CN100554441C - 发电机组用1Mn18Cr18N钢护环锻件的锻造后细晶强韧化处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制造发电机组用1Mn18Cr18N钢护环锻件的锻造后细晶强韧化处理工艺。发电机组用1Mn18Cr18N钢护环锻件的锻造后细晶强韧化处理工艺，包括将进行了粗加工的钢护环锻件依次进行预冷变形并固溶热处理、取样检测固溶热处理效果。采用本发明可使本质粗晶并且不能通过热处理细化晶粒的奥氏体钢锻件在冷变形强化前晶粒细小而均匀，从而较大幅度提高锻件的强度和塑韧性，同时质量可控性强。
Description
技术领域
本发明涉及汽轮发电机组或核电站使用的钢护环锻件的制造技术，主要涉及发电机组用1Mn18Cr18N钢护环锻件的锻造后细晶强韧化处理工艺。
技术背景
目前，国内外汽轮发电机组锻件制造行业护环的锻造后处理工艺方法主要为：锻造后空冷处理或水冷形变热处理，粗加工后固溶热处理，然后直接进入冷变形强化工序。由于锻件的锻造方法为采取普通的万吨级自由锻水压机小变形多火次自由锻造，对锻造中产生的裂口随时停锻，待冷却后采用火焰或电弧气刨的方式清除，锻后再空冷或水冷形变热处理，但普通的万吨级自由锻水压机因其动作缓慢、对可锻温度区间窄、易开裂的1Mn18Cr18N钢极易造成锻造开裂，所以随时可能因为停锻清除裂口而造成每火次锻比不足，金属缺陷难以锻合、变形不均、晶粒粗大不均等锻件内部质量问题和生产效率问题；而对锻造裂口进行火焰或电弧气刨清除而产生应力集中、热影响区内过热过烧缺陷，使得在清除裂口后继续锻造过程中反复开裂，加剧了上述内部质量问题和生产效率问题；锻后空冷时碳化物在晶界上大量析出，而且晶粒进一步长大，即使锻后采取水冷形变热处理工艺解决了碳化物析出和晶粒进一步长大问题，但由于万吨级水压机动作缓慢并随时可能停锻清除裂口，因此无法保证形变热处理必须的一定的变形量和一定的变形温度两大条件，不能稳定实现形变热处理，锻造过程中形成的粗大不均的晶粒仍不能细化及均匀化，故后续固溶处理必须在高温下长时间保温而造成晶粒更加粗大，使得冷变形强化前的坯料强度较低，塑韧性较差，一方面因强化前塑韧性较差，经强化后产品的塑韧性处于较低的水平，另一方面因强化前强度较低，要达到产品规定的强度要求需要更大的冷变形量，而随着冷变形量的增加，产品的塑韧性进一步降低而不能达到产品规定的塑韧性要求值。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种制造发电机组用1Mn18Cr18N钢护环锻件的锻造后处理工艺。采用本发明可使本质粗晶并且不能通过热处理细化晶粒的奥氏体钢锻件在冷变形强化前晶粒细小而均匀，从而较大幅度提高锻件的强度和塑韧性，同时质量可控性强。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
发电机组用1Mn18Cr18N钢护环锻件的锻造后细晶强韧化处理工艺，其特征在于：包括将进行了粗加工的钢护环锻件依次进行预冷变形并固溶热处理、取样检测固溶热处理效果，其具体步骤为：
A、预冷变形：在室温-360℃下将进行了粗加工和固溶热处理的钢护环锻件按外径冷变形量5-15％进行预先冷变形处理，或直接将仅进行了粗加工的钢护环锻件在室温-360℃下按外径冷变形量5-15％进行预先冷变形处理，
B、固溶热处理：将A步骤得到的锻件在≤300℃下装炉，并按热处理炉最大速度直接升温到1040-1050℃，按1小时/65mm壁厚进行固溶热处理，最后出炉立即水冷；
