锻造工艺

锻造始锻温度的确定

由于大型及特大型钢锭，真空浇注后靠钢锭模进行冷却，其能力有限，特别是形成气隙后，其冷却速度更加缓慢。如今的钢锭模设计，为了有利于夹杂物上浮，避免形成缩孔而提高补缩能力，使钢锭高径比变为H/D=0.95～1.2的短粗钢锭；为了推迟粘稠区的形成时间，加入发热剂使凝固时间变长，这些都容易造成钢锭内部化学成分严重偏析。图1为450t级的45Cr4NiMoV支承辊用钢锭，其冒口碳含量达到1.05%。仅碳元素一项，就使得其晶界熔点降低53℃。即使是58t级的70Cr3Mo材质的钢锭，其冒口的碳含量也高于平均碳含量0.32%。高碳类材质的碳偏析较为严重，Mn、Cr、S等元素的偏析，同时伴随MnS、SiO2等低熔点物质在冒口端树枝状晶间的富集，导致冒口端的晶界熔点进一步降低。

钢锭的始锻温度，根据钢锭的材质、钢锭的大小而定，而锻造工艺规范确定的始锻温度适合于偏析不严重的材质与钢锭。个别锻造厂为降低锻造时的变形抗力，将大型工具钢钢锭的始锻温度提高30℃，结果锻造时产生严重锻造裂纹而导致产品报废，废品率达到87.5%。

为减少钢锭的化学成分偏析，多包浇注时尝试采用AP浇注工艺，即先浇注的LF包钢水的易偏析元素按中上限控制含量，而后浇注的钢水的易偏析元素按中下限控制含量。在实际生产过程中，其效果随着钢锭增大而变得不明显。大型锻件的始锻温度，应根据钢锭大小、材质中易偏析元素含量等情况来确定，锻造工艺规范等的始锻温度只是参考，决不能擅自提高大型钢锭的始锻温度，以免造成由于过热或过烧而锻造开裂报废。

钢锭带来的主要是化学成分偏析的问题。就碳元素来看，当固溶碳含量达到0.40%时，钢材可以达到最大强度值，而当固溶碳含量达到0.60%时钢材可以达到最大硬度值。对于大型锻件的实测结果，水﹑冒口的碳偏析可以达到0.55%左右，对于这样锻件如何达到一致的组织﹑性能要求将是很困难的问题。锻件的碳当量大于0.38%时，其可焊性变差。为满足锻件的探伤要求，在锻造过程中必须使锻件内部的缺陷达到焊合的条件。因此，在大型锻件的化学成分设计时，应该考虑在满足其性能要求的前提下，尽可能提高其可焊性。

关于钢锭沉积堆问题

在钢锭模设计时，地盘预留于钢锭锭底部分，其尺寸根据钢锭尺寸各不相同，其重量为钢锭重量的2.5%～3.5%，目的是钢锭结晶时使沉积锥相对钢锭水口近一些，以便于在今后的锻造过程中加以去除。通过对钢锭的解剖发现钢锭的沉积锥上部与负偏析区重合，位置大约是钢锭身高度的25%左右。

很多锻造厂在对钢锭进行镦粗时，违反工艺的操作是将没有去除锭底的钢锭直接镦粗。由于锭底的直径小于锭身，且端部散热面积大，造成其冷却速度较快，同时由于摩擦阻力产生的Ⅰ区的影响，在镦粗时以实芯冲头方式冲入钢锭内部，其结果是沉积锥尖部向冒口方向提高量大约与锭底高度相同，给去除沉积锥造成困难。因此，在中间镦粗前，钢锭的锭底必须去除。（未完待续）