CN103341583B - 超级双相不锈钢大型管板锻件的锻造方法 - Google Patents
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Abstract
一种超级双相不锈钢大型管板锻件的锻造方法，它包括依次进行的电渣重熔、热送钢锭、直接进锻造加热炉加热、进行两次锻造和相应的锻后直接固溶。本发明对降低对生产设备的要求，避免电渣重熔后钢锭冷却开裂，同时节约了反复加热的能量消耗；它具有高效可靠，能够制造30吨以上的大型管板锻件的优点，可满足石油天然气设备、造船、食品机械、化工设备等领域的需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种专用不锈钢材料的锻造方法，尤其是一种超级双相不锈钢SAF2507的制造方法，具体地说是一种重量不小于4.5吨的超级双相不锈钢SAF2507大型管板锻件的制造方法。
背景技术
超级双相不锈钢SAF2507是瑞典SANDVIK公司于上世纪80年代开发的，具有的高强度、低热膨胀系数以及很高的耐孔蚀、耐缝隙腐蚀、耐均匀腐蚀以及耐氯化物应力腐蚀开裂性能，并且在有机酸和一定范围的无机酸中有很低的腐蚀速率，是目前应用最广泛的双相不锈钢钢种，被广泛应用于石油天然气设备、造船、海上石油平台、海水热交换器、水处理设备、消防设备、食品机械、化工设备、化工管道以及高强度耐腐蚀结构件制造领域。
然而由于该材料从300℃~1000℃加热和冷却过程中均会有σ、χ相等脆性相析出，高温加热时处于铁素体和奥氏体两相区，受此影响，大型锻件在高温锻造时由于两相塑性不同，容易开裂，冷却过程中受导热系数的影响，脆性相析出也会造成开裂，限制了双相不锈钢的应用范围，尤其是SAF2507的锻件，各国锻件标准中最大重量仅限于4.5吨，超过4.5吨的大型锻件标准尚未见报道。
发明内容
本发明的目的是针对现有的锻造工艺不能生产重量超过4.5吨的SAF2507不锈钢管板锻件的问题，发明一种超级双相不锈钢大型管板锻件的锻造方法，它通过将炼钢、锻造和热处理等环节有机融合，减少加热和冷却的次数，锻造过程中合理控制变形量，以获得大的锻造变形；合理控制加热温度和燃气配比，使材料长时间高温加热而不过烧。
本发明的技术方案是：
一种超级双相不锈钢大型管板锻件的锻造方法，其特征在于它包括依次进行的电渣重熔、热送钢锭、直接进锻造加热炉加热、进行两次锻造和相应的锻后直接固溶；
所述的电渣重熔是指将若干小型钢锭通过电渣重熔的方式合并成生产成重量不小于4.5吨的大型钢锭；
所述的热送钢锭是指在钢锭经过电渣重熔后，在钢锭冷却至550±10℃时送入锻造加热炉加热；
所述的直接进锻造加热炉加热是指钢锭进入锻造加热炉后，通过脉冲波浪式加热并调整加热炉燃气气氛为轻微氧化性气氛，使锻件的始锻温度控制在1220±10℃；
所述的第一次锻造和锻后直接固溶是指：在锻件在经上一步加热至1220±10℃后，取出锻件进行第一次锻造，控制镦粗比≈3，直至终锻温度达到1000±10℃时结束第一次锻造，在第一次锻造结束后立即将锻件放入1080±10℃的热处理炉中保温，锻件透烧后取出水冷完成第一次直接固溶；
所述的第二次锻造和锻后直接固溶是指在第一次锻造和直接固溶结束后再将将锻件放入锻造加热炉中将锻件加热至1220±10℃，取出锻件进行第二次锻造，控制镦粗比≈3，直至终锻温度达到1000±10℃时结束第二次锻造，在第二次锻造结束后立即将锻件放入1080±10℃的热处理炉中保温，锻件透烧后取出水冷完成第二次直接固溶。
所述的电渣重熔是指将三个重量为10吨以下的小型钢锭合并成生产至直径为1750mm，高度为1750mm大型钢锭，并在钢锭冷却至550℃之前送入锻造加热炉加热。
所述的轻微氧化性气氛是指氧气含量不超过950mg/L(ppm)。
所述的第一次锻造和第二次锻造时需对锻件的各个面轮流锻打，控制锻打后镦粗厚度不超过600mm。
本发明的有益效果：
（1）本发明超级双相不锈钢SAF2507大型管板锻件的制造方法，采用电渣重熔的方式将小型钢锭合并成大型钢锭，降低了对生产设备的要求，满足生产能力不足的企业。
（2）本发明超级双相不锈钢SAF2507大型管板锻件的制造方法，采用热送钢锭的方式，避免电渣重熔后钢锭冷却开裂，同时节约了反复加热的能量消耗。
（3）本发明超级双相不锈钢SAF2507大型管板锻件的制造方法，第一次锻造后材料晶粒得到细化，同时锻件心部得到及时冷却，不会析出太多的有害相。
（4）本发明超级双相不锈钢SAF2507大型管板锻件的制造方法，第二次锻造进一步细化并均匀晶粒，为后续机加工和热处理提供条件。
（5）本发明超级双相不锈钢SAF2507大型管板锻件的制造方法，两次锻造后都采用将锻件放入1080℃的热处理炉加热后水冷的固溶处理方法，避免直接水冷导致锻件开裂，同时防止σ相大量析出，材料硬度增加，不利于后续机加工。
（6）本发明超级双相不锈钢SAF2507大型管板锻件的制造方法，克服了无法生产大型管板锻件（30吨以上）的技术难题，为石油天然气设备、造船、食品机械、化工设备等领域的发展提供了技术支持。
本发明能够获得良好的组织和力学性能，为后续机加工和热处理提供了条件。