C、取样检测固溶热处理效果：将B步骤得到的锻件取样进行拉力、冲击、晶粒度和晶界碳化物试验以检测固溶热处理效果。
在上述步骤中，如果锻造后采取空冷处理或终锻温度在960℃以下进行水冷形变热处理，则应在预冷变形并固溶热处理步骤前先进行一次固溶热处理，即将进行了粗加工的钢护环锻件在≤300℃下装炉，并按≤40℃/h升温到640-660℃后保温1.5-2.5小时，再升温至1040-1050℃，按1小时/40mm壁厚进行固溶热处理，然后出炉立即水冷；
所述A和B步骤中出炉立即水冷是指：锻件从出炉后到入水的间隔时间≤15分钟，锻件在鼓风翻腾并且循环的水中上下移动不低于5分钟。
所述钢护环锻件是指：采用电渣钢锭或电渣坯料锻造并进行锻后空冷处理或水冷形变热处理的1Mn18Cr18N钢环形或筒形锻件。
本发明的优点在于：
由于1Mn18Cr18N钢为本质粗晶且不能通过热处理细化晶粒的奥氏体钢，故要求锻造完成后锻件就必须具备细小而且均匀的晶粒状态，但由于该材料锻造易开裂的特性，锻造每火次的变形量不能控制，因而采取小变形，多火次的锻造方法完成锻造工序，但此种方法造成锻件高温下反复加热，每火次变形不足且变形不均匀，锻件晶粒粗大不均，锻件强度较低，塑韧性较差，不能满足产品规定的要求值。
由于该材料动态再结晶温度较高，而且必须具备较大的锻造变形量动态再结晶才能发生，但通常锻造该材料护环均不能满足上述条件，故锻件的晶粒为未发生动态再结晶的锻造晶粒。采用本发明在对1Mn18Cr18N钢护环进行第1次固溶热处理时，会促使发生再结晶，晶粒得到细化及均匀化。
采用本发明在对1Mn18Cr18N钢护环进行预冷变形并再次固溶热处理时，高温热处理消除了预冷变形产生的加工硬化，同时促使发生静态再结晶，晶粒进一步细化，并且由于预冷变形是采用成形模具完成，变形极其均匀，因而静态再结晶后的锻件的晶粒均匀性也大为改善。由于在第一次固溶热处理时晶界上的碳化物已经溶入晶粒之中，故在进行预冷变形后再次固溶热处理时，锻件在高温下较短时间保温即可达到固溶处理的目的，静态再结晶后细化后的晶粒也因高温下保温时间较短而不会再次长大，锻件的强度和塑韧性均得到提高，尤其是原制造方法难以合格的断面收缩率和冲击功两项指标有了保证；
在再次固溶处理后的检测能够及早发现可能存在固溶不充分的问题而重新固溶热处理解决。
上述工序过程及工序特点使1Mn18Cr18N钢护环锻件在冷变形强化前晶粒细小而均匀，从而较大幅度提高锻件的强度和塑韧性，同时质量可控性强。
具体实施方式
实施例1：
发电机组用1Mn18Cr18N钢护环锻件的锻造后细晶强韧化处理工艺，包括将进行了粗加工的钢护环锻件依次进行固溶热处理、预冷变形并再次固溶热处理、取样检测固溶热处理效果，其具体步骤为：
A、固溶热处理：将进行了粗加工的钢护环锻件在≤300℃下装炉，并按≤40℃/h升温到640-660℃后保温1.5-2.5小时，再升温至1040-1050℃，按1小时/40mm壁厚进行固溶热处理，然后出炉立即水冷；
B、预冷变形并再次固溶热处理：在室温下将A步骤得到的锻件按外径冷变形量5％进行预先冷变形处理，然后将锻件在≤300℃下装炉，并按热处理炉最大速度直接升温到1040-1050℃，按1小时/65mm壁厚再次进行固溶热处理，最后出炉立即水冷；
C、取样检测固溶热处理效果：将B步骤得到的锻件取样进行拉力、冲击、晶粒度和晶界碳化物试验以检测固溶热处理效果。
所述A和B步骤中出炉立即水冷是指：锻件从出炉后到入水的间隔时间为5分钟，锻件在鼓风翻腾并且循环的水中上下移动5分钟。
