ZG56CrNiMoV7热作模具铸钢导盘质量控制与热处理

第35卷第1期2013年2月四川冶金SICHUANMETALLURGYVO135NO1FEB2012文章编号1O0L_5108201301一0O4L_05ZG56CRNIMOV7热作模具铸钢导盘质量控制与热处理康强攀钢集团成都钢钒有限公司，四川成都610303【摘要】采用中频炉冶炼生产热作模具钢导盘，给出了铸造质量控制与成分控制原则。根据探伤情况，在调质热处理工艺的淬火冷却环节上采用不同介质实现ZG56CRNIMOV，热作模具铸钢导盘的淬火冷却。制定了相应的热处理工艺参数，自己设计专用淬火吊具淬火，成功进行了ZG56CRNIMOV热作模具铸钢导盘的淬火。导盘性能完全满足使用要求，为中频炉7台炼生产大型热作模具铸钢件并采用相应热处理控制技术，提供了重要参数。【关键词】中频炉导盘ZG56CRNIMOV，热作模具钢铸件不同冷却介质【中图分类号】TG156【文献标识码】AQUALITYCONTROLANDHEATTREATMENTOFZG56CRNIMOV7HOTWORKINGDIECASTSTEELLARGEGUIDEDISCKANGQIANGPANGANGGROUPCHENGDUSTEELANDVANADIUMCOLTD，CHENGDU610303，SICHUAN，CHINAABSTRACTINTERMEDIATEFREQUENCYFUMACESMELTZG56CRNIMOV7HOTWORKINGDIECASTSTEELLARGEGUIDEDISCINTHEPRESENTSTUDY，THECONTROLPRINCIPLESOFCASTINGQUALITYANDCOMPOSITIONOFLARGEGUIDEDISCCASTWITHZG56CRNIMOV7HOTWORKINGDIESTEELWASGIVENBYTHECONDITIONOFULTRASONICINSPECTION，THETECHNOLOGICALSPECIFICATIONTOUSEDIFFERENTMEDIACOOLINGZG56CRNIMOV7HOTWORKINGDIESTEELLARGEGUIDEDISCWASPROPOSED。THETECHNOLOGICALPARAMETERSWEREDETERMINEDTHELIFTINGTOOLSWERESELFDESIGNEDTHEINDUSTRIALIZEDPRODUCTIONOFZG56CRNIMOV7HOTWORKINGDIESTEELLARGEGUIDEDISCWASSUCCESSFULLYREALIZEDBYUSINGTHEPRINCIPLESTHEPERFORMANCEOFLARGGUIDEDISCAFTERHEATTREATMENTCOMPLETELYSATISTIESTHEREQUIREMENTTHERESULTOFTHEPRESENTSTUDYSUPPLIESANIMPORTANTREFERENCETOGENERALIZETHATTHEINTERMEDIATEFREQUENCYFURNACESMELTZG56CRNIMOV7HOTWORKINGDIESTEELANDDIFFERENTMEDIACOOLINGHEATTREATMENTTECHNOLOGYOFHOTWORKINGDIESTEELLARGECASTGUIDEDISCKEYWORDSINTERMEDIATEFREQUENCYFURNACE，LARGEGUIDEDISC，ZG56CRNIMOV7HOTWORKINGDIESTEEL，CASTINGS，DIFFERENTMEDIACOOLING作者简介康强，男，高级工程师，LJJL冶金机械厂，主要从事轧管工模具研制和技术管理工作。四川冶金第35卷1159连轧管机简介及导盘攀成钢159MMFQM三辊连轧管机组是世界先进的三辊连轧管机组。其生产品种主要为油井管、高中低压锅炉管、汽缸套管等。市场竞争激烈要求产品质量高，作为穿孔机主要工具导盘要求严格，不仅新导盘性能必须满足要求而且导盘多次返修以后性能不能降底以确保轧机生产节凑。因此，我们将导盘热处理生产工艺确定为调质以满足使用要求。但是中频炉冶炼的成品重42吨，毛坯重53吨的热作模具钢铸钢导盘，探伤按JBT5000141998铸钢件无损探伤通用技术条件标准分类并进行相应热处理淬火，在国内未见报道。