CN104962705A - 一种风电法兰的等温正火处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种风电法兰的等温正火处理工艺。风电法兰经奥氏体化出炉后，采用快速冷却，将表面温度降至铁素体和珠光体转变温度区间550-650℃左右，然后入炉进行保温，使得转变过程在等温条件进行，以获得均匀的铁素体晶粒和均匀分布的珠光体组织，降低各类夹杂物的偏析和偏聚，从而提高法兰的整体力学性能，提高法兰低温冲击韧性的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及法兰正火处理技术领域，特别是涉及一种风电法兰的等温正火处理工艺。
背景技术
风电法兰一般采用Q345E或S355NL钢经过锻造制坯、碾环后正火或正火+回火处理，来获得较高的强度、塑性和低温冲击韧性。但是，由于普通正火或正火+回火处理过程中，其奥氏体化后的冷却过程是连续的，可控性比较差。冷却速度过快，会形成上贝氏体和或魏氏体铁素体组织，对风电法兰的性能造成危害；冷却速度过慢，会导致组织中珠光体含量不足，所获得的珠光体+铁素体组织往往存在晶粒大小不均匀等特点，造成低温冲击韧性不稳定，如说明书附图图1所示。
传统的等温正火工艺，如刘云旭在“合金渗碳钢锻件的等温正火研究，金属热处理，1995年第12期”中设计了一种适合厚度在150mm以下锻件的等温正火生产线，季长涛等在“20CrMoH钢汽车渗碳齿轮件等温正火前冷却速度的控制研究，金属热处理，2007年第7期“中设计了一种适合不同厚度的齿轮等温正火控冷装置，而风电法兰属于一种大规格（直径在3000mm-8000mm）环形件，对锻后冷却方式和正火处理装炉温度有比较严格的要求，传统的等温正火生产线和控冷装置均不适合于风电法兰的等温正火处理。
专利号为201110028438.7，名称为“一种提高法兰在超低温状态下冲击吸收能量的方法”的中国专利，对风电法兰的原材料化学成分提出了较高要求，同时，对不同规格的风电法兰采用不同的冷却方式，在提高了生产成本的同时，不利于提高整个塔筒的整体性能，也给现场施工带来麻烦。
为了进一步提高风电法兰，特别是海上大型风电法兰的综合性能，提高其低温冲击韧性的稳定性，需要改善原有的正火工艺。
发明内容
本发明的目的就是针对上述存在的缺陷而提供一种风电法兰的等温正火处理工艺。风电法兰经奥氏体化出炉后，采用快速冷却，将表面温度降至铁素体和珠光体转变温度区间550-650℃左右，然后入炉进行保温，使得转变过程在等温条件进行，以获得均匀的铁素体晶粒和均匀分布的珠光体组织，降低各类夹杂物的偏析和偏聚，从而提高法兰的整体力学性能，提高法兰低温冲击韧性的稳定性。
本发明的一种风电法兰的等温正火处理工艺技术方案为：包括以下步骤：
（1）将经过锻造制坯、碾环的风电法兰装入电炉，加热至910℃进行奥氏体化，保温；
保温时间根据风电法兰的厚度按照如下公式计算：
其中，t为保温时间，单位min
α为系数，取值0.8～1.5，单位min/mm
d为风电法兰的有效厚度，单位mm。
（2）保温结束后，将风电法兰出炉，并放入旋转风场中进行喷雾+吹风冷却，同时，将电炉炉盖打开，利用轴流风机对炉内吹风，将炉温降至600±10℃后，盖上炉盖，并将炉温设置在600℃，进行保温。
（3）转入旋转风场的风电法兰，进行喷雾+吹风冷却，待风电法兰上盘面中间处温度降至600±20℃时，停止喷雾+吹风；
（4）将在旋转风场中冷却至600±20℃的风电法兰快速装入上述600℃等温的电炉等温3-5h，然后出炉空冷至室温。
步骤（1）中风电法兰各件之间间距不小于100mm。
本发明的有益效果为：风电法兰的等温正火处理，主要通过控制风电法兰奥氏体化后出炉的冷却速度，并在法兰冷至Q345E或S355NL的珠光体转变温度区间时，回炉等温，使得铁素体和珠光体转变在等温条件下进行，以获得均匀分布的珠光体组织和晶粒均匀的铁素体组织，从而保证风电法兰具有良好的综合性能和稳定的低温冲击韧性。
附图说明：
图1所示为风电法兰普通正火控冷工艺曲线；
图2所示为风电法兰等温正火工艺曲线。
具体实施方式：
为了更好地理解本发明，下面用具体实例来详细说明本发明的技术方案，但是本发明并不局限于此。
实施例１ φ4200/φ3720×180（单位：mm）的Q345E风电法兰等温正火
1、将经过锻造制坯、碾环的φ4200/φ3720×180（单位：mm）的5件Q345E风电法兰装入电炉，各件之间间距不小于100mm，加热至910℃进行奥氏体化，并按照风电法兰的厚度保温4.5h；
2、保温结束后，将风电法兰出炉，并放入旋转风场中进行喷雾+吹风冷却，同时，将电炉炉盖打开，利用轴流风机对炉内吹风，将炉温降至600±10℃后，盖上炉盖，并将炉温设置在600℃，进行保温。