所述钢护环锻件是指：采用电渣钢锭或电渣坯料锻造并进行锻后空冷处理或水冷形变热处理的1Mn18Cr18N钢环形或筒形锻件。
实施例2：
发电机组用1Mn18Cr18N钢护环锻件的锻造后细晶强韧化处理工艺，包括将进行了粗加工的钢护环锻件依次进行固溶热处理、预冷变形并再次固溶热处理、取样检测固溶热处理效果，其具体步骤为：
A、固溶热处理：将进行了粗加工的钢护环锻件在≤300℃下装炉，并按≤40℃/h升温到640-660℃后保温1.5-2.5小时，再升温至1040-1050℃，按1小时/40mm壁厚进行固溶热处理，然后出炉立即水冷；
B、预冷变形并再次固溶热处理：在360℃下将A步骤得到的锻件按外径冷变形量10％进行预先冷变形处理，然后将锻件在≤300℃下装炉，并按热处理炉最大速度直接升温到1040-1050℃，按1小时/65mm壁厚再次进行固溶热处理，最后出炉立即水冷；
C、取样检测固溶热处理效果：将B步骤得到的锻件取样进行拉力、冲击、晶粒度和晶界碳化物试验以检测固溶热处理效果。
所述A和B步骤中出炉立即水冷是指：锻件从出炉后到入水的间隔时间为10分钟，锻件在鼓风翻腾并且循环的水中上下移动10分钟。
所述钢护环锻件是指：采用电渣钢锭或电渣坯料锻造并进行锻后空冷处理或水冷形变热处理的1Mn18Cr18N钢环形或筒形锻件。
实施例3：
发电机组用1Mn18Cr18N钢护环锻件的锻造后细晶强韧化处理工艺，包括将进行了粗加工的钢护环锻件依次进行固溶热处理、预冷变形并再次固溶热处理、取样检测固溶热处理效果，其具体步骤为：
A、固溶热处理：将进行了粗加工的钢护环锻件在≤300℃下装炉，并按≤40℃/h升温到640-660℃后保温1.5-2.5小时，再升温至1040-1050℃，按1小时/40mm壁厚进行固溶热处理，然后出炉立即水冷；
B、预冷变形并再次固溶热处理：在180℃下将A步骤得到的锻件按外径冷变形量15％进行预先冷变形处理，然后将锻件在≤300℃下装炉，并按热处理炉最大速度直接升温到1040-1050℃，按1小时/65mm壁厚再次进行固溶热处理，最后出炉立即水冷；
C、取样检测固溶热处理效果：将B步骤得到的锻件取样进行拉力、冲击、晶粒度和晶界碳化物试验以检测固溶热处理效果。
所述A和B步骤中出炉立即水冷是指：锻件从出炉后到入水的间隔时间为15分钟，锻件在鼓风翻腾并且循环的水中上下移动20分钟。
所述钢护环锻件是指：采用电渣钢锭或电渣坯料锻造并进行锻后空冷处理或水冷形变热处理的1Mn18Cr18N钢环形或筒形锻件。
实施例4：
发电机组用1Mn18Cr18N钢护环锻件的锻造后细晶强韧化处理工艺，包括将进行了粗加工的钢护环锻件依次进行预冷变形并固溶热处理、取样检测固溶热处理效果，其具体步骤为：
A、预冷变形：在270℃下将进行了粗加工的钢护环锻件按外径冷变形量7％进行预先冷变形处理；
B、固溶热处理：将锻件在≤300℃下装炉，并按热处理炉最大速度直接升温到1040-1050℃，按1小时/65mm壁厚进行固溶热处理，最后出炉立即水冷；
C、取样检测固溶热处理效果：将B步骤得到的锻件取样进行拉力、冲击、晶粒度和晶界碳化物试验以检测固溶热处理效果。
所述B步骤中出炉立即水冷是指：锻件从出炉后到入水的间隔时间为7分钟，锻件在鼓风翻腾并且循环的水中上下移动15分钟。
所述钢护环锻件是指：采用电渣钢锭或电渣坯料锻造并进行锻后空冷处理或水冷形变热处理的1Mn18Cr18N钢环形或筒形锻件。
实施例5：
发电机组用1Mn18Cr18N钢护环锻件的锻造后细晶强韧化处理工艺，包括将进行了粗加工的钢护环锻件依次进行预冷变形并固溶热处理、取样检测固溶热处理效果，其具体步骤为：