本文介绍热作模具钢铸钢导盘根据探伤情况，采用相应热处理工艺，达到技术标准。通过我们所开展的工作解决了这一关键技术难题，对于中频炉生产热作模具钢产品，在工艺上、经济上取得了较大突破，具有非常高的实用价值。2穿孔机钢导盘技术要求设计部门根据钢导盘受力情况和工作状态，确定钢导盘材质为56CRNIMOV，其性能指标为HB310360。导盘结构如图1所示，化学成分如表1所示。图1导盘结构示意图表1ZG56CRNIMOV钢化学成分WB导盘制造工艺流程为中频熔炼铸造铸后热处理粗车外面、内孔、端面等留热处理余量探伤返修缺陷探伤_热处理_精加工3钢导盘铸造质量控制31钢导盘铸造技术条件钢导盘铸造按JBT500061998铸钢件通用技术条件要求，粗加工后进行超声波探伤。探伤按JBT5000141998铸钢件无损探伤通用技术条件，根据探伤情况进行产品分类。32铸造工艺控制由于产品重要且工件尺寸较大，为避免产生大量的夹杂物疏松，浇注时温度控制在下限，以防止晶粒粗大、涨箱。为了保证热处理时不变形，对导盘中间筋板适当加厚加宽。浇注温度对铸钢件的质量有较大的影响，若浇注温度过高，铸钢件的收缩值增大，气体含量增大，钢液对铸型的热作用增强，使铸钢导盘容易产生缩孔、气孔、变形、裂纹和粘砂等缺陷。当浇注温度过低时，钢液的流动性差，易使铸件产生冷隔、浇不足、夹杂等缺陷。为了减少冷隔及有利于夹杂物上浮，采用了四个冒口铸造工艺。铸钢件的浇注温度一般按其材质的熔点加4O8O。导盘浇注温度定为15401550。为消除铸件铸后应力，改善组织，铸件铸第1期SICHUANMETALLURGY后采用等温退后工艺，见图2。赠200时间图2退火工艺33化学成分控制中频炉熔炼，由于中频炉固有特点，很难脱S，几乎不能脱P。因此，原材料选用优质无缝钢管管坯，并且分析清楚合金含量，按化学成分配料熔炼，实际浇注化学成分见表2。从表2可见，虽然采取了措施但实际生产中导盘的P、S含量仍超过标准。表2ZG56CRNIMOV，导盘化学成分W注虽然选料，P、S含量仍超标。4导盘调质热处理41工装吊具的设计为方便吊装和淬火减少变形，根据导盘特点和以往经验，设计了导盘淬火专用吊具，吊具采用三点平吊形式，保证导盘水平淬火减少变形。42导盘工艺参数的确定根据导盘的几何形状以及我们以往的热处理工艺参数制定经验确定了导盘的热处理工艺，具体工艺参数见图3。根据导盘工艺参数的确定原则，导盘升温考虑导盘铸钢件形状特点不能太快，要有人炉保温、中间保温过程，以减少淬火加热过程中的应力，避免加热开裂；淬火保温时间的选定，按每毫米有效截面保温113MIN计算，考虑保温前均温过程，总淬火加热时间为354小时；44四川冶金第35卷淬火冷却根据探伤结果选用不同的冷却工艺，回火加热温度选择为600640C。淬火和回火加热时在工件本体焊镍铬一镍硅热电偶丝测定实际温度，热处理工艺见图3。20043导盘检验结果431硬度检测热处理调质后，对导盘进行检测，每件检查8点，采用锤击式现场检验，硬度如表3。8OH100H图3热处理工艺表3硬度检验结果HB注1部分导盘本体硬度检查结果。2每一导盘检查8点均分检查。432变形检测导盘直径上变形为23ILLM，上下平面变形4MM以内，控制在质量范围内，经探伤检验，未发现淬火裂纹等缺陷。433金相检验导盘热处理后检验本体，金相组织为回火索氏体，见图4。8OH时间小时图4金相组织4005热处理工艺讨论和结果分析51铸后热处理铸钢件的铸后组织中常有粗大枝晶及偏析，为消除其对铸件最终热处理的影响，需予以均匀化处理。铸钢件凝固冷却后，各部位都有程度不同的铸造应力，所以热处理时加热速度要严格控制，并有中间保温。52淬火、回火温度的控制ZG56CRNIMOV热作模具铸钢导盘的调。O越赠铝踞333333333333333，BB7，6，NU821，1，驺“弘如舵弛卯B33333333333333卯鲫铊乃鳃533333333333333；2佗铝N33333333333333”；E33333333333333；2舵33333333333333醯M加盯333333333333，23456789M第1期SICHUANMETALLURGY质处理工艺而言，其淬火后的组织应为板条状马氏体，以得到所需的良好的强韧性配合。