露天煤矿挖掘机中异形环锻件的制造方法

摘要

本发明公开了露天煤矿挖掘机中异形环锻件的制造方法，其工艺步骤如下：下料→锻造前加热→锻造制坯→矩形轧制→预成型→异形轧制→热处理。上述的露天煤矿挖掘机中异形环锻件的制造方法采用专用压膜和专用芯辊后能直接轧制出露天煤矿挖掘机中的异形环锻件，从而不需要精车加工，节约了原料，大大提高了生产效率，降低了生产成本；另外，采用专用压膜预成型以及专用芯辊异形轧制后环件的性能大大提高，并且能使环件芯部和表面的性能基本一致。

说明书

技术领域

本发明涉及异形环件锻造领域，具体涉及露天煤矿挖掘机中异形环锻件的制造方法。

背景技术

如图1所示的露天煤矿挖掘机中异形环锻件是挖掘机的重要组成部分。它是整个挖掘工作中受静载荷及冲击载荷最大，受磨损最严重的部位。目前，露天煤矿挖掘机中异形环锻件的制造方法为：以坯钢为原料，经下料、锻造制坯辗环，制得横截面为矩形的矩形环件，然后经精车加工后，得到露天煤矿挖掘机中异形环锻件。目前制造方法的缺点为：由于矩形环件的尺寸和露天煤矿挖掘机中异形环锻件的尺寸相差比较大，所以会加大精车加工的难度，原料消耗较多，降低了生产效率，增加了生产成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：将提供一种不需要精车加工的露天煤矿挖掘机中异形环锻件的制造方法。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案为：露天煤矿挖掘机中异形环锻件的制造方法，其工艺步骤如下：下料→锻造前加热→锻造制坯→矩形轧制→预成型→异形轧制→热处理，

（1）下料工序中，选用的钢料为:34CrNi3Mo；

（2）锻造制坯工序中，首先对下料所得的钢坯进行倒棱滚圆，然后进行两次墩粗，其中两次墩粗的墩粗比均≥1.5；接着对钢坯在轴芯处冲通孔，制得初坯；

（3）矩形轧制工序中，将初坯在辗环机上进行辗环，轧制横截面为矩形的矩形环件；

（4）预成型工序中，在压机上使用专用压模沿着矩形环件的轴线在矩形环件的端面上压制内台阶进行预成型，从而得到预成型件，专用压膜为一个截头圆锥体段，压制时专用压膜的直径小端朝下；

（5）异形轧制工序中，在辗环机上采用专用芯辊和圆柱形主轧膜对预成型件进行异形轧制，从而得到异形环锻件；专用芯辊从上至下依次为上圆柱体段、上截头圆锥体段、下圆柱体段同轴设置成一个整体，上圆柱体段的直径等于下圆柱体段的直径，上截头圆锥体段的小端直径大于上圆柱体段的直径；异形轧制时，主轧模的转速为22～24转/分，在咬入阶段，专用芯辊进给速度为0.1～0.2mm/s，环件直径长大速度为1～2mm/s，轧制载荷为8.5～9.5MPa，驱动辊线速度为0.6～0.8mm/s；在平稳轧制阶段，专用芯辊进给速度为0.27～0.33mm/s，环件直径长大速度为2～4mm/s，轧制载荷为6.5～7.5MPa，驱动辊线速度为0.55～0.65m/s，上、下锥辊的线速度为1.8～2.2mm/s；在结束轧制阶段和整圆阶段，专用芯辊进给速度为0.08～0.12m/s，环件直径长大速度为0.18～0.22mm/s，轧制载荷为2.5～3.5MPa，驱动辊线速度为0.18～0.22m/s，上、下锥辊均不施加压力。

进一步的，前述的露天煤矿挖掘机中异形环锻件的制造方法，其中：专用压膜小端的边沿上倒有圆角。

进一步的，前述的露天煤矿挖掘机中异形环锻件的制造方法，其中：专用芯辊中上截头圆锥体段小端的边沿上倒有圆角。

进一步的，前述的露天煤矿挖掘机中异形环锻件的制造方法，其中：采用6000T油压机进行锻造，采用9m辗环机进行辗环。

进一步的，前述的露天煤矿挖掘机中异形环锻件的制造方法，其中：锻造前加热工序中，把下料所得钢坯平放于加热炉中的垫块上，钢坯装炉时炉内温度≤550℃，装炉完成后保温2.5～3.5h；然后加热炉进行加热，使得炉内温度以≤80℃/h的速率升温至850℃±10℃后保温5.5～6.5h，然后继续加热使得炉内温度以≤120℃/h的速率升温至1250℃±10℃后保温4.5～5.5h。

