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鍛造工藝

鍛造始鍛溫度的確定

由于大型及特大型鋼錠，真空澆注后靠鋼錠模進行冷卻，其能力有限，特別是形成氣隙后，其冷卻速度更加緩慢。如今的鋼錠模設計，為了有利于夾雜物上浮，避免形成縮孔而提高補縮能力，使鋼錠高徑比變為H/D=0.95～1.2的短粗鋼錠；為了推遲粘稠區的形成時間，加入發熱劑使凝固時間變長，這些都容易造成鋼錠內部化學成分嚴重偏析。圖1為450t級的45Cr4NiMoV支承輥用鋼錠，其冒口碳含量達到1.05%。僅碳元素一項，就使得其晶界熔點降低53℃。即使是58t級的70Cr3Mo材質的鋼錠，其冒口的碳含量也高于平均碳含量0.32%。高碳類材質的碳偏析較為嚴重，Mn、Cr、S等元素的偏析，同時伴隨MnS、SiO2等低熔點物質在冒口端樹枝狀晶間的富集，導致冒口端的晶界熔點進一步降低。

鋼錠的始鍛溫度，根據鋼錠的材質、鋼錠的大小而定，而鍛造工藝規范確定的始鍛溫度適合于偏析不嚴重的材質與鋼錠。個別鍛造廠為降低鍛造時的變形抗力，將大型工具鋼鋼錠的始鍛溫度提高30℃，結果鍛造時產生嚴重鍛造裂紋而導致產品報廢，廢品率達到87.5%。

為減少鋼錠的化學成分偏析，多包澆注時嘗試采用AP澆注工藝，即先澆注的LF包鋼水的易偏析元素按中上限控制含量，而后澆注的鋼水的易偏析元素按中下限控制含量。在實際生產過程中，其效果隨著鋼錠增大而變得不明顯。大型鍛件的始鍛溫度，應根據鋼錠大小、材質中易偏析元素含量等情況來確定，鍛造工藝規范等的始鍛溫度只是參考，決不能擅自提高大型鋼錠的始鍛溫度，以免造成由于過熱或過燒而鍛造開裂報廢。

鋼錠帶來的主要是化學成分偏析的問題。就碳元素來看，當固溶碳含量達到0.40%時，鋼材可以達到最大強度值，而當固溶碳含量達到0.60%時鋼材可以達到最大硬度值。對于大型鍛件的實測結果，水﹑冒口的碳偏析可以達到0.55%左右，對于這樣鍛件如何達到一致的組織﹑性能要求將是很困難的問題。鍛件的碳當量大于0.38%時，其可焊性變差。為滿足鍛件的探傷要求，在鍛造過程中必須使鍛件內部的缺陷達到焊合的條件。因此，在大型鍛件的化學成分設計時，應該考慮在滿足其性能要求的前提下，盡可能提高其可焊性。

關于鋼錠沉積堆問題

在鋼錠模設計時，地盤預留于鋼錠錠底部分，其尺寸根據鋼錠尺寸各不相同，其重量為鋼錠重量的2.5%～3.5%，目的是鋼錠結晶時使沉積錐相對鋼錠水口近一些，以便于在今后的鍛造過程中加以去除。通過對鋼錠的解剖發現鋼錠的沉積錐上部與負偏析區重合，位置大約是鋼錠身高度的25%左右。

很多鍛造廠在對鋼錠進行鐓粗時，違反工藝的操作是將沒有去除錠底的鋼錠直接鐓粗。由于錠底的直徑小于錠身，且端部散熱面積大，造成其冷卻速度較快，同時由于摩擦阻力產生的Ⅰ區的影響，在鐓粗時以實芯沖頭方式沖入鋼錠內部，其結果是沉積錐尖部向冒口方向提高量大約與錠底高度相同，給去除沉積錐造成困難。因此，在中間鐓粗前，鋼錠的錠底必須去除。（未完待續）