本發(fā)明涉及鋼鐵材料制造工藝控制領(lǐng)域，尤其涉及一種2Cr11Mo1VNbN汽輪機(jī)葉片用鋼鍛件的鍛造工藝。
背景技術(shù)：
目前對于2Cr11Mo1VNbN汽輪機(jī)葉片用鋼常規(guī)的生產(chǎn)方法是：按自由鍛件加熱通用技術(shù)要求Ⅲ組鋼進(jìn)行加熱，采用油（水）壓機(jī)鍛造成型，不僅鍛造余量大、鍛造變形量、變形速度及變形溫度很難精確控制，同時組織中δ-鐵素體含量高，鍛造極易開裂，并嚴(yán)重影響其強(qiáng)韌性，生產(chǎn)成本及廢品率較高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中生產(chǎn)的2Cr11Mo1VNbN汽輪機(jī)葉片用鋼組織中δ-鐵素體含量高、鍛造極易開裂并嚴(yán)重影響其強(qiáng)韌性的缺點(diǎn)而提供一種解決2Cr11Mo1VNbN汽輪機(jī)葉片用鋼鍛件開裂問題、滿足其強(qiáng)韌性要求、減少了機(jī)加工余量且提高生產(chǎn)效率的2Cr11Mo1VNbN汽輪機(jī)葉片用鋼鍛件的鍛造工藝。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：一種2Cr11Mo1VNbN汽輪機(jī)葉片用鋼鍛件的鍛造工藝，該鍛造工藝包括：鍛前加熱時，控制入爐溫度不超過600℃，并在該溫度下保溫3～5小時，低溫升溫速度不超過70℃/h，同時在650～750℃均、保溫6～8小時，再以不超過100℃/h的升溫速度升溫至1190±10℃，在1190±10℃保溫4～6小時后降溫至1100±10℃，保溫2～4小時出爐鍛造；鍛造時，充分利用精鍛機(jī)的設(shè)備優(yōu)勢，采取A、B兩夾爪橫向拉打或推打鍛造，上料后，夾持錠尾端，將冒口端指向B夾頭。
控制第一道次壓下量為20mm，推打速度為2m/min，以改善鍛件內(nèi)部塑性。
主變形鍛造時嚴(yán)格控制每道次壓下量為40mm，鍛打速度不超過4m/min，確保鍛件內(nèi)部充分鍛透并減少應(yīng)力的產(chǎn)生。
控制最后一道次拉打速度為1.5m/min，以保證鍛件表面質(zhì)量。
為保持良好的鍛造塑性及避免δ-鐵素體的產(chǎn)生，整個鍛造過程控制始鍛溫度為960～990℃，終鍛溫度為850～880℃。
其中最優(yōu)的鍛造溫度為860℃，控制最后一道次鍛造時，始鍛溫度不超過920℃，最后一道次的終鍛溫度不超過870℃。
本發(fā)明的技術(shù)方案產(chǎn)生的積極效果如下：本發(fā)明解決了2Cr11Mo1VNbN汽輪機(jī)葉片用鋼鍛件鍛造過程中開裂、退火組織中δ-鐵素體含量高、鍛件強(qiáng)韌性差的技術(shù)難題，不僅使產(chǎn)品質(zhì)量得到保證，而且該生產(chǎn)方法的機(jī)械加工余量小、生產(chǎn)效率高、降低了生產(chǎn)成本，同時鍛件鍛透性好，各部分的力學(xué)性能均勻且強(qiáng)韌性高，延長了使用壽命，生產(chǎn)工藝更加經(jīng)濟(jì)、科學(xué)。
鍛前加熱時，根據(jù)該材料合金元素含量高、熱傳導(dǎo)率低、鍛造塑性差的特點(diǎn)，為防止低溫加熱時產(chǎn)生溫度應(yīng)力及組織應(yīng)力而開裂，控制入爐溫度不超過600℃并在該溫度下保溫3～5小時，之后以不超過70℃/h的升溫速度升溫至650～750℃均、保溫6～8小時，使電渣錠內(nèi)外溫度充分一致，避免因溫度應(yīng)力開裂，再以不超過100℃/h的升溫速度升溫至1190±10℃，為確保電渣錠充分熱透并盡量減少或避免δ-鐵素體的析出，在1190±10℃保溫4～6小時后降溫至1100±10℃，保溫2～4小時出爐鍛造。
