CN101113749A - 高强度无磁不锈钢拉紧螺杆的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及冶金类，特别涉及一种耐蚀、高强度无磁不锈钢拉紧螺杆的制造方法，该制造方法在钢棒钢锭的冶炼制造过程中，加入占整个原料重量百分比70％－80％的原生态废钢，加入占整个原料重量百分比20％－30％的氮化物质，该原生态废钢指的是矿石炼成刚才切下的料头、杂质很少的第一代废钢，其优点是，高锰、高氮代替镍，产品质量好、成本可降低30％－50％，所生产的拉紧螺杆的强度σb≥1000MPa、磁导率μ≤1.005、粗糙度Ra≤0.8μm，能满足60万千瓦、100万千瓦大型汽轮发电机的的技术要求。
Description
技术领域
本发明涉及冶金类，特别涉及一种耐蚀、高强度无磁不锈钢拉紧螺杆的制造方法。
背景技术
随着科学技术的进步，汽轮发电机越造越大，从30万千到100万千瓦，对用于汽轮发电机定子固定矽钢片构架的拉紧螺杆的强度要求也越来越高。最早汽轮发电机的拉紧螺杆是用304(1Cr18Ni10)、316(0Cr17Ni12Mo2)，可是该材料强度σb＝500Mpa、磁导率差μ＝1.2，含镍高、价格贵。后美国西屋公司、德国西门子公司用1Cr18Mn12NiN来替代304、316，60万千瓦汽轮发电机组拉紧螺杆强度σb＝650-760Mpa，磁导率μ＝1.02，基本满足60万千瓦汽轮发电机的要求。可是100万千瓦拉紧螺杆的强度要求σb＝850-1250Mpa，磁导率μ＜1.02。对于现有的磁导率μ≤1.5-1.2的低磁钢已经无法满足需要，针对大型发电机组，为降低涡流损失，磁导率如果能减少百万分之一，对于百万千瓦大电机来说，一年365天节约能耗非常可观。为此汽轮发电机行业工程师们希望提供一种高强度新材料。
发明内容
本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种高强度无磁不锈钢拉紧螺杆的制造方法，该制造方法选用优质合金氮化铬铁、或氮化锰铁，以高Mn、高N代替N，以降低成本，并通过使用原生态废钢，净化钢水，以满足100万千瓦高强度无磁不锈钢拉紧螺杆的技术要求。
本发明目的实现由以下技术方案完成：
一种高强度无磁不锈钢拉紧螺杆的制造方法，包括无磁不锈钢棒钢锭的冶炼制造、钢棒的锻造、钢棒的热处理及机加工，其特征在于钢棒钢锭的冶炼制造过程中，加入占整个原料重量百分比70％-80％的原生态废钢，该原生态废钢指的是矿石炼成刚才切下的料头、杂质很少的第一代废钢。
在钢棒钢锭的冶炼制造过程中，加入占整个原料重量百分比20％-30％的氮化物质。
加入氮化物质的是将其装入小铁箱内，利用小铁箱自重将其沉入炉底。
所述的氮化物质为氮化铬铁、或者是氮化锰铁、或者是二者的组合物。
在钢棒的锻造以及钢棒的热处理过程中，冷作硬化在650-750℃温锻，并经冷拔变形控制在12-14％。
钢棒经过机加工处理后Ra＜0.8μm。
本发明的优点是，高锰、高氮代替镍，产品质量好、成本可降低30％-50％，制造方法简单易行，设备简单，投资少，所生产的拉紧螺杆的强度σb≥1000Mpa、磁导率μ≤1.005、粗糙度Ra≤0.8μm，能满足60万千瓦、100万千瓦大型汽轮发电机的的技术要求。
具体技术方案
以下通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：
实施例：本实施例的制造方法如下：
1.以锰(Mn)、氮(N)代镍，例如55Mn18Cr4N、Mn(17-19％)、Cr(3-5％)、N(0.20-0.45％)，已成无镍无磁钢，由于氮(N)很难加入钢中，将其焙制成氮化合物，该氮化合物以氮化铬铁(Fe-Cr-N)、或氮化锰铁(Fe-Mn-N)、或二者的组合的方式加入钢水中。氮化物的添加量占整个原料的重量百分比为20-30％，另加入原生态废钢70-80％，经电弧炉熔炼成钢锭。原生态钢是从铁矿石冶炼成钢材后切下的料头，没有进入社会，不含污垢、油污，杂质较少。
