专利名称：合金HMn60-3-1-0.75大规格棒材的生产方法
技术领域：
本发明属于金属加工技术领域，尤其涉及一种军工用复杂黄铜ΗΜη60-3-1-0. 75大规格棒材的生产方法。
背景技术：
复杂合金ΗΜη60-3-1-0· 75,是在C u_Zn 二元合金基础上添加Mn、si、pb等元素构成的多元合金。具有较高的强度、硬度和耐磨性，与普通黄铜相比，抗应力腐蚀破裂的能力强，而且具有良好的切削加工性能，可高速切削获得光洁的表面。被广泛用于船舶工业以及军工部门用于生产导弹、火箭发动机的缸体材料。目前国内生产大规格复杂合金HMn60-3-l_0. 75棒材的传统加工工艺为
半连续铸造一铸锭加热一卧式挤压棒还一矫直一锯切一车削一探伤一锯切定尺一检查一包装。该传统工艺有以下几个方面的缺陷
I)、组织性能不均。挤制棒材的组织性能在其断面和长度方向上都不均匀，从挤制品的显微组织看，一般总是制品的前端晶粒粗大，后端晶粒细小；在断面上则是中心晶粒粗大，外层晶粒细小。挤制品在变形和组织上的不均匀必然要反映到制品性能上的不均匀性，一般是制品的内部和如端的Rm低，A (11. 3)闻；外层和后端的Rm闻，A (11. 3)低。而对于军工产品而言，则要求材料的组织性能要均匀一致。2)、成材率很低
用挤压法生产该棒材废品损失大，主要废品是“缩尾”和压余，其中压余占锭坯重量的10-15%，其余主要是“缩尾”造成的缺陷。这是因为HMn60-3-l-0. 75复杂合金锭是在Cu-Zn二元合金基础上添加了 Mn、si、pb等元素，Zn含量为35%,合金元素的加入会增加锌当量系数，特别是加入了 1%的Si元素后，使合金中的锌当量系数增加了 10-12，而当合金中的锌当量>46%时，会使挤制时金属的流动性变差。加之该合金本身具有α +β + si-Mn相，在挤压时其流动性最不均匀，这些相组织在挤压过程中共同综合作用，加剧了挤制金属的不均匀流动性，使锭坯在挤压一开始外层金属即向中心流动，从而产生很长的“缩尾”缺陷，约占制品总长的3/4以上，最终使Φ80-Φ 125mm的大规格棒材的成材率仅有22-25%左右。3)、生产效率低
因挤压速度较轧制速度低，而且铸锭长度受限较短，在一个挤压周期中的辅助时间较长，因此，生产效率较轧制法低。4)、工模具消耗大，成本高。特别是在挤压高温、高强度合金时模具消耗更为突出。而加工制造挤压工模具的材料均为价格昂贵的高级耐热合金钢，从而使工模具的消耗费用占挤压制品成本的35%以上，加工成本高
发明内容
本发明的目的是为了解决军工用复杂合金HMn60-3-l_0. 75棒材的传统加工工艺存在的不足，提供一种产品性能质量优异、成材率高，生产效率高和制造成本低的复杂合金HMn60-3-l-0. 75大规格棒材的生产方法。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案
一种合金HMn60-3-l-0. 75大规格棒材的生产方法，包括以下步骤半连续铸造一铸锭加热一孔型热轧开坯一矫直一锯切一车削一探伤一定尺一检验一包装，具体步骤如下
a、按材料化学成分要求进行配料，然后将上述配料熔化，熔炼温度1010 1050°C，出 炉温度1050 °C，其表面在硼砂覆盖下浇铸，铸造速度4. 5-5. 5m/时；冷却水压开始时
0.5 kg/cm2，正常时1.0-1. 2kg/cm2 ;浇铸结束后，吊出圆铸锭，而后锯切定尺寸；
b、加热
