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支承辊锻造工艺研究与应用

支承辊通常为大型实心轴类锻件，对于该类锻件，镦粗及拔长是锻造的重要工序，其对消除或弱化钢锭的原始内部缺陷以及保证支承辊心部质量的优劣起着决定性作用。钢锭越大其心部的疏松、孔洞及夹杂等冶金缺陷越严重，心部压实难度也越大，超大型支承辊锻件易出现因心部未完全锻透压实而造成超声检测不合格的情况。本次采用“镦粗-WHF 法拔长+ 镦粗-FM 法拔长”的复合锻造主变形工艺，以达到锻合疏松和孔洞，改善钢锭心部应力及夹杂物分布，以及不萌生新的裂纹源的目的。

锻件主要技术信息

支承辊锻件规格为φ2330 mm × 4260 mm × 9400 mm，材质为45Cr4NiMoV，锻件重量196.1 t，采用300 t 钢锭锻造生产。

工艺方案  

FM 法即中心无拉应力锻造法。其特点在于上平砧+下平台非对称锻造变形。拔长时坯料产生不对称变形，这样坯料中部处于压应力状态，而拉应力位置下移，此时钢锭心部缺陷较多的部位将避开拉应力的破坏作用，所以锻造效果良好。采用FM 法拔长时，当砧宽比W/H＞0.3就可以实现坯料心部处于三向压应力，消除Mannesmen效应，故其采用相对较小的砧宽比就能实现超大型钢锭的心部压实。同时，原锻件心部拉应力部位会下移，坯料厚度1/2处的应力状态与采用砧宽比为1/2的普通锻造法时1/4厚度部位的应力状态大体相当。FM 法拔长时，因拉应力位置下移，锤下的心部位置全部为压应力状态，能更好地压实焊合钢锭心部的冶金缺陷。

新压实工艺方案采用镦粗-WHF 法拔长+镦粗-FM 法拔长的复合主变形工艺，FM法拔长过程工艺参数控制如下: 钢锭第二次镦粗后，进行8趟FM法拔长，压下量按16%～20% 进行梯度控制，按90°顺序翻转合理控制料宽比，有效宽砧比在0.42～0.65 之间。

工艺流程

EBT 电炉初炼→LF 炉精炼→VD 真空脱气→VC 真空浇注→钢锭热送→钢锭锻造→锻后热处理→粗加工→超声检测。

生产试制

锻造过程按“镦粗-WHF 法拔长+ 镦粗-FM 法拔长”复合锻造的新主变形工艺方案进行生产，特别是在两次锻造主变形过程中，加强生产过程监管，确定各项工艺参数执行到位。   

锻造生产流程为: Ⅰ火加热-钢锭预拔长→Ⅱ火加热-压水、冒口两端钳口→Ⅲ火加热-1 次镦粗+WHF 法拔长→Ⅳ火加热-2 次镦粗+ FM 法拔长→Ⅴ火加热-拔长预卡台→Ⅵ火加热-锻出成品→锻后热处理→毛坯检验。   

最后出成品火次，预留锻比并合理控制加热温度，锻后空冷及正火空冷过程严格按照工艺要求执行，最终顺利完成该大型支承辊的锻造生产。

结论

 经过本批次大型支承辊锻件的生产验证，形成以下实用性结论:

(1) 采用“镦粗-WHF 法拔长+ 镦粗-FM 法拔长”的复合压实工艺生产超大规格的实心锻件能达到较好的心部压实效果，该工艺在实际生产中具有较好的操作性和可行性。

(2) 在制定超大规格实心锻件压实方案时应考虑实际的有效砧宽比对压实效果的影响。

(3) 通过本次工艺研究及生产实践，丰富了锻造方法并积累了超大规格实心锻件的生产经验。

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