A、预冷变形：在90℃下将进行了粗加工的钢护环锻件按外径冷变形量9％进行预先冷变形处理；
B、固溶热处理：然后将锻件在≤300℃下装炉，并按热处理炉最大速度直接升温到1040-1050℃，按1小时/65mm壁厚进行固溶热处理，最后出炉立即水冷；
C、取样检测固溶热处理效果：将B步骤得到的锻件取样进行拉力、冲击、晶粒度和晶界碳化物试验以检测固溶热处理效果。
所述B步骤中出炉立即水冷是指：锻件从出炉后到入水的间隔时间为9分钟，锻件在鼓风翻腾并且循环的水中上下移动30分钟。
所述钢护环锻件是指：采用电渣钢锭或电渣坯料锻造并进行锻后空冷处理或水冷形变热处理的1Mn18Cr18N钢环形或筒形锻件。
实施例6：
发电机组用1Mn18Cr18N钢护环锻件的锻造后细晶强韧化处理工艺，包括将进行了粗加工的钢护环锻件依次进行预冷变形并固溶热处理、取样检测固溶热处理效果，其具体步骤为：
A、预冷变形：在室温下将进行了粗加工的钢护环锻件按外径冷变形量12％进行预先冷变形处理；
B、固溶热处理：然后将锻件在≤300℃下装炉，并按热处理炉最大速度直接升温到1040-1050℃，按1小时/65mm壁厚进行固溶热处理，最后出炉立即水冷；
C、取样检测固溶热处理效果：将A步骤得到的锻件取样进行拉力、冲击、晶粒度和晶界碳化物试验以检测固溶热处理效果。
所述B步骤中出炉立即水冷是指：锻件从出炉后到入水的间隔时间为12分钟，锻件在鼓风翻腾并且循环的水中上下移动40分钟。
所述钢护环锻件是指：采用电渣钢锭或电渣坯料锻造并进行锻后空冷处理或水冷形变热处理的1Mn18Cr18N钢环形或筒形锻件。
Claims (3)
1、发电机组用1Mn18Cr18N钢护环锻件的锻造后细晶强韧化处理工艺，其特征在于：包括将进行了粗加工的钢护环锻件依次进行预冷变形并固溶热处理、取样检测固溶热处理效果，其具体步骤为：
A、预冷变形：在室温-360℃下将进行了粗加工和固溶热处理的钢护环锻件按外径冷变形量5-15％进行预先冷变形处理，或直接将仅进行了粗加工的钢护环锻件在室温-360℃下按外径冷变形量5-15％进行预先冷变形处理；
B、固溶热处理：将A步骤得到锻件在≤300℃下装炉，并按热处理炉最大速度直接升温到1040-1050℃，按1小时/65mm壁厚再次进行固溶热处理，最后出炉立即水冷；
C、取样检测固溶热处理效果：将B步骤得到的锻件取样进行拉力、冲击、晶粒度和晶界碳化物试验以检测固溶热处理效果；
所述钢护环锻件是指：采用电渣钢锭或电渣坯料锻造并进行锻后空冷处理或水冷形变热处理的1Mn18Cr18N钢环形或筒形锻件。
2、根据权利要求1所述的发电机组用1Mn18Cr18N钢护环锻件的锻造后细晶强韧化处理工艺，其特征在于：对锻造后采取空冷处理或终锻温度在960℃以下进行水冷形变热处理的粗加工后的钢护环锻件，在预冷变形并固溶热处理前先进行固溶热处理，即将进行了粗加工的钢护环锻件在≤300℃下装炉，并按≤40℃/h升温到640-660℃后保温1.5-2.5小时，再升温至1040-1050℃，按1小时/40mm壁厚进行固溶热处理，然后出炉立即水冷。
3、根据权利要求1所述的发电机组用1Mn18Cr18N钢护环锻件的锻造后细晶强韧化处理工艺，其特征在于：所述出炉立即水冷是指：锻件从出炉后到入水的间隔时间≤15分钟，锻件在鼓风翻腾并且循环的水中上下移动不低于5分钟。
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