CN103028684B

CN103028684B - 1Mn18Cr18N钢护环锻件的冲击功控制方法

Info

Publication number: CN103028684B
Application number: CN201210579177.2A
Authority: CN
Inventors: 丁宇; 鲜勇; 朱立祥
Original assignee: DEYANG WANXIN POWER STATION PRODUCT DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: DEYANG WANXIN POWER STATION PRODUCT DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2032-12-27
Also published as: CN103028684A

Abstract

本发明公开了一种1Mn18Cr18N钢护环锻件的冲击功控制方法，包括步骤：（1）设置冷变形强化工序中锻件坯料的总变形程度值ε，ε≤65%；（2）1Mn18Cr18N钢材料经过电渣冶炼、锻造、固溶热处理工序，制得护环锻件坯料；（3）检测护环锻件坯料的冲击功B是否满足条件B≥Bo，如果满足则锻件坯料进入冷变形强化工序；否则返回步骤（2），提高冶炼工艺和/或锻造工艺，制得冲击功更大的护环锻件坯料；B0是满足护环锻件冲击功生产要求，护环锻件坯料的冲击功需要达到的最小值。通过本发明方法控制护环锻件的冲击功，可缩短护环锻件的生产周期，提高生产效率，同时降低生产成本。

Description

1Mn18Cr18N钢护环锻件的冲击功控制方法

技术领域

本发明涉及护环锻件制造技术领域，特别涉及一种1Mn18Cr18N钢护环锻件的冲击功控制方法。

背景技术

护环是火电及核电机组中最重要的零件之一，装配于发电机组转子两端的线圈绕组上，与发电机组转子、线圈绕组、支撑环（中心环）、集电环等一起构成发电机组的转动部分。1Mn18Cr18N钢因其具有较高的抗裂纹扩展和抗应力腐蚀能力而成为新一代护环锻件的制造材料。冲击功是指抵抗外来冲击负荷的能力，发电机组要求护环必须具有良好的冲击功，因此冲击功指标是护环锻件力学性能验收检测项目中一个重要性能指标，如果生产的护环锻件冲击功不能达到使用要求，则只能报废。

护环锻件的制造工艺流程是：电炉冶炼→锻造→粗加工→固溶热处理→冷变形强化→消除应力热处理→取试→理化性能检测→精加工→超声波及渗透探伤→验收，在电炉冶炼工序中提高钢水的纯净度、在锻造工序中控制锻造质量，可提高护环锻件的冲击功。由于1Mn18Cr18N钢护环锻件的冲击功与变形程度有关，1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料在冷变形强化工序中，随着变形程度的增大，冲击功会逐渐降低，因此目前控制1Mn18Cr18N钢护环锻件的冲击功的方法是：在理化性能检测工序中对1Mn18Cr18N钢护环锻件进行冲击试验，如果检测结果是护环锻件的冲击功符合生产要求，则再进行精加工及探伤，完成1Mn18Cr18N钢护环锻件成品制造；如果检测结果是冲击功不符合生产要求，则舍弃护环锻件，或将不满足生产要求的护环锻件重新回炉冶炼、锻造，经过冷变形强化等工序生产出新的护环锻件，再对制造的新的护环锻件进行冲击试验，如此反复，直至制造出冲击功符合生产要求的1Mn18Cr18N钢护环锻件。由于护环锻件制造出来之后才进行冲击试验，因此目前的护环锻件的冲击功控制方法，使得生产冲击功符合生产要求的1Mn18Cr18N钢护环锻件成品的生产周期长，生产效率低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的必须经过冷变形强化、消除应力热处理、理化性能检测等工序才能实现1Mn18Cr18N钢护环锻件的冲击功控制，导致冲击功符合生产要求的护环锻件成品的生产周期长、生产效率低的不足，提供一种1Mn18Cr18N钢护环锻件的冲击功控制方法，通过该方法控制1Mn18Cr18N钢护环锻件的冲击功，可大大缩短1Mn18Cr18N钢护环锻件成品的生产周期。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种1Mn18Cr18N钢护环锻件的冲击功控制方法，包括步骤：

（1）、设置冷变形强化工序中1Mn18Cr18N钢护锻件坯料的总变形程度值ε，ε≤65%；

（2）、1Mn18Cr18N钢材料经过电渣冶炼、锻造、粗车、固溶热处理，制得1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料；

（3）、对1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料进行冲击试验，检测1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料的冲击功B是否满足条件B≥B₀，