通常炼钢钢液中总是存在许多杂质、夹杂物，但是对无磁不锈钢因磁力线关系对夹杂物、气体非常敏感，夹杂物、气体越多，磁导率也就越差。所以对无磁而言，不允许有夹杂物和气体存在，因此在钢棒钢锭的冶炼制造过程中，首先要对炉子、包子进行净化处理，另外对合金、炉料除净化处理外，还要进行烘干，来减少杂质和气体。
2.钢锭的冶炼过程：选用原生态废钢及辅料烘干、除气、炉膛、钢包进行净化处理。然后装炉→熔炼→氧化→排渣→还原→排渣→精炼→调整成份→加氮→将氮化物装入小铁箱，通过小铁箱自重沉降至炉底→搅拌→烘烤钢锭模→浇注→脱模→整修钢锭→全身打磨。经过熔炼可获得高锰(Mn)、高氮(N)、高均质纯奥氏体化无磁不锈钢钢锭。
3.锻造、热轧过程：将钢锭加热至1050℃→保温5-6小时→预热铁镦→升温至1050℃，开锻(锻造比大于5)，→降温至650-750℃(低温锻造)→锻至90×90方坯。方坯尺寸90×90×L(L根据拉紧螺杆长度定)，方坯加热至1050℃→保温(1.5-2.5小时)→进轧机轧→按客户尺寸轧制成型。
4.固溶稳定化处理、冷拔：为了使其组织均匀，对钢棒进行1050℃固溶稳定化处理，去除氧化皮、酸洗去除小裂纹，冷拔，细化晶粒进一步提高强度，冷拔变形量控制在12-14％，通过冷作硬化强度σb≥1000pa。
5.机加工旋风切削、研磨、抛光：100万千瓦拉紧螺杆φ42×7500是一支柔性细长杆，无法用普通车床切削加工，因此使用改装设备，用多导辊引导和支撑工件即钢棒，使工件平移，使切削刀旋转切削，通过使用不同的切削刀具，完成工件的表面切削加工(人们称之剥皮)。
剥皮装置中，工件由导套双定位，由十字轴辊将工件推进，进入刀架后，切削刀进行切削，送料台与出料台均由马达带动导辊使工件即拉紧螺杆钢棒进出，导辊轴用的是锥形辊，工件进入到由两个导辊构成的锥形槽中进给，本实施例中选择导辊转速1500-2000转/分，推进量8mm/秒，切削量为工件单面0.4-0.7mm，一般选用0.4-0.6mm，由于采用双导套进行双定位，偏心度在0.3mm，切削尺寸很稳定。
研磨装置中，包括有六道磨轮，前三道为粗磨，一般选用0、1、2号砂布，后三道为细磨，一般用00砂布，被研磨工件以进料托辊组进料，由砂轮组和定位轮结合进行研磨，工件的前进是由定位轮与砂轮通过定位角向前推进，每只定位轮都可以上、下偏动，以控制研磨，水平时不前进，偏移后就向前推进，工件研磨后，由出料托辊出料、检验、合格包装。
Claims (6)
1.一种高强度无磁不锈钢拉紧螺杆的制造方法，包括无磁不锈钢棒钢锭的冶炼制造、钢棒的锻造、钢棒的热处理及机加工，其特征在于钢棒钢锭的冶炼制造过程中，加入占整个原料重量百分比70％-80％的原生态废钢，该原生态废钢指的是矿石炼成刚才切下的料头、杂质很少的第一代废钢。
2.根据权利要求1所述的一种高强度无磁不锈钢拉紧螺杆的制造方法，其特征在于在钢棒钢锭的冶炼制造过程中，加入占整个原料重量百分比20％-30％的氮化物质。
3.根据权利要求2所述的一种高强度无磁不锈钢拉紧螺杆的制造方法，其特征在于加入氮化物质的是将其装入小铁箱内，利用小铁箱自重将其沉入炉底。
4.根据权利要求2所述的一种高强度无磁不锈钢拉紧螺杆的制造方法，其特征在于所述的氮化物质为氮化铬铁、或者是氮化锰铁、或者是二者的组合物。
5.根据权利要求1所述的一种高强度无磁不锈钢拉紧螺杆的制造方法，其特征在于在钢棒的锻造以及钢棒的热处理过程中，冷作硬化在650-750℃温锻，并经冷拔变形控制在12-14％。
6.根据权利要求1所述的一种高强度无磁不锈钢拉紧螺杆的制造方法，其特征在于钢棒经过机加工处理后Ra＜0.8μm。
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Open date: 20080130 |