本发明属于金属塑性成型，具体涉及一种120mn13高锰钢方钢锻件锻造方法。
背景技术：
1、120mn13高锰钢以其优良的耐磨性、高韧性、无磁性被广泛应用于矿山、建材、煤炭、冶金、电力、化工、农机和军工等各个领域，由于120mn13高锰钢锻造难度大，长期以来主要以铸态形式被使用，锻造高锰钢一直没有获得很好的推广应用。120mn13高锰钢在铸造过程中不可避免存在的各种铸造缺陷，如疏松、缩孔、微裂纹、晶粒粗大及成分组织偏析等。这些缺陷导致其在使用过程中易产生裂纹、压塌、剥离掉块等早期失效，降低了其使用寿。
2、研究表明，120mn13高锰钢通过锻造变形不仅可以减少其铸造金属组织的不均匀性，焊合气孔、疏松等缺陷，且经过锻造后金属的密度显著增大，硬度、塑性和冲击韧性得到大幅提高。由于120mn13高锰钢锻造难度大，长期以来120mn13高锰钢都以铸造生产为主，锻造高锰钢一直处于研究试验阶段，未得到推广应用。有文献提出通过将钢中磷元素和硫元素含量（wt%）均控制在0.01%以下，锻造温度范围控制在900℃～1180℃可以实现高锰钢锻造。
3、上述防范的不足之处：120mn13高锰钢中磷元素和硫元素含量（wt%）均控制在0.01%以下对120mn13高锰钢冶炼原材料和冶炼过程要求非常苛刻，在批量化工业生产过程中很难实现，且冶炼成本高；同时，该方法提出的锻造温度范围窄，锻造过程温度很难控制，尤其对于120mn13高锰钢方钢锻件，在锻造过程中方钢棱角降温速度快，塑性下降明显，棱角位置极易产生裂纹，无法继续锻造。若反复回炉加热，又造成锻件内部晶粒长大，组织粗大，同时带来生产成本增加，生产周期延长。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服上述方法的不足而提供一种利用径向锻造机通过改变材料变形方式，控制变形温度和变形量来扩大120mn13高锰钢方钢锻件塑性变形温度区间，降低锻件棱角裂纹倾向，提高表面质量，细化奥氏体晶粒，实现120mn13高锰钢方钢锻件锻造成型过程的120mn13高锰钢方钢锻件锻造方法。
2、本发明的技术方案是这样实现的：
3、一种120mn13高锰钢方钢锻件锻造方法，包括以下步骤：
4、步骤1）、加热：在锻造生产时，将坯料装入加热炉，在300℃～450℃之间进行预热，预热2h～4h，然后以≤100℃/h的升温速度将炉温升至1050±50℃，加热3h～5h后再以加热炉设备最大升温速度连续升温至1210±30℃，保温0.5h～1h，使坯料达到塑性变形温度；
5、步骤2）、径向锻造圆钢：出炉后快速将坯料转运至径向锻造机，径向锻造机a侧操纵机夹持坯料在周向旋转的过程中向径向锻造机移动，将坯料推至径向锻造机锤头正中心，径向锻造机采用圆钢锤头，每个锤头按设定下锤量同时开始锻造，当坯料锻造后长度够b侧操纵机夹持时，b侧操纵机夹持坯料开始在周向旋转的过程中拉打锻造，锻造频率控制在90次/min～240次/min；锻造过程中a侧操纵机和b侧操纵机反复交换拉打锻造，将坯料沿轴向双向拉打反复锻打拔长至工艺尺寸，完成圆钢锻造；
6、步骤3）、回炉加热：将锻造圆钢回炉二次加热，加热炉温度降低至1000℃～1100℃，保温时间2h～3h；
7、步骤4）、径向锻造方钢：将二次加热后的锻造圆钢保温后出炉转运至径向锻造机，径向锻造机a侧操纵机夹持坯料保持周向静止不旋转，向径向锻造机移动，将坯料推至径向锻造机锤头正中心，径向锻造机采用方件锤头，相对的一组的锤头按设定的下锤量同时开始锻造，当坯料锻造后长度够b侧操纵机夹持时，b侧操纵机夹持坯料在保持周向静止不旋转的同时拉打锻造，锻造频率控制在90次/min～240次/min；每道次重复步骤4）动作，保持成形过程全部采用b侧操纵机拉打方式完成，最后一道次前在120mn13高锰钢方钢锻件宽度和厚度方向预留2mm～6mm锻造余量，最后一道次精整表面，将坯料沿轴向单侧拉打反复锻造拔长至锻件成品尺寸，完成方钢锻件锻造；
