專利名稱：：一種制定鋼錠拔長工藝的方法
技術領域：
：本發明屬于鍛造領域，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、軋輥等，這些缺陷的消除對于獲得優質合格的鍛件尤為重要。為消除這些缺陷，鍛造工作者發明了各種鍛造方法，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等人系統提出的，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。深入分析發現，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工藝人員的經魏啶，隨意性很大，所以經常出現鍛件檢驗不合格，難以保證鍛件的質量。
發明內容本發明的目的在于提供一種制定鋼錠拔長工藝的方法，解決現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)采用數值模擬技術考察不同參數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，得出各個參數對展寬量的影響規律，最后綜合考察砧寬、坯料尺寸、壓下量對展寬量的影響規律；2)采用數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上述步驟1)得出的展寬量和進砧量、坯料尺寸、壓下量參數的規律和數據，通過數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，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，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，P代表次展寬量，KK4為系數。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。本發明的有益效果是1)本發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)本發明采用數值模擬技術模擬了WHF和FM法拔長過程，得出了展寬量和砧寬、坯料尺寸、壓下量等參數之間的規律，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為本發明數值模擬和數據擬合的流程圖。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，FM法鍛造過程中，毛坯2置于砧子1和大平臺3之間。本發明制定鋼錠拔長工藝的方法如下1)采用數值模擬技術考察不同參數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，得出各個參數對展寬量的影響規律，最后綜合考察砧寬、坯料尺寸、壓下量等參數對展寬量的影響規律。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)采用數值擬合技術得出展寬量和砧寬、坯料尺寸、壓下量等參數之間的關系根據上述步驟1)得出的展寬量和進砧量、坯料尺寸、壓下量等參數的規律和數據，通過數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)的數值擬合技術是指數值分析中的最小二乘法，所用軟件為通用的數據處理軟件0RIGIN。本發明所涉及的步驟1)的數值模擬技術和步驟2)的數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。本發明中，K!、K2、K3、K4代表的是擬合系數；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，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，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，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。/。，FM法為11。/。。根據鋼種選取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，本發明采用數值模擬技術研究了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，并艦數據擬合給出了通用的計算展寬量的公式。采用本發明制定的拔長工藝，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展，數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，不僅節約成本，而且準確可靠。通過反復卞莫擬和數據擬合有可能給出一套規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)采用數值模擬技術考察不同參數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，得出各個參數對展寬量的影響規律，最后綜合考察砧寬、坯料尺寸、壓下量對展寬量的影響規律；2)采用數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上述步驟1)得出的展寬量和進砧量、坯料尺寸、壓下量參數的規律和數據，通過數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，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，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，e代表次展寬量，IdK4為系數。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。本發明采用數值模擬技術研究了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，并通過數據擬合給出了通用的計算展寬量的公式。采用本發明制定的拔長工藝，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。本發明可以解決現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日優先權日2009年2月25日發明者孫明月,李世鍵,李殿中申請人:中國科學院金屬研究所