如果ε≤ε1，B₀=Kv2+k1×ln（ε×100）；

如果ε1＜ε≤ε2，B₀=Kv2+k1×ln（ε1×100）+k2×ln〔（ε－ε1）×100〕；

如果ε2＜ε≤ε3，B₀=Kv2+k1×ln（ε1×100）+k2×ln〔（ε2－ε1）×100〕+k3×ln〔（ε－ε2）×100〕；

如果ε3＜ε≤ε4，Bo=Kv2+k1×ln（ε1×100）+k2×ln〔（ε2－ε1）×100〕+k3×ln〔（ε3－ε2）×100〕+k4×ln〔（ε－ε3）×100〕；

其中，Kv2为生产要求的1Mn18Cr18N钢护环锻件目标冲击功，B₀是为满足1Mn18Cr18N钢护环锻件冲击功生产要求，1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料的冲击功需要达到的最小值，ε1、ε2、ε3和ε4分别为依次增大的变形程度值，且ε4≤65%，k1、k2、k3、k4分别为5～60的常数；

如果满足则1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料进入冷变形强化工序；如果不满足则返回步骤（2），提高冶炼工艺和/或锻造工艺，制得冲击功更大的1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料。

所述步骤（3）中，所述提高锻造工艺制得冲击功更大的1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料的方法是：控制锻造温度和/或提高锻造比和/或降低钢锭利用率。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明方法利用1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料的冲击功随其变形程度增大而降低的性能，对固溶热处理后的1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料进行冲击试验，检测1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料的冲击功，即通过控制固溶热处理后的1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料的冲击功来实现控制1Mn18Cr18N钢护环锻件的冲击功，避免了传统方法必须经过冷变形强化、消除应力热处理、理化性能检测等工序才能实现1Mn18Cr18N钢护环锻件的冲击功控制的不足，能够及时对不符合冲击功要求的锻件坯料重新回炉冶炼、锻造，再制得冲击功符合要求的1Mn18Cr18N钢护环锻件。通过本发明方法控制1Mn18Cr18N钢护环锻件的冲击功，极大的缩短了生产冲击功符合生产要求的1Mn18Cr18N钢护环锻件成品的生产周期，提高了生产效率。同时，由于避免了冷变形强化、消除应力热处理、理化性能检测等工序，因此大大降低了生产成本。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

经过研究发现，随着护环锻件坯料在冷变形强化工序中的变形程度不同，护环锻件的冲击功降低的程度不同，即在不同的变形程度区间，护环锻件的冲击功降低的系数不同。本发明方法根据1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料在冷变形强化工序中的变形程度与冲击功的关系，将1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料的变形程度（0～65%，护环锻件坯料的最大变形程度为70%，但是当变形程度达到1Mn18Cr18N的极限（65%）以后，其塑性和冲击功指标急剧下降，护环锻件很可能破裂而报废，所以限定冷变形强化工序中，锻件坯料的变形程度最大为65%，）划分为不同的区间，如(0,ε1]，(ε1,ε2]，(ε2,ε3]，(ε3,ε4]…(ε(n-1),εn]，再根据冲击功与1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料的变形程度的关系，Kv2≥B₀－k1×ln（ε1×100）-k2×ln〔（ε2-ε1）×100〕-k3×ln〔（ε2-ε1）×100〕-…－kn×ln〔（εn－ε(n-1)）×100〕，通过检测固溶热处理后的护环锻件坯料的冲击功，及时对不符合冲击功要求的1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料重新回炉冶炼、锻造，通过提高电渣冶炼工艺和锻造工艺，制得冲击功更大的1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料，再对1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料的冲击功进行检测。即通过控制固溶热处理后的1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料的冲击功实现控制1Mn18Cr18N钢护环锻件的冲击功的目的。Kv2为生产要求的1Mn18Cr18N钢护环锻件目标冲击功，B0是为满足1Mn18Cr18N钢护环锻件冲击功生产要求，1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料的冲击功需要达到的最小值，ε1、ε2、ε3、ε4、…εn为百分数，表示逐渐增大的变形程度值，且εn≤65%，K1、K2、K3、K4、…Kn分别表示在变形程度区间(0,ε1]、(ε1,ε2]、(ε2,ε3]、(ε3,ε4]…(ε(n-1),εn]，1Mn18Cr18N钢护环锻件冲击功的降低系数，单位为J。