鍛造過程按如下控制變形量，控制第一道壓下量為20mm，主要目的是改善鑄態(tài)組織、提高鍛造塑性；主變形每道次壓下量為40mm，控制拉打速度為4m/min，推打速度為2m/min，為保證鍛件表面質(zhì)量，控制最后一道次拉打速度為1.5m/min；同時，鍛造過程中反復(fù)測溫，整個鍛造過程，保持鍛造溫度在850～990℃之間，其中860℃為最優(yōu)溫度；同時控制最后一道次鍛造時，溫度不超過920℃時方可開始鍛造，這樣既可確保鍛件內(nèi)部充分鍛透，又可避免溫升引起鍛件內(nèi)部產(chǎn)生大量δ-鐵素體及產(chǎn)生應(yīng)力引起鍛造開裂。
附圖說明
圖1為本發(fā)明實(shí)施例的汽輪機(jī)葉片鋼鍛前加熱規(guī)范曲線圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步闡述與說明。
實(shí)施例一
2Cr11Mo1VNbN汽輪機(jī)葉片用鋼鍛件的鍛造工藝，以直徑為φ125mm規(guī)格（鍛坯尺寸為φ140mm）的2Cr11Mo1VNbN汽輪機(jī)葉片用鋼鍛件為例，進(jìn)行分析。該規(guī)格葉片用鋼鍛前加熱規(guī)范如圖1，控制入爐溫度不超過600℃并在該溫度下保溫3小時，之后以不超過70℃/h的升溫速度升溫至650～750℃均、保溫6小時，再以不超過100℃/h的升溫速度升溫至1190±10℃并保溫4小時后降溫至1100±10℃，保溫2小時出爐鍛造；鍛造過程控制變形量、變形速度及變形溫度，確保均勻變形，避免組織及溫度應(yīng)力。
其工藝路線為：電爐冶煉+真空精煉→電渣重熔→精鍛機(jī)鍛造成型→退火→校直→理化檢測、檢驗(yàn)→機(jī)加至成品→檢測、檢驗(yàn)→包裝→交貨。
所用材質(zhì)為2Cr11Mo1VNbN鋼，電渣錠為我公司自己生產(chǎn)。
具體生產(chǎn)流程為：電爐冶煉+真空精煉→電渣重熔→加熱→精鍛機(jī)鍛造成形→鍛后退火→表面檢驗(yàn)、理化檢測（低倍、非金屬夾雜、晶粒度、力學(xué)性能（一拉三沖、持久試驗(yàn)）、δ-鐵素體含量、超聲波探傷）、下料→機(jī)加工→磁粉檢測、尺寸檢驗(yàn)→交貨。
鍛造所用設(shè)備為SXP-65型精鍛機(jī)，充分利用SXP-65精鍛機(jī)的設(shè)備優(yōu)勢，根據(jù)鍛造工藝編制的鍛造程序，采取A、B兩夾爪夾緊后橫向拉打或推打，將坯料鍛至預(yù)先設(shè)計的外形尺寸。鍛造結(jié)束后進(jìn)行鍛后正回火、校直、檢驗(yàn)、超聲波探傷、下料、機(jī)加工、磁粉檢測、調(diào)質(zhì)處理等工作，最終生產(chǎn)出滿足高質(zhì)量要求的汽輪機(jī)葉片用鋼鍛件，使各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)達(dá)到：抗拉強(qiáng)度Rm≥965N/mm2，屈服強(qiáng)度Rp0.2≥690N/mm2，斷后伸長率δ5≥15%，斷面收縮率Z≥45%，沖擊吸收功Akv2≥11J，在649℃下進(jìn)行高溫試驗(yàn)，在228Mpa力作用下，斷裂時間不短于25小時。