本发明的优点为：本发明所述的露天煤矿挖掘机中异形环锻件的制造方法采用专用压膜和专用芯辊后能直接轧制出露天煤矿挖掘机中的异形环锻件，从而不需要精车加工，节约了原料，大大提高了生产效率，降低了生产成本；另外，采用专用压膜预成型以及专用芯辊异形轧制后环件的性能大大提高，并且能使环件芯部和表面的性能基本一致。

附图说明

图1为本发明所述的露天煤矿挖掘机中异形环锻件的结构示意图。

图2为本发明所述的矩形环件的结构示意图。

图3为本发明所述的预成型件的结构示意图。

图4为本发明所述的专用压膜的结构示意图。

图5为本发明所述的专用芯辊的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步的详细描述。

露天煤矿挖掘机中异形环锻件的制造方法，其工艺步骤如下：下料→锻造前加热→锻造制坯→矩形轧制→预成型→异形轧制→热处理，

（1）下料工序中，选用的钢料为:34CrNi3Mo；下料所得钢坯尺寸为φ906×φ1060×2005mm；重量约13.2T；

（2）锻造前加热工序中，把下料所得钢坯平放于加热炉中的垫块上，钢坯装炉时炉内温度≤550℃，装炉完成后保温2.5～3.5h；然后加热炉进行加热，使得炉内温度以≤80℃/h的速率升温至850℃±10℃后保温5.5～6.5h，然后继续加热使得炉内温度以≤120℃/h的速率升温至1250℃±10℃后保温4.5～5.5h；

（3）锻造制坯工序中，钢坯的始锻温度≤1150℃，钢坯的终锻温度≥850℃，钢坯在锻造过程中如果温度低于终锻温度，钢坯需回炉加热保温；在6000T油压机上首先对下料所得的钢坯进行倒棱滚圆，然后进行两次墩粗，第一次墩粗至φ1450×1000，锻造比为2，第二次墩粗至φ1860×600，锻造比为1.67，接着对钢坯在轴芯处冲φ440通孔，制得外径φ1930×高600mm的初坯；

（4）矩形轧制工序中，初坯的始锻温度≤1150℃，初坯的终锻温度≥850℃，初坯在锻造过程中如果温度低于终锻温度，初坯需回炉加热保温；将初坯在9m辗环机上进行辗环，轧制如图2所示的横截面为矩形的矩形环件，矩形环件的尺寸为：a=φ2000,b=600，c=φ700，单位为mm；

（5）预成型工序中，矩形环件的始锻温度≤1150℃，矩形环件的终锻温度≥850℃，矩形环件在锻造过程中如果温度低于终锻温度，矩形环件需回炉加热保温；在6000T油压机上使用专用压模沿着矩形环件的轴线在矩形环件的端面上压制内台阶进行预成型，从而得到如图3所示的预成型件，预成型件的尺寸为：a=φ2300，b=450，c=φ700，d=φ1050，e=170，单位为mm，如图4所示，专用压膜为一个截头圆锥体段，专用压膜小端的边沿上倒有圆角，压制时专用压膜的直径小端朝下；

（6）异形轧制工序中，预成型件的始锻温度≤1150℃，预成型件的终锻温度≥850℃，预成型件在锻造过程中如果温度低于终锻温度，预成型件需回炉加热保温；在9m辗环机上采用专用芯辊和圆柱形主轧膜对预成型件进行异形轧制，从而得到如图1所示的异形环锻件，异形环锻件的尺寸为：a=φ4960±10，b=335±10，c=φ4185±10，d=φ4535±10，e=165±10，单位为mm；如图5所示，专用芯辊从上至下依次为上圆柱体段、上截头圆锥体段、下圆柱体段同轴设置成一个整体，上圆柱体段的直径等于下圆柱体段的直径，上截头圆锥体段的小端直径大于上圆柱体段的直径，专用芯辊中上截头圆锥体段小端的边沿上倒有圆角；异形轧制时，主轧模的转速为22～24转/分，在咬入阶段，专用芯辊进给速度为0.1～0.2mm/s，环件直径长大速度为1～2mm/s，轧制载荷为8.5～9.5MPa，驱动辊线速度为0.6～0.8mm/s；在平稳轧制阶段，专用芯辊进给速度为0.27～0.33mm/s，环件直径长大速度为2～4mm/s，轧制载荷为6.5～7.5MPa，驱动辊线速度为0.55～0.65m/s，上、下锥辊的线速度为1.8～2.2mm/s；在结束轧制阶段和整圆阶段，专用芯辊进给速度为0.08～0.12m/s，环件直径长大速度为0.18～0.22mm/s，轧制载荷为2.5～3.5 MPa，驱动辊线速度为0.18～0.22m/s，上、下锥辊均不施加压力。

在热处理炉中对得到的露天煤矿挖掘机中异形环锻件进行热处理。