对1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料的冷变形程度（0～65%）划分得越细，即n值越大，不同变形程度区间下1Mn18Cr18N钢护环锻件冲击功降低系数的取值越精确，固溶热处理后1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料的冲击功必须满足要求的最小值B₀越准确，但是处理的复杂度越高。经过研究发现，1Mn18Cr18N钢护环锻件在冷变形强化工序中的变形程度必须大于或等于30%，才能满足1Mn18Cr18N钢护环锻件的最低屈服强度要求，因此设定变形程度最低值为30%，即ε1=30%。经过研究发现，将冷变形程度划分为四个区间(0,ε1]、(ε1,ε2]、(ε2,ε3]、(ε3,ε4]，其中ε1＝30%，ε2为35%～40%，ε3为45%～50%，ε4为65%，各区间对应的1Mn18Cr18N钢护环锻件冲击功的降低系数分别为K1=50，K1为40～28，K2为25～17，K3为16～9，按照冲击功与1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料在冷变形强化工序中的变形程度的关系，求得的B₀已经足够准确，按照B≥B₀的要求控制1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料的冲击功，生产的1Mn18Cr18N钢护环锻件即能够满足生产要求。所以实际生产过程中，只需要按照冷变形程度划分为(0,ε1]、(ε1,ε2]、(ε2,ε3]、(ε3,ε4]四个区间进行1Mn18Cr18N钢护环锻件冲击功控制。

如果，ε≤ε1，则控制固溶热处理后的1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料的冲击功B满足要求B≥B₀，B₀=Kv2+k1×ln（ε×100）。

如果，ε1＜ε≤ε2，则控制固溶热处理后的1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料的冲击功B满足要求B≥B₀，B₀=Kv2+k1×ln（ε1×100）+k2×ln〔（ε－ε1）×100〕。

如果，ε2＜ε≤ε3，则控制固溶热处理后的1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料的冲击功B满足要求B≥B₀，B₀=Kv2+k1×ln（ε1×100）+k2×ln〔（ε2－ε1）×100〕+k3×ln〔（ε－ε2）×100〕。

如果，ε3＜ε≤ε4，则控制固溶热处理后的1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料的冲击功B满足要求B≥B₀，B₀=Kv2+k1×ln（ε1×100）+k2×ln〔（ε2－ε1）×100〕+k3×ln〔（ε3－ε2）×100〕+k4×ln〔（ε－ε3）×100〕。

为了保障按照B≥B₀的要求对1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料的冲击功进行控制后，制造出的1Mn18Cr18N钢护环锻件能完全满足生产要求，可对B₀进行修订，将B₀修订为B₀+1～10J。

下面通过实际应用举例说明本发明方法。

用户要求生产一批1Mn18Cr18N钢护环锻件，该批1Mn18Cr18N钢护环锻件的性能要求为：屈服强度Rp0.2≥1050MPa（常温，即20℃～29℃），拉伸试样检测的温度为95℃～100℃，冲击功要求为20℃～29℃，Kv2≥100J。

（1）、设置冷变形强化工序中锻件坯料的总变形程度值ε。

屈服强度Rp0.2和冲击功指标都是护环锻件必须满足硬性指标，屈服强度Rp0.2随护环锻件变形程度的增加而增大，冲击功随护环锻件变形程度的增加而降低，在护环锻件制造工艺中，首先设定冷变形强化工序中锻件坯料的总变形程度值ε，使得护环锻件的屈服强度满足生产要求，再控制护环锻件的冲击功。通常设置冷变形强化工序中锻件坯料的总变形程度值ε的方法是，根据经验预先设置多组总变形程度值，再按照设置的总变形程度值进行护环锻件试制，然后对试制的护环锻件进行拉伸试验检测，最后找出屈服强度符合生产要求所需的冷变形程度值ε。本实例中，冷变形强化工序中1Mn18Cr18N钢锻件坯料的总变形程度值ε为41.5%。在冷变形强化工序中，先后三次对1Mn18Cr18N钢锻件坯料施加外力，使得1Mn18Cr18N钢锻件坯料依次变形30%，10%，1.5%，使得1Mn18Cr18N钢锻件坯料的总变形程度达到41.5%，即将冷变形程度划分为区间(0,30%]，(30%,40%]，(40%,50%]。

（2）、1Mn18Cr18N钢材料经过电渣冶炼、锻造、粗车（也称为粗加工）后进行固溶热处理，制得1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料。

（3）、对1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料进行冲击试验，检测1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料的冲击功B是否满足B≥B₀，如果满足则1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料进入冷变形强化工序；如果不满足则返回步骤（2），将1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料重新回炉冶炼、锻造、粗车、固溶热处理，通过提高冶炼工艺（如电炉冶炼、VOD炉冶炼和电渣重熔三种方式综合使用，严格控制冶炼参数等）和锻造工艺（如严格控制锻造温度、提高锻造比、降低钢锭利用率等），制得冲击功更大的1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料。