将步骤a中得到的铸锭加热到730 780°C，加热时间2. O 2. 5小时，炉内压力为微正压,而后出炉热轧；
C、孔型热轧开坯
将步骤b中得到的铸锭在轧机中进行热轧开坯；
d、矫直
在矫直机上对步骤c得到的热轧棒坯进行矫直，要求矫直后长度方向的侧弯度不大于2mm/m ；
e、锯切
按车削长度要求，将步骤d矫直后的热轧棒坯在带锯床上锯切后长度为800-1100 mm ；
f、车削
将步骤e得到的热轧棒坯在车床进行车削扒外圆，单面车削量为5-6mm，车掉热轧坯表面的毛刺、氧化皮、夹渣、夹灰等缺陷，车削后得到成品，表面光洁度达到技术要求；
g、探伤
经车削外圆后，用超声波探伤仪对精车削后的棒材进行圆周方向和长度方向上的全程探伤，对内部存在如夹潘、夹灰、气孔等缺陷的判定为废品；
h、锯切定尺
探伤后的成品棒材需按成品定尺要求在带锯床上，锯切为不同的定尺长度或倍尺长
度；
i、检验
按照技术标准进行全面检验； j、包装
经检验合格的成品棒材，按要求进行包装入库。本发明与现有技术相比具有以下优点
I)、机械性能均匀。用轧制法(孔型热轧)取代挤压法生产HMn60-3-l-0. 75棒材后，热轧压缩变形使铸态金属中的气孔、缩孔、疏松等被焊合压实，使组织致密。同时高温和变形能量增加了原子的扩散能力，减轻和消除了铸态组织成分的不均匀性，以及加工变形后所得到的均匀细小的等轴晶粒组织，使得金属的机械性能均匀稳定，并得到提高。实践证明，用轧制法生产的棒材，不存在如挤压法生产时组织性能在制品断面上和长度方向上都不均匀的问题。2)、成材率高
用孔型轧制法生产大规格复杂合金HMn60-3-l-0. 75棒材，因为孔型轧制不存在“缩尾”和压余问题，从而彻底消除了用挤压法存在的“缩尾”缺陷。因此，用轧制法取代挤压法使成材率大幅提高，成材率由原来的22-25%提高到了现在的55-58%，提高综合成品率在33%以上，极大的提高了技术经济指标。3)生产率高
用孔型轧制法生产大规格复杂合金HMn60-3-l-0. 75棒材，可灵活选择较长的铸锭进行热轧，因此，轧制棒材的长度，重量都大大优于挤压法，而且轧制法生产速度快，轧制节奏短，故其生产效率高。4)加工成本低
在同等条件下，用孔型轧制不需要价格昂贵的高级耐热合金材料制作消耗量很大的工模具，而是用普通材料制作加工孔型进出口导卫装置即可满足工艺要求，材料消耗低、成本小。
图I 图8为本发明孔型轧制法生产复杂合金HMn60-3-l_0. 75大规格棒材Φ500X 1500 mm轧机第I架孔型示意；图9 图16为Φ500X 1500 mm轧机第II架孔型示意图；其中
图I椭圆孔型； 图2立箱型孔型； 图3六角椭圆孔型；
图4立箱型孔型；图5六角椭圆孔型；图6立箱型孔型；
图7扁箱型孔型；图8立箱型孔型； 图9简单椭圆孔型；
图10圆孔型； 图11简单椭圆孔型；图12圆孔型；
图13简单椭圆孔型；图14圆孔型；图15简单椭圆孔型；
图16圆孔型。图中序号为
I 8分别为Φ 500 X 1500 IM轧机第I架第① 第⑧道次过渡孔型；
9 10、11 12、13 14、15 16分别为Φ500 X 1500 mm轧机第II架相应规格热轧棒材的成品前孔型和成品孔型。
图中的符号为
H-相应孔型的总高度；
Bk-相应孔型的槽底宽度；
BK-相应孔型的槽口宽度；
R-相应孔型的圆弧；
S-相应孔型的辊逢。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步说明。本发明合金HMn60-3-l_0. 75大规格棒材的生产方法，包括以下步骤I)按材料化学成分要求进行配料Cu 59. 5-61. 5%、Mn 2. 0-3. 25%、Si 0. 5-1. 5%、pb