精鍛機(jī)鍛造時，控制各道次變形尺寸依次為φ480mm-φ460mm-φ420mm-φ380mm-φ340mm-φ300mm-φ260mm-φ220mm-φ180mm-φ140mm。鍛造過程中拉打、推打交替進(jìn)行，并控制拉打速度為4m/min，推打速度為2m/min，為保證鍛件表面質(zhì)量，控制最后一道次拉打速度為1.5m/min，整個鍛造過程，保持鍛造溫度在850～990℃之間，其中860℃為最優(yōu)溫度，同時控制最后一道次鍛造時，溫度不超過920℃時方可開始鍛造。
實(shí)施例二
2Cr11Mo1VNbN汽輪機(jī)葉片用鋼鍛件的鍛造工藝，以直徑為φ185mm規(guī)格（鍛坯尺寸為φ200mm）的2Cr11Mo1VNbN汽輪機(jī)葉片用鋼鍛件為例，進(jìn)行分析?？刂圃撘?guī)格葉片用鋼鍛前加熱為：入爐溫度不超過600℃并在該溫度下保溫5小時，之后以不超過70℃/h的升溫速度升溫至650～750℃均、保溫8小時，再以不超過100℃/h的升溫速度升溫至1190±10℃并保溫6小時后降溫至1100±10℃，保溫4小時出爐鍛造；鍛造過程控制變形量、變形速度及變形溫度，確保均勻變形，避免組織及溫度應(yīng)力。
具體生產(chǎn)流程為：電爐冶煉+真空精煉→電渣重熔→加熱→精鍛機(jī)鍛造成形→鍛后退火→表面檢驗(yàn)、理化檢測（低倍、非金屬夾雜、晶粒度、力學(xué)性能（一拉三沖、持久試驗(yàn)）、δ-鐵素體含量、超聲波探傷）、下料→機(jī)加工→磁粉檢測、尺寸檢驗(yàn)→交貨。
鍛造所用設(shè)備為SXP-65型精鍛機(jī)，充分利用SXP-65精鍛機(jī)的設(shè)備優(yōu)勢，根據(jù)鍛造工藝編制的鍛造程序，采取A、B兩夾爪夾緊后橫向拉打或推打，將坯料鍛至預(yù)先設(shè)計的外形尺寸。鍛造結(jié)束后進(jìn)行鍛后正回火、校直、檢驗(yàn)、超聲波探傷、下料、機(jī)加工、磁粉檢測、調(diào)質(zhì)處理等工作，最終生產(chǎn)出滿足高質(zhì)量要求的汽輪機(jī)葉片用鋼鍛件，使各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)達(dá)到：抗拉強(qiáng)度Rm≥965N/mm2，屈服強(qiáng)度Rp0.2≥690N/mm2，斷后伸長率δ5≥15%，斷面收縮率Z≥45%，沖擊吸收功Akv2≥11J，在649℃下進(jìn)行高溫試驗(yàn)，在228Mpa力作用下，斷裂時間不短于25小時。
精鍛機(jī)鍛造時，控制各道次變形尺寸依次為φ580mm-φ560mm-φ520mm-φ480mm-φ440mm-φ400mm-φ360mm-φ320mm-φ280mm-φ240mm-φ200mm。鍛造過程中拉打、推打交替進(jìn)行，并控制拉打速度為4m/min，推打速度為2m/min，為保證鍛件表面質(zhì)量，控制最后一道次拉打速度為1.5m/min，整個鍛造過程，保持鍛造溫度在850～990℃之間，其中860℃為最優(yōu)溫度，同時控制最后一道次鍛造時，溫度不超過920℃時方可開始鍛造。
通過以上各過程控制，大大減少了鍛造余量，不僅使材料利用率及鍛造效率大大提高，后續(xù)機(jī)加工量也相應(yīng)減少，從而降低了汽輪機(jī)葉片用鋼產(chǎn)品的綜合成本；同時避免了δ-鐵素體的產(chǎn)生，使材料的強(qiáng)韌性也得到極大提高。
通過上述各工序的嚴(yán)格控制，得到理化檢測結(jié)果如表1。
表1 實(shí)例的檢測結(jié)果