3、转入旋转风场的风电法兰，进行喷雾+吹风冷却，待整挂风电法兰的中间一件（即取样件）上盘面中间处温度降至600±20℃时，停止喷雾+吹风；
4、将在旋转风场中冷却至600±20℃的风电法兰快速装入上述600℃等温的电炉等温3.5h，然后出炉空冷至室温。
5、待冷至室温后，对取样件进行取样分析，其结果如表1所示：
表1φ4200/φ3720×180（单位：mm）风电法兰等温正火本体取样分析结果
实施例2 φ3922/φ3572×115（单位：mm）的S355NL风电法兰等温正火
1、将经过锻造制坯、碾环的φ3922/φ3572×115（单位：mm）的5件S355NL风电法兰装入电炉，各件之间间距不小于100mm，加热至910℃进行奥氏体化，并按照风电法兰的厚度保温3.0h；
2、保温结束后，将风电法兰出炉，并放入旋转风场中进行喷雾+吹风冷却，同时，将电炉炉盖打开，利用轴流风机对炉内吹风，将炉温降至600±10℃后，盖上炉盖，并将炉温设置在600℃，进行保温。
3、转入旋转风场的风电法兰，进行喷雾+吹风冷却，待整挂风电法兰的中间一件（即取样件）上盘面中间处温度降至600±20℃时，停止喷雾+吹风；
4、将在旋转风场中冷却至600±20℃的风电法兰快速装入上述600℃等温的电炉等温3.0h，然后出炉空冷至室温。
5、待冷至室温后，对取样件进行取样分析，其结果如表2所示：
表2φ3922/φ3572×115（单位：mm）风电法兰等温正火本体取样分析结果
Claims (5)
1.一种风电法兰的等温正火处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将经过锻造制坯、碾环的风电法兰装入电炉，加热至910℃进行奥氏体化，保温；
（2）保温结束后，将风电法兰出炉，并放入旋转风场中进行喷雾+吹风冷却，同时，将电炉炉盖打开，利用轴流风机对炉内吹风，将炉温降至600±10℃后，盖上炉盖，并将炉温设置在600℃，进行保温；
（3）转入旋转风场的风电法兰，进行喷雾+吹风冷却，待风电法兰上盘面中间处温度降至600±20℃时，停止喷雾+吹风；
（4）将在旋转风场中冷却至600±20℃的风电法兰快速装入上述600℃等温的电炉等温3-5h，然后出炉空冷至室温。
2.根据权利要求1所述的一种风电法兰的等温正火处理工艺，其特征在于，步骤（1）中保温时间根据风电法兰的厚度按照如下公式计算：
其中，t为保温时间，单位min
α为系数，取值0.8-1.5，单位min/mm
d为风电法兰的有效厚度，单位mm。
3.根据权利要求2所述的一种风电法兰的等温正火处理工艺，其特征在于，步骤（1）中风电法兰各件之间间距不小于100mm。
4.根据权利要求3所述的一种风电法兰的等温正火处理工艺，其特征在于，φ4200/φ3720×180，单位为mm，的Q345E风电法兰等温正火处理工艺具体为
（1）将经过锻造制坯、碾环的φ4200/φ3720×180，单位：mm，的5件Q345E风电法兰装入电炉，各件之间间距不小于100mm，加热至910℃进行奥氏体化，保温4.5h；
（2）保温结束后，将风电法兰出炉，并放入旋转风场中进行喷雾+吹风冷却，同时，将电炉炉盖打开，利用轴流风机对炉内吹风，将炉温降至600±10℃后，盖上炉盖，并将炉温设置在600℃，进行保温；
（3）转入旋转风场的风电法兰，进行喷雾+吹风冷却，待整挂风电法兰的中间一件上盘面中间处温度降至600±20℃时，停止喷雾+吹风；
（4）将在旋转风场中冷却至600±20℃的风电法兰快速装入上述600℃等温的电炉等温3.0h，然后出炉空冷至室温。
5.根据权利要求3所述的一种风电法兰的等温正火处理工艺，其特征在于，φ3922/φ3572×115，单位为mm，的S355NL风电法兰等温正火工艺具体步骤为：
（1）将经过锻造制坯、碾环的φ3922/φ3572×115（单位：mm）的5件S355NL风电法兰装入电炉，各件之间间距不小于100mm，加热至910℃进行奥氏体化，保温3.0h；
（2）保温结束后，将风电法兰出炉，并放入旋转风场中进行喷雾+吹风冷却，同时，将电炉炉盖打开，利用轴流风机对炉内吹风，将炉温降至600±10℃后，盖上炉盖，并将炉温设置在600℃，进行保温；
（3）转入旋转风场的风电法兰，进行喷雾+吹风冷却，待整挂风电法兰的中间一件上盘面中间处温度降至600±20℃时，停止喷雾+吹风；
（4）将在旋转风场中冷却至600±20℃的风电法兰快速装入上述600℃等温的电炉等温3h，然后出炉空冷至室温。
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