资料介绍，其常规淬火加热温度为850860C，结合现场经验确定淬火加热温度为860OCIOC。根据小试样试验结果，确定回火温度为600OC64O，回火保温时间89H，回火后空冷。53冷却介质和冷却方式冷却方式可采用油、水、空冷以及它们的组合。不同温度冷却介质的冷却特性见表44。表4不同冷却介质在不同温度下的冷却特性垦旦二呈堡堕温度麓淬火能力H麓淬火能力H水186001OO2701O0水3O5000722701O0水5O100017270100水743O00520007450矿物油100150017025205000740185压缩空气30005100037静止空气3005100037ZG56CRNIMOV热作模具钢铸钢导盘由于材质及生产工艺特点，采用单一油冷淬火，在生产过程中会产生工件开裂如图5所示。因此，淬火要结合不同介质的冷却特性的特点。经过论证，确定采用预冷后先油冷然后风冷最后空冷的冷却方式淬火。考虑到热作图5导盘淬火开裂模具钢要得到良好组织其冷却速度应适当J，以及中频炉冶炼生产铸钢导盘铸件的特殊性，决定采用4O油进行油冷却。ZG56CRNIMOV的MS为225。根据研究L5J，过冷奥氏体的温度下降到350230C范围时形成下贝氏体。结合探伤情况，确定采用导盘淬火首先预冷到750780C【，然后油冷至160350C。油冷后采用适当冷速风冷，最终空冷冷却温度控制在160OC确保工件淬火不开裂。54淬火专用吊具在淬火吊具上我们进行了改进，设计制作了热作模具钢铸钢导盘专用吊具。考虑导盘直径达26M多，为保证零件在高温起吊时受力点均匀分布并利于吊挂，吊具采用三个钩子均布在圆上。淬火时零件保持水平，使之冷却均匀，从而保证导盘调质过程的变形控制在余量范围内。6结论1ZG56CRNIMOV，热作模具钢铸造导盘通过在工艺上采取措施，可以实现在剧烈冷却介质中淬火，达到性能要求。调质处理前需进行退火处理，以消除铸件原始组织缺陷。2导盘采用所设计的淬火吊具，可以方便对导盘进行起吊和淬火，有效地防止淬火变形与开裂。3对大型的铸造热作模具钢铸钢导盘零件的调质处理，在零件材料的原始组织、淬火冷却参数上进行合理的控制，利用油、风冷、空冷来进行淬火，既可以避免淬火裂纹的产生，又可确保产品质量。采用此工艺，经过下转第56页四川冶金第35卷小车能够正常运行的逻辑命令和相关的速度给定；其次根据现场勘测出上卷或下卷需要的停车设定点以便对POSREF作出设定，从位置传感器正确读取反馈信号送给POSACT后，便可调节2DVDT和X1一POS，I贝0试小车的定位效果。由式8可以看到降速效果最重要的参数是小车的减速度A，其绝对值的大小直接决定了降速徐缓或急速。在实际调试中，首先要在小车安全及尽可能快速停车的前提下调试好A的值。在A值确定好以后再依据上述小车在实际定位过程中所出现的情况来调整X的值，也就是调整K值。需要注意的是式6中的X与K值的变化是相反的，所以在调试时要注意其调试值的变化趋势与小车实际停车效果的对应关系。3结束语位置自动控制系统在数控机床、机器人、各种需要定位控制的自动化装置中得到广泛应用。笔者以理论和实践相结合的方式，简要阐述位置自动控制在运输小车上的应用，通过现场调试积累经验。其控制模式涉及面较广，仍需笔者进一步学习，也希望得到广大从事自动控制工作的老师指教，从而提高自身的能力和技术水平，开拓知识面。参考文献1郑申白，史东日，马劲红轧制过程自动化技术M化学工业出版社，20082攀钢轧机机组概述，20023攀钢酸洗机组概述，2000上接第45页M热处理，200414244二年生产实践，新制导盘和返修导盘质量达到标准，保证了轧机生产节凑。参考文献1康大韬，叶国斌大型锻件材料及热处理M北京龙门书局，19981952薄鑫涛延长5CRNIMO钢热锻模寿命的探讨3程培源模具寿命与材料M北京机械工业出版社，19954机械工程学会热处理专业分会热处理手册编委会热处理手册，第三卷M北京机械工业出版社，20015215吴立新，陈士华，姚中海5CRNIMO钢热锻模开裂原因分析J物理测试，256简讯太钢不锈高端径锻产品步入系列化太钢不锈OOO825近年来大力发展高端特色产品，目前无磁钻铤用钢、曲轴用钢和轴承钢等多款高端特色径锻产品逐步形成系列化，部分