冶金矿山重型环形锻件制造难点与质量管控 —— 山西永鑫生重工股份有限公司

冶金、矿山行业拥有大量重载大型设备，回转窑、烘干机、球磨机、破碎机、盾构机等核心装备中，滚圈、回转支承环、齿圈锻件等环形锻件承担整机重载传递任务，设备长期在重载冲击、粉尘磨损、温度交变恶劣工况下工作。这类环形锻件承受巨大接触应力、交变弯曲应力，服役过程中既要承受巨大静载荷，还要承受启动、停机带来的冲击载荷，部分设备还伴随温度波动，一旦锻件出现开裂、剥落失效，整套设备就要停机检修，矿山、冶金生产线停机一天就会产生巨大经济损失，因此对环形锻件强度、抗冲击性能、抗接触疲劳性能、耐磨性能提出很高要求。山西永鑫生重工股份有限公司凭借多年重型自由锻制造经验，采用镦粗冲孔芯轴扩孔自由锻工艺，生产冶金矿山领域各类大截面重载环形锻件，为矿山冶金主机企业与工矿企业提供锻件以及备件定制服务。

冶金矿山设备环形锻件典型产品包含回转烘干机滚圈、回转窑滚圈、球磨机滚圈、大型齿圈毛坯、盾构机回转支承环等。以滚圈锻件为例，整台烘干机、回转窑筒体以及物料全部重量，通过滚圈传递到托轮上，滚圈与托轮之间持续滚动接触，承受巨大接触交变应力，同时设备启停会带来冲击载荷，窑体工作时还会传导过来热应力。市面上部分低端产品采用铸造工艺制造滚圈，铸造件内部疏松、气孔等缺陷无法完全消除，金属流线杂乱，运行一两年就出现表面剥落、开裂，频繁更换备件，严重影响生产线连续运转。整体自由锻成型环形锻件，钢锭经过多道次锻造压实，内部组织致密，晶粒细化，金属流线沿着受力方向分布，抗接触疲劳、抗冲击能力远高于铸造件，能够满足矿山冶金设备长期连续运行的严苛需求，是大型重载滚圈、齿圈毛坯的优选方案。

冶金矿山环形锻件常用材质有 42CrMo、50Mn、40Cr、20CrMnMo 等合金钢，根据工况载荷大小、磨损条件选用不同牌号。需要表面高硬度耐磨的齿圈类锻件，后续会做表面淬火处理，心部保持良好韧性，做到外硬内韧，既耐磨又可以抵抗冲击不开裂。原材料环节，永鑫生重工严格把控钢锭质量，进厂开展光谱复检、原材料探伤，严格管控杂质元素，原材料不合格直接剔除。根据环件截面厚度，科学计算坯料，保证足够锻造比，大截面厚壁环形锻件，一定要保证钢锭心部得到充分锻透，心部疏松得到锻合，很多滚圈失效源头就是锻件心部锻造压实不足，内部缺陷逐步扩展形成裂纹。

锻造工序采用自由锻镦粗、冲孔、芯轴扩孔成型。钢锭按照材质加热曲线入炉，厚大钢锭严格控制升温速率，防止热应力开裂，充分保温保证钢锭表里温度均匀，杜绝过热过烧。镦粗工序充分压实钢锭内部，破碎粗大铸态晶粒；冲孔控制冲孔对中性，减少坯料偏心；芯轴扩孔过程分多道次小变形完成，逐步扩大内外径，控制环件高度，过程中实时观察环件圆度与壁厚，及时调整操作，避免出现壁厚差过大、椭圆超标，同时防范锻造折叠、表面裂纹等缺陷。严格把控终锻温度，避免终锻温度过高晶粒粗大，或者温度过低锻打开裂。锻造结束之后立刻开展锻后正火，消除锻造残余应力，细化晶粒，改善锻件金相组织，为后续热处理做好准备。

热处理是决定矿山冶金环形锻件综合性能的关键。滚圈、支承环这类重载锻件，大多采用调质热处理，淬火加高温回火，获得强度与韧性良好匹配的回火组织。锻件截面大，热处理冷却难度高，如果冷却工艺不合理，锻件内外硬度、性能差异大，服役过程容易发生局部失效。齿圈毛坯锻件调质之后，后续客户还要做齿面淬火，调质需要保证基体具备良好韧性，为后续表面热处理打下基础。永鑫生重工大型热处理炉温控稳定，根据锻件截面厚度定制热处理工艺，严格控制升温、保温、冷却全过程，热处理之后逐件检测硬度，抽取试样做拉伸、冲击试验，确保整体力学性能满足技术条件。

机加工环节，数控设备完成粗精加工，保证锻件内外径、端面、圆度、同轴度等形位公差达标。精加工结束之后开展全面质量检测，超声波探伤排查内部缺陷，磁粉探伤检查表面及近表面裂纹缺陷，尺寸全面复核。对于工矿企业备件测绘定制业务，永鑫生重工技术团队可以依据现场测绘尺寸，开展图纸工艺转化，定制生产替换备件；对于设备制造企业，可提供批量配套生产，关键工序节点同步反馈生产进度，支持客户进厂监造，全套检测报告随货交付。

   矿山冶金行业设备追求长周期连续运行，备件更换成本高，停机损失巨大，选用高品质整体锻造环形锻件，前期投入更高，但可以大幅延长服役周期，减少停机故障，综合经济效益显著。山西永鑫生重工股份有限公司依托自有万吨级液压锻造装备，完整锻造热处理机加工检测一体化生产能力，深耕冶金矿山重载环形锻件制造，可承接各类大直径、大截面重载环形锻件毛坯、粗加工、精加工成品订单，为国内矿山冶金行业设备稳定运行保驾护航。

文章原创如需转载请注明永鑫生锻造厂提供！