本发明采用电渣重熔的方式将小型钢锭合并成大型钢锭，降低了对生产设备的要求；采用热送钢锭的方式，避免电渣重熔后钢锭冷却开裂，同时节约了反复加热的能量消耗；第一次锻造后材料晶粒得到细化，同时锻件心部得到及时冷却，不会析出太多的有害相； 第二次锻造进一步细化并均匀晶粒，为后续机加工和热处理提供条件； 两次锻造后都采用将锻件放入1080℃的热处理炉加热后水冷的固溶处理方法，避免直接水冷导致锻件开裂，同时防止σ相大量析出，材料硬度增加，不利于后续机加工。 本发明工艺方法高效可靠，能够制造30吨以上的大型管板锻件，可满足我国石油天然气设备、造船、食品机械、化工设备等领域的需求。
附图说明
图1是本发明的超级双相不锈钢SAF2507大型管板锻件的制造工艺流程。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示。
一种超级双相不锈钢SAF2507大型管板锻件的锻造方法，它包括以下步骤（如图1所示）：
首先，采用电渣重熔的方式将3个10吨的超级双相不锈钢SAF2507钢锭合并成大型钢锭（合并后的钢锭尺寸为直径1750mm，高度1750mm），电渣重熔的参数可参照相关手册进行；
其次，在重熔后的钢锭冷却至550±10℃时送入锻造加热炉加热；
第三，通过脉冲波浪式加热并调整加热炉燃气气氛为轻微氧化性气氛(氧气含量不超过950mg/L(ppm))，将锻件的始锻温度控制在1220±10℃；
第四，将加热至1220±10℃的锻件取出进行第一次锻造，将钢锭镦粗到厚度为600mm（镦粗比≈3），终锻温度达到1000±10℃时，立即将锻件放入1080±10℃的热处理炉中保温，锻件透烧后取出水冷完成第一次直接固溶；
第五，将经第一次直接固溶后的锻件再次放入锻造加热炉中，再通过脉冲波浪式加热并调整加热炉燃气气氛为轻微氧化性气氛，将锻件重新加热至1220±10℃；取出锻件进行第二次锻造，再次将钢锭镦粗到厚度为600mm（镦粗比≈3），终锻温度1000±10℃时，立即将锻件放入1080±10℃的热处理炉中保温，待锻件透烧后取出水冷完成第二次直接固溶，使得锻件获得均匀细小的晶粒，为后续机生产加工和热处理提供了良好的条件。
具体实施时，在每次锻造开始前的加热都必须控制变形量，第一次加热（550±10℃），总变形量不得大于15%，第二次加热（1220±10℃一锻），总变形量不得大于20%，第三次加热（1220±10℃二锻），总变形量不得大于30%。每次压下量不得超过30mm，各个面各个方向轮流锻造，第三次加热锻压后，锻件的粗大晶粒逐步被打碎，可以增大锻造的变形量。
本发明未涉及部分与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (3)
1.一种超级双相不锈钢大型管板锻件的锻造方法，其特征在于它包括依次进行的电渣重熔、热送钢锭、直接进锻造加热炉加热、进行两次锻造和相应的锻后直接固溶；
所述的电渣重熔是指将若干小型钢锭通过电渣重熔的方式合并成生产成重量不小于4.5吨的大型钢锭；
所述的热送钢锭是指在钢锭经过电渣重熔后，在钢锭冷却至550±10℃时送入锻造加热炉加热；
所述的直接进锻造加热炉加热是指钢锭进入锻造加热炉后，通过脉冲波浪式加热并调整加热炉燃气气氛为轻微氧化性气氛，使锻件的始锻温度控制在1220±10℃；
所述的两次锻造和相应的锻后直接固溶中的第一次锻造和锻后直接固溶是指：在锻件在经上一步加热至1220±10℃后，取出锻件进行第一次锻造，控制镦粗比≈3，直至终锻温度达到1000±10℃时结束第一次锻造，在第一次锻造结束后立即将锻件放入1080±10℃的热处理炉中保温，锻件透烧后取出水冷完成第一次直接固溶；
所述的两次锻造和相应的锻后直接固溶中的第二次锻造和锻后直接固溶是指在第一次锻造和直接固溶结束后再将锻件放入锻造加热炉中将锻件加热至1220±10℃，取出锻件进行第二次锻造，控制镦粗比≈3，直至终锻温度达到1000±10℃时结束第二次锻造，在第二次锻造结束后立即将锻件放入1080±10℃的热处理炉中保温，锻件透烧后取出水冷完成第二次直接固溶；
在每次锻造开始前的加热都必须控制变形量，第一次加热总变形量不得大于15%，第二次加热总变形量不得大于20%；每次压下量不得超过30mm，各个面各个方向轮流锻造，锻件的粗大晶粒逐步被打碎以增大锻造的变形量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的电渣重熔是指将三个重量为10吨以下的小型钢锭合并成生产至直径为1750mm，高度为1750mm大型钢锭，并在钢锭冷却至550℃之前送入锻造加热炉加热。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的第一次锻造和第二次锻造时需对锻件的各个面轮流锻打，控制锻打后镦粗厚度不超过600mm。
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Denomination of invention: Forging method for large tube and plate forgings of super duplex stainless steel Granted publication date: 20150916 Pledgee: Jiangsu Jiangyin Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Zhouzhuang sub branch Pledgor: JIANGYIN HENGYE FORGING Co.,Ltd. Registration number: Y2024980008891 |