O.5-1. 0%, Fe ( O. 35%、Al ■.( O. 25%、Sn ■.( O. 3%，杂质总和彡 O. 5%，余量为=Zn ;然后在有铁芯工频感应电炉中熔化，金属液面用木碳覆盖，熔炼温度1010 1050°C，出炉温度10500C ,结晶器规格为Φ175 _，其表面在硼砂覆盖下浇铸，铸造速度4. 5-5. 5m/时，冷却水压开始时.O. 5 kg/cm2，正常时I. 0-1. 2kg/cm2，在半连续铸造机上浇铸结束后，从地坑中吊出圆铸锭，而后锯切定尺为Φ 175 X 1350mm,既为本实施方式所用圆锭坯。2)加热
本实施方式以Φ 175X 1350mm铸锭为原料，在三段连续加热炉中将其加热到730 780°C，加热时间2. O 2. 5小时，炉内压力为微正压，而后出炉热轧；
3)孔型热轧开坯将加热后的Φ 175 X 1350mm铸锭在Φ 500 X 1500mm轧机第I、II架孔型中进行热轧开坯，具体是铸锭先进入Φ500第I架轧机进行第① ④道次孔型轧制(图I 4)其中
第①道(图I )，在椭圆孔型中轧制，轧制后轧件高度h=130mm，轧件宽度为b=175mm;
第②道(图2)，在立箱形孔型中轧制后为近似方断面轧件，高度h=140mm，宽度b=140mm ；
第③道(图3)，在六角椭圆孔中轧制，轧制后轧件尺寸为高度h=120mm，宽度b=150mm ；
第④道(图4 )，在立箱形孔型中轧制，轧制后轧件为近似方断面，高度h=120mm，宽度b=120mm ；
之后在Φ500mm第II架轧机进行第⑤ ⑥道次孔型轧制(图15 图16),其中
第⑤道(图15)，在简单椭圆孔型中轧制，轧制后轧件尺寸为高度h=115mm，宽度b=155mm ；
第⑥道(图16)，在圆孔型中轧制后，既为本实施方式中所需要的圆断面热轧棒坯，其规格为Φ 125mm ；
4)矫直
在150t矫直机上对热轧棒还进行矫直,要求矫直后长度方向的侧弯度不大于2mm/m;
5)锯切
按车削长度要求，将矫直后的热轧棒坯在带锯床上锯切后长度为800-1100 mm ；
6)、车削
将热轧棒坯在300型车床进行车削扒外圆，单面车削量为5-6mm，车掉热轧坯表面的毛刺、氧化皮、夹渣、夹灰等缺陷，车削后得到本实施方案所需的成品，规格尺寸为Φ113 mm,表面光洁度达到技术要求；
7 )探伤
经车削外圆后，用超声波探伤仪对精车削后的棒材进行圆周方向和长度方向上的全程探伤，对内部存在如夹潘、夹灰、气孔等缺陷的判定为废品；
8)、锯切定尺
探伤后的成品棒材需按成品定尺要求在带锯床上，锯切为不同的定尺长度或倍尺长
度；
9)、检验
按照技术标准进行全面检验；10)、包装
经检验合格的成品棒材，按要 求进行包装入库。
权利要求
1. 一种合金HMn60-3-l-0. 75大规格棒材的生产方法，其特征在于包括以下步骤半连续铸造一铸锭加热一孔型热轧开坯一矫直一锯切一车削一探伤一定尺一检验一包装，具体步骤如下 a、按材料化学成分要求进行配料，然后将上述配料熔化，熔炼温度1010 1050°C，出炉温度1050 °C，其表面在硼砂覆盖下浇铸，铸造速度4. 5-5. 5m/时；冷却水压开始时0.5 kg/cm2，正常时1.0-1. 2kg/cm2 ;浇铸结束后，吊出圆铸锭，而后锯切定尺寸； b、加热 将步骤a中得到的铸锭加热到730 780°C，加热时间2. O 2. 