8、步骤5）、锻后空冷：锻件锻后空冷至室温，完成120mn13高锰钢方钢锻件锻造加工过程。
9、所述120mn13高锰钢方钢锻件的坯料为模铸圆钢锭或模铸八角钢锭或电渣圆锭或连铸圆坯。
10、所述120mn13高锰钢方钢锻件的的化学成分（wt%）为：c：0.90%～1.30%，si：0.30%～1.00%，mn：11.00%～14.00%，p≤0.060%，s≤0.040%，余量为fe及其他不可避免的杂质。
11、所述120mn13高锰钢方钢锻件的厚度尺寸范围为70mm～250mm，宽度尺寸范围为120mm～350mm，长度尺寸范围为2000mm～15000mm。
12、所述径向锻造机包含2个操纵机和1个锻造箱，锻造箱内在同一竖直平面上安装有4个锻造锤头，间隔90°均匀分布。
13、所述径向锻造机圆钢锤头一共有4个，每个锤头的形状结构相同，锻造圆钢时4个锤头同时调节，每个锤头的下锤量相同。
14、所述径向锻造机方件锤头一共有4个，共有两种形状结构，相对分布的2个锤头为一组，其结构和形状相同。其中，第一组锤头锻造工作部位在锤头中心，第二组锤头锻造工作部位在锤头两侧，锻造时两组锤头下锤量根据变形需要调整，每组相对的2个锤头下锤量相同。
15、本发明的技术方案产生的积极效果如下：本发明方法简单，操作方便，采用径向锻造机将以往直接锻造方件调整为先锻造为圆钢锻件再锻造为方钢锻件的变形方式，径向锻造机下锤量和拉打速度，实现120mn13高锰钢方钢锻件锻造加工成形。采用本发明方法锻造120mn13高锰钢方钢锻件可将原材料中磷元素含量（wt%）范围放宽至≤0.060%，硫元素含量（wt%）范围放宽至≤0.040%，将锻造成形过程变形温度范围放宽至780℃～1240℃，降低原材料冶炼难度和生产成本，而且解决120mn13高锰钢热加工性差，表面裂纹严重，无法锻造成型的难题，同时解决铸造120mn13高锰钢内部疏松问题，提高钢材内部金属致密性，改善组织形态，细化奥氏体晶粒，提高120mn13高锰钢方钢锻件力学性能，提高产品质量，缩短生产周期，提高生产效率。
1.一种120mn13高锰钢方钢锻件锻造方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种120mn13高锰钢方钢锻件锻造方法，其特征在于，所述120mn13高锰钢方钢锻件的坯料为模铸圆钢锭或模铸八角钢锭或电渣圆锭或连铸圆坯。
3.根据权利要求1所述的一种120mn13高锰钢方钢锻件锻造方法，其特征在于，所述120mn13高锰钢方钢锻件的的化学成分（wt%）为：c：0.90%～1.30%，si：0.30%～1.00%，mn：11.00%～14.00%，p≤0.060%，s≤0.040%，余量为fe及其他不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的一种120mn13高锰钢方钢锻件锻造方法，其特征在于，所述120mn13高锰钢方钢锻件的厚度尺寸范围为70mm～250mm，宽度尺寸范围为120mm～350mm，长度尺寸范围为2000mm～15000mm。
5.根据权利要求1所述的一种120mn13高锰钢方钢锻件锻造方法，其特征在于，所述径向锻造机包含2个操纵机和1个锻造箱，锻造箱内在同一竖直平面上安装有4个锻造锤头，间隔90°均匀分布。
6.根据权利要求1所述的一种120mn13高锰钢方钢锻件锻造方法，其特征在于，所述径向锻造机圆钢锤头一共有4个，每个锤头的形状结构相同，锻造圆钢时4个锤头同时调节，每个锤头的下锤量相同。
7.根据权利要求1所述的一种120mn13高锰钢方钢锻件锻造方法，其特征在于，所述径向锻造机方件锤头一共有4个，共有两种形状结构，相对分布的2个锤头为一组，其结构和形状相同，其中，第一组锤头锻造工作部位在锤头中心，第二组锤头锻造工作部位在锤头两侧，锻造时两组锤头下锤量根据变形需要调整，每组相对的2个锤头下锤量相同。