定坯料的初始尺寸(矩形截面坯料的高度H或圓截面坯料的直徑D)、砧寬(W)以及相對壓下量(AH/H);然后，按照如下原則計算當初始坯料為圓截面時，前兩趟次展寬量計算公式為第一趟次h二KW/D，e!二a,AH;第二趟次a2=K2W/H，e2=a2AH;以后各趟a=K3—!Ui/W;P=aAH(從第二趟次起，圓截面坯料的高度亦用H來g)。當初始毛坯為矩形截面時，直接按公式a=&_躍/%0=aAH計算。本發(fā)明中，K!、K2、K3、K4代表的是擬合系數(shù)；K產O.4650.485，K2=0.4000.450，Ks二O.7750.850，K4=0.1800.195。ai代表初始毛坯為圓截面時第一趟次的展寬系數(shù)，W代表砧寬，D代表圓截面的直徑，^代表第一趟次的展寬量，AH代表壓下量，ot2代表初始毛坯為圓截面時第二趟次的展寬系數(shù)，P2代表第二趟次的展寬量，H代表i丕料的高度，a代表展寬系數(shù)，P代表次展寬量。實施例本實施例的鍛造零件為280t某支撐輥用鋼錠的拔長過程，鋼l定的初始重量為450t，本實施例的鋼錠材質為60Cr。坯料的初始尺寸(D或H)為O4000mm、砧寬(W)為2000mm以及相對壓下量(AH/H):WHF法為20。/。，F(xiàn)M法為11。/。。根據(jù)鋼種選取K,=0.473，K2=0.43，K3=0.782，K4=0.182。按照所述的方法制定了WHF和FM法的拔長工藝，最后制定成表格供現(xiàn)場人員實施。如表1和表2所示。6表1為WHF法鍛造過程工藝表D二4000鵬；W=2000mm;W/D二0.5;AH/H=20%<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表1中，"^樣坯料的翻轉角度；AL代表坯料鍛造時不同趟次的錯砧量;AX代表X方向的壓下量；DX代表每趟次完成后X方向的尺寸；AY代表Y方向的壓下量；DY代表每趟次完成后Y方向的尺寸；X方向代表初始高度方向；Y方向代表初始橫向。表2為FM法鍛造過程工藝表D=4000mm;W二2000ram;W/D=0.5;AH/H=11%<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>10180°290238032501190。3602550289012180°320272025701390。3002420273014180°270215028801590。3202320256016180°16024002400表2中，X方向代表初始高度方向；Y方向代表初始橫向。從最終的等效應變圖(圖3和圖4)可以看到，按照該方法實施的工藝得到了心部變形均勻的鍛件。從模擬值和工藝值對比圖(圖5和圖6)可以看到，工藝值和模擬值f給良好。實施例結果表明，本發(fā)明采用數(shù)值模擬技術研究了WHF和FM法拔長過程中砧寬、坯料尺寸、壓下量和展寬量之間的關系，并艦數(shù)據(jù)擬合給出了通用的計算展寬量的公式。采用本發(fā)明制定的拔長工藝，倉g夠保證每趟次的壓下量，得到心部變形均勻，尺寸符合要求的鍛件。隨著計算機技術的發(fā)展，數(shù)值禾莫擬技術在鍛造成形領i或應用越來越廣，逐步使鍛造由"技藝"走向"科學"。因itbl過模擬來考察砧寬、坯料尺寸、壓下量等因素對展寬量的影響，不僅節(jié)約成本，而且準確可靠。通過反復卞莫擬和數(shù)據(jù)擬合有可能給出一套規(guī)范的制定拔長工藝的方法。8權利要求1、一種制定鋼錠拔長工藝的方法，其特征在于，包括如下步驟1)采用數(shù)值模擬技術考察不同參數(shù)對展寬量的影響首先建立WHF或FM法拔長模型，然后通過逐一改變砧寬、坯料尺寸、壓下量，得出各個參數(shù)對展寬量的影響規(guī)律，最后綜合考察砧寬、坯料尺寸、壓下量對展寬量的影響規(guī)律；2)采用數(shù)值擬合技術得出展寬量和砧寬、坯料尺寸、壓下量之間的關系根據(jù)上述步驟1)得出的展寬量和進砧量、坯料尺寸、壓下量參數(shù)的規(guī)律和數(shù)據(jù)，通過數(shù)值擬合技術給出展寬量和砧寬、坯料尺寸、壓下量之間的公式。2、按照權利要求1所述的制定鋼錠拔長工藝的方法，其特征在于，當初始毛坯為圓截面時，前兩趟次展寬量計算公式為第一趟ai二K,W/D，^=ai△H;第二趟a產K2W/H，e2=a2AH;以后各趟a二K3—K^/W;P=aAH;當初始毛坯為矩形截面時直接按公式a=K3—謡/W;3二dAH計算；其中，符號的含義如下ai代表初始毛坯為圓截面時第一趟次的展寬系數(shù)，W代表砧寬，D代表圓截面的直徑，卜代表第一趟次的展寬量，AH代表壓下量，012代表初始毛坯為圓截面時第二趟次的展寬系數(shù)，02代表第二趟次的展寬量，H代表坯料的高度，a代表展寬系數(shù)，e代表次展寬量，IdK4為系數(shù)。3、按照權利要求2所述的制定鋼錠拔長工藝的方法，其特征在于，Id二O.4650.485，K2=0.4000.450，K3=0.7750.850，K4二O.1800.195。全文摘要本發(fā)明屬于鍛造領域，具體地說就是一種制定鋼錠拔長工藝的方法，它適用于大型鋼錠WHF和FM法拔長工藝過程。本發(fā)明采用數(shù)值模擬技術研究了WHF和FM法拔長過程中砧寬、坯料尺寸、壓下量和展寬量之間的關系，并通過數(shù)據(jù)擬合給出了通用的計算展寬量的公式。采用本發(fā)明制定的拔長工藝，能夠保證每趟次的壓下量，得到心部變形均勻，尺寸符合要求的鍛件。本發(fā)明可以解決現(xiàn)有拔長工藝不能保證所需的臨界壓下量導致的變形不均勻、局部不易鍛透等問題，采用本發(fā)明方法制定拔長工藝，能夠使得鍛件變形均勻，提高鍛件合格率以及降低工藝人員的勞動強度。文檔編號B21C1/00GK101491815SQ20091001045公開日2009年7月29日申請日期2009年2月25日優(yōu)先權日2009年2月25日發(fā)明者孫明月,李世鍵,李殿中申請人:中國科學院金屬研究所