5小时，炉内压力为微正压,而后出炉热轧； C、孔型热轧开坯 将步骤b中得到的铸锭在轧机中进行热轧开坯； d、矫直 在矫直机上对步骤c得到的热轧棒坯进行矫直，要求矫直后长度方向的侧弯度不大于2mm/m ； e、锯切 按车削长度要求，将步骤d矫直后的热轧棒坯在带锯床上锯切后长度为800-1100 mm ； f、车削 将步骤e得到的热轧棒坯在车床进行车削扒外圆，单面车削量为5-6mm，车掉热轧坯表面的毛刺、氧化皮、夹渣、夹灰等缺陷，车削后得到成品，表面光洁度达到技术要求； g、探伤 经车削外圆后，用超声波探伤仪对精车削后的棒材进行圆周方向和长度方向上的全程探伤，对内部存在如夹潘、夹灰、气孔等缺陷的判定为废品； h、锯切定尺 探伤后的成品棒材需按成品定尺要求在带锯床上，锯切为不同的定尺长度或倍尺长度； i、检验 按照技术标准进行全面检验； j、包装 经检验合格的成品棒材，按要求进行包装入库。
2.如权利要求I所述的合金HMn60-3-l-0. 75大规格棒材的生产方法，其特征在于所述步骤c中，热轧开坯的具体步骤是铸锭先进入第I架轧机进行第① ④道次孔型轧制，其中 第①道，在椭圆孔型中轧制，轧制后轧件高度h=130mm，轧件宽度为b=175mm ； 第②道，在立箱形孔型中轧制后为近似方断面轧件，高度h=140mm，宽度b=140mm ； 第③道，在六角椭圆孔中轧制，轧制后轧件尺寸为高度h=120mm，宽度b=150mm ； 第④道，在立箱孔型中轧制，轧制后轧件为近似方断面，高度h=120mm，宽度b=120mm ； 之后在第II架轧机进行第⑤ ⑥道次孔型轧制，其中 第⑤道，在简单椭圆孔中轧制，轧制后轧件尺寸为；高度h=115mm，宽度b=155mm; 第⑥道，在圆孔型中轧制后既为所需要的圆断面热轧棒坯。
3.如权利要求I或2所述的合金HMn60-3-l-0.75大规格棒材的生产方法，其特征在于所述步骤a中，配料在有铁芯工频感应电炉中熔化，金属液面用木碳覆盖。
4.如权利要求3所述的合金HMn60-3-l-0.75大规格棒材的生产方法，其特征在于所述步骤a中，浇铸在立式半连续铸造机中进行。
5.如权利要求4所述的合金HMn60-3-l-0.75大规格棒材的生产方法，其特征在于所述步骤b中，铸锭在三段连续加热炉中加热。
全文摘要
本发明的目的是为了解决军工用复杂合金HMn60-3-1-0.75棒材的传统加工工艺存在的不足，提供一种产品性能质量优异、成材率高，生产效率高和制造成本低的复杂合金HMn60-3-1-0.75大规格棒材的生产方法，包括以下步骤半连续铸造—铸锭加热—孔型热轧开坯—矫直—锯切—车削—探伤—定尺—检验—包装。本发明具有以下优点(1)机械性能均匀不存在如挤压法生产时组织性能在制品断面上和长度方向上都不均匀的问题；(2)成材率高成材率由原来的22-25%提高到了现在的55-58%，提高综合成品率在33%以上，极大的提高了技术经济指标；(3)生产率高轧制法生产速度快，轧制节奏短，故其生产效率高；(4)加工成本低用普通材料制作加工孔型进出口导卫装置即可满足工艺要求，材料消耗低、成本小。
文档编号B21C37/04GK102825097SQ201210329249
公开日2012年12月19日 申请日期2012年9月7日 优先权日2012年9月7日
发明者魏宽坤, 李双龙, 邓予生, 薛永庆, 刘生伟, 周存元, 曹向阳 申请人:白银有色集团股份有限公司