钢锭内部孔洞缺陷愈合规律研究及创新工艺开发（上）

文／孙明月，徐斌，李殿中·中国科学院金属研究所

钢锭内部孔洞缺陷愈合规律研究及创新工艺开发（上）

文／孙明月，徐斌，李殿中·中国科学院金属研究所

随着我国经济快速稳定的发展，能源电力、冶金机械等行业需要越来越多高质量大型锻件。大型锻件的基础是大型钢锭，然而由于金属的凝固收缩，大型钢锭内部不可避免地产生缩孔、疏松、气孔等孔洞型缺陷，必须通过有效的锻造工艺将这些缺陷去除，以获得优质的大型锻件。图1是100t钢锭解剖结果，通过解剖结果可以发现，在钢锭中心存在非常严重的缩孔疏松缺陷。在锻造过程中如果不能使其完全愈合将导致严重后果。

孔洞型缺陷的愈合过程包含2个阶段：孔洞闭合和闭合界面的焊合。在锻造过程中，钢锭心部的孔洞型缺陷必须首先闭合，才能进一步焊合。因此研究孔洞在何种条件下可以完全闭合对于消除孔洞型缺陷有非常重要的意义。

锻造过程包含镦粗和拔长过程，通常采用多次镦粗拔长工艺以提高锻件心部质量。人们提出WHF、FM 和 JTS等锻造方法以提高锻件心部应变。针对这些锻造方法应该采用的砧宽比、砧形、错砧方法以及压下量等进行了系统的研究以优化自由锻工艺，有效愈合轴线疏松。

图1 100t核电转子用钢锭内部缺陷的实际解剖照片

表1 6Cr2MnMoV化学成分

孔洞闭合过程的有限元模型与模拟方案

采用支承辊用材料6Cr2MnMoV，其化学成分如表1所示，测量了该钢种的热物性参数和高温应力应变曲线，并将材料参数应用在模拟过程中。……