B₀是为了满足1Mn18Cr18N钢护环锻件冲击功生产要求（Kv2≥100J），1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料的冲击功必须达到的最小值，B₀=100+50×ln（30%×100）+34×ln〔（40%－30%）×100〕+22×ln〔（41.5%－40%）×100〕=357J，即检测1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料的冲击功B必须满足B≥357J，生产的护环锻件的冲击功才能符合生产要求。为了保障按照B≥B₀进行1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料的冲击功控制后，生产的1Mn18Cr18N钢护环锻件的冲击功完全符合生产要求，可以对B₀进行适当修订，如将B₀=357J修订为B₀=365J。

本次应用举例中，检测出1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料的冲击功B=342J，不满足B≥365J的要求，所以返回步骤（2），将不满足冲击功要求的1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料重新回炉冶炼、锻造，再经过粗加工后进行固溶热处理，制得冲击功更大的1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料，再对新制得的1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料进行冲击试验，检测出护环锻件坯料的冲击功是否满足B≥365J的要求。第4次检测制得的1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料的冲击功为367J＞365J，则将第4次检测制得的1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料进行冷变形强化，再经过消除应力热处理即可制得冲击功满足要求（≥100J）的1Mn18Cr18N钢护环锻件。

对制得的1Mn18Cr18N钢护环锻件取样，进行冲击试验，验证通过本发明方法控制护环锻件坯料的冲击功后，制得的1Mn18Cr18N钢护环锻件是否满足生产要求。经检测，1Mn18Cr18N钢护环锻件的冲击功Kv2=106J＞100J，制得的1Mn18Cr18N钢护环锻件满足生产要求。

即按照本发明方法，通过控制护环锻件坯料的冲击功来实现护环锻件的冲击功控制，生产的1Mn18Cr18N钢护环锻件满足生产要求。避免了传统方法中，必须经过冷变形强化、消除应力热处理、理化性能检测等工序才能对冲击功进行检测和控制的不足。本发明方法能够及时将不符合冲击功要求的锻件坯料进行重新冶炼、锻造，大大的缩短了护环锻件生产周期，提高了护环锻件生产效率，同时由于省略了冷变形强化、消除应力热处理、理化性能检测工序，降低了生产成本。

可将每次制得的1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料的冲击试验检测结果数据录入数据库，为产品质量的持续改进提供“数据分析”信息。每一次进行冲击韧性控制时，也可以参照数据库中存储的类似产品（即冲击功要求相近或相同）的工艺设计参数（特别是锻件坯料的冲击功必须满足的理论值B₀参数），对B₀值进行适当的修订，或者直接用于生产冲击功要求相同或相似的护环锻件，制造出的1Mn18Cr18N钢护环锻件的冲击功符合生产要求，提高生产效率。

Claims

1.一种1Mn18Cr18N钢护环锻件的冲击功控制方法，其特征在于，包括步骤：

(1)、设置冷变形强化工序中1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料的总变形程度值ε，ε≤65％；

(2)、1Mn18Cr18N钢材料经过电渣冶炼、锻造、粗车、固溶热处理，制得1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料；

(3)、对1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料取样进行冲击试验，检测1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料的冲击功B是否满足条件B≥B₀，

如果ε≤ε1，B₀＝Kv2+k1×ln(ε×100)；

如果ε1＜ε≤ε2，B₀＝Kv2+k1×ln(ε1×100)+k2×ln〔(ε－ε1)×100〕；

如果ε2＜ε≤ε3，B₀＝Kv2+k1×ln(ε1×100)+k2×ln〔(ε2－ε1)×100〕+k3×ln〔(ε－ε2)×100〕；

如果ε3＜ε≤ε4，B₀＝Kv2+k1×ln(ε1×100)+k2×ln〔(ε2－ε1)×100〕+k3×ln〔(ε3－ε2)×100〕+k4×ln〔(ε－ε3)×100〕；

其中，Kv2为生产要求的1Mn18Cr18N钢护环锻件目标冲击功，B0是为满足1Mn18Cr18N钢护环锻件冲击功生产要求，1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料的冲击功需要达到的最小值，ε1、ε2、ε3和ε4分别为依次增大的变形程度值，且ε4≤65％，k1、k2、k3、k4分别为5～60的常数；

如果满足则1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料进入冷变形强化工序；如果不满足则返回步骤(2)，提高冶炼工艺和/或锻造工艺，制得冲击功更大1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料。

2.根据权利要求1所述的1Mn18Cr18N钢护环锻件的冲击功控制方法，其特征在于，所述步骤(3)中，提高锻造工艺制得冲击功更大的1Mn18Cr18N钢护环锻件坯料的方法是：控制锻造温度和/或提高锻造比和/或降低钢锭利用率。