[发明专利]不锈钢锥形环锻件的辗轧成形方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种环形锻件的轧制成形方法，特别是涉及了不锈钢锥形环锻件的辗轧成形方法。

背景技术

采用不锈钢(如0Cr11Ni2MoVNb等材料牌号)制造的地面燃气轮机的锥形环锻件，如涡轮外环、机匣等零部件由于长期在高温下工作，要求锻件具有较好的性能及组织稳定性。

“大型锥形环件成型制造新工艺及其数值模拟”(王泽武等，《核动力工程》，第28卷第2期，第69～72页，2007年4月)一文公开了一种锥形环件的成形工艺，该工艺包括制坯、加热、轧制及后续加工。采用该工艺轧制普通碳素钢的锥形环件时是把轧环机的主辊、芯辊和抱辊加工成锥形后再把锥形环坯轧制成锥形环件的。采用该工艺轧制锥形环件，由于是靠主辊、芯辊和抱辊的锥面形状来确定锥形环件的锥面形状，靠锥辊来轧制其高度，因此，只能轧制内外环面为平整面的简单锥形环件(如该文图示的那样)，而且对于锥度或高度不一样的锥形环件，需要更换辊型，正如该文所指出的“锥形环件不同于矩形截面环件，在轴向上环件有一定斜度，需要重新设计主辊、芯辊和抱辊”。由此可知，采用该工艺不可能轧制出内外环面为复杂曲面的锥形环件，而且轧制不同形状的简单锥形环件时频繁更换辊型将会增加制造成本、延长生产周期和不利于设备的维护保养。

上述锥形环件成型制造新工艺并未公开轧制不锈钢锥形环锻件的具体工艺步骤，若采用该工艺轧制不锈钢锥形环锻件，存在的问题如下：

不能轧制环面为复杂曲面并沿零件外形呈流线分布的锥形环锻件，因此，当需要轧制环面为复杂曲面的锥形环锻件时，只能靠增大加工余量的方法先轧制成该文所公布的环面为平整面的锥形环锻件，再通过机加工成环面为复杂曲面的锥形环锻件。这样加工而成的锥形环锻件，环锻件毛坯的加工余量大，锻件尺寸精度较差，锻件的外形流线不能沿零件外形分布；由于加工量较大，既费时费力和浪费大量的贵重不锈钢材料，又切断了锻件的外形流线从而对锻件的组织和性能产生不利影响。

轧制不锈钢锥形环锻件时，从合金棒料到最终轧制成锥形环锻件，不锈钢的变形量对环锻件的组织和性能影响很大，其变形量选择不准，将会造成环锻件晶粒粗大、轧伤、轧裂、折叠、夹层等缺陷，从而影响锻件的交付和使用。特别是对于轧制重型燃气轮机的机匣等大型(重量在1000kg以上)或特大型(重量在10000kg以上)的不锈钢锥形环锻件，如何克服材料的热变形抗力大，保证材料的内部被锻透、减少材料加工及消耗，获得组织性能优良和沿零件外形呈流线分布的锥形环锻件，是当今制造业上的难题。

有鉴于此，本发明提供了一种不锈钢锥形环锻件的辗轧成形方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种准确的变形量来实现不锈钢锥形环锻件精确辗轧成形的方法，采用该方法辗轧的锥形环锻件沿零件外形呈流线分布，并具有优良的组织和性能。

为解决上述技术问题，本发明所述不锈钢锥形环锻件的辗轧成形方法，其技术方案包括以下步骤：

把按规格下料的不锈钢棒料加热到变形温度，经镦粗使其变形75％～80％得到实心圆饼；把所述实心圆饼冲孔使其孔径尺寸是其外径尺寸的15％～20％后得到空心圆饼；

加热所述空心圆饼到变形温度后使其被轧环变形30％～35％后得到矩形环坯；把所述矩形环坯的上、下端面加工平整，内、外环面加工出斜度得到预轧坯；

加热所述预轧坯到变形温度，把所述预轧坯装进轧环机辗轧模具，所述预轧坯的纵向截面在辗轧模具的锥形孔型内被轧环机辗轧并按所述孔型产生连续局部塑性变形，所述预轧坯壁厚减小并沿径向展宽被辗轧变形60％～70％后成为锥形环锻件。

在上述步骤中，所述预轧坯的纵向截面在所述锥形孔型内按多火次辗轧变形，最好是二至三个火次，每火次变形量是30％～40％，变形温度是1000℃～1050℃，

当构成上述锥形孔型的辗轧模具的锥形面是曲面时，辗轧成形的锥形环锻件的环面为曲面；当构成上述锥形孔型的辗轧模具的锥形面是平整面时，辗轧成形的锥形环锻件的环面为平整面。

辗轧时，上述预轧坯沿径向的展宽速度是2mm/s～15mm/s，受到的径向轧制力是40000kg～220000kg。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：