[发明专利]一种钢的短流程铸锻一体化工艺

摘要

本发明公开了一种钢的短流程铸锻一体化工艺，包括钢锭液芯率精确模拟计算、液芯钢锭冶铸、水封冒口、高温热送脱模、钢锭液芯锻造，本发明突破了钢锭完全凝固后再加热锻造的传统工艺方法，简化了工艺流程，省去了钢锭冷却、退火和锻前加热工序，减少了锻件加热火次，将凝固与变形过程有机结合，在钢锭尚未完全凝固带有液芯时进行半固态锻造成型，实现了钢锭短流程铸锻一体化技术；充分利用计算机仿真和数字化技术优势，实现钢锭铸锻全流程计算机模拟计算，精确控制液芯率，采用特殊技术加速冒口冷却凝壳，实现钢锭超高温脱模、热送及液芯锻造新技术；提供了一种有效的消除钢锭缩孔疏松、改善偏析与组织细化的新途径。

主权项

1.一种钢的短流程铸锻一体化工艺，其特征在于：所述工艺流程包括：冶炼‑铸锭、水封冒口、高温热送脱模、液芯锻造，具体包括以下步骤：步骤一、钢锭液芯率精确模拟计算：利用计算机对铸锻钢锭进行三维建模，对钢锭充型过程、自然冷却、换底盘均温和水封冒口阶段进行温度场和应力位移变化的模拟计算，对高温热送脱模阶段进行温度场和流体运动变化的计算，进行带液芯半固态成型锻造模拟，确定不同阶段液芯率的变化率，准确控制时间节点，选定工艺参数；钢锭液芯率的变化控制在自然冷却到换底盘时液芯率为30‑40%，水封冒口时液芯率为12‑20%，吊运热送时液芯率为6‑12%，脱模时液芯率为5‑10%，液芯锻造时液芯率为3‑8%，具体时间随钢种及锭型而有所不同；确定钢的液相线温度和固相线温度；步骤二、液芯钢锭冶铸：将冶炼好的钢液浇注到倒锥度钢锭模中，钢锭的浇注温度控制在液相线温度以上50‑60℃，锭身的充型时间为15min，冒口的充型时间为10min；钢锭的液芯率在30‑40%时换底盘，自然冷却到液芯率为12‑20%时开始对冒口喷水，液芯率降至6‑12%时停止对冒口喷水，喷水时间控制在15‑30min，冒口边缘凝固结壳不小于100mm，确保壳体有足够的厚度与强度；步骤三、高温吊运热送、脱模：水封冒口后的钢锭连同锭模一起经平板车加保温罩通过热送通道从冶炼车间高温热送到锻压车间脱模，热送及脱模时间控制在15‑30min，钢锭高温脱模后液芯率控制在5‑10%，脱模后钢锭表面温度不低于1100℃，芯部温度不低于1300℃，方可进行液芯锻造；若低于此温度，需加热到钢的始锻温度1250℃，再行锻造；步骤四、钢锭液芯锻造：采用宽厚板整体压实工艺，脱模后的钢锭表面覆盖保温棉，立即上压机锻造；钢锭开始锻造时，液芯率控制在3‑8%；采用宽厚板压实，每次压下量控制在10‑20%，保压时间10min，后期采用宽平砧压实；钢锭锻造完成时，钢锭已完全凝固，以确保锻造过程安全可靠和质量稳定；步骤五、采用常规锻造技术进行后序火次锻造。