CN106011619A - Sxq550d-z35固定导叶用锻造厚板的制造方法 - Google Patents

Sxq550d-z35固定导叶用锻造厚板的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种SXQ550D‑Z35固定导叶用锻造厚板的制造方法,通过合理控制化学成分、优化锻造和调质热处理工艺解决SXQ550D‑Z35钢存在低温冲击偏低、焊接延迟裂纹等质量问题。通过严格控制对淬透性和晶粒度有重大影响的化学成分碳、锰、铝、铬、镍、钒、钼的窄成分范围,达到具有较高淬透性和细小晶粒的作用;严格执行冶炼工艺提高钢的纯净度;通过采用水淬工艺及合理回火工艺,达到获得细小晶粒的优良组织及力学性能的双重目的。本发明优点在于:通过本制造方法,生产出完全达到技术要求的调质锻件,解决了固定导叶用用SXQ550D‑Z35厚板的低温冲击偏低、焊接延迟裂纹等质量问题。

Description

SXQ550D-Z35固定导叶用锻造厚板的制造方法
技术领域
本发明属于金属材料领域,具体涉及一种SXQ550D-Z35固定导叶用锻造厚板的制造方法。
背景技术
SXQ550D-Z35钢主要应用于“三峡工程”水轮机固定导叶用钢,原为国外进口钢板。因调质SXQ550D-Z35固定导叶在焊接状态下进行使用,锻件调质后的机械性能不仅要求有较高的强度,并且要求有较高的低温冲击韧性,固定导叶用用SXQ550D-Z35厚板存在低温冲击偏低、焊接延迟裂纹等质量问题。为确保产品的加工使用和安全运行,在提高材料力学性能,特别是在提高低温冲击韧性的前提下,必须改善材料的焊接性能,需要对材料碳当量CEV进行调整,对钢材的化学成分范围严格控制、优化锻造和调质工艺。对国内、外文献检索均未查到相关锻造和调质方面有价值的信息和相关研究工作。
发明内容
本发明公开一种SXQ550D-Z35固定导叶用锻造厚板的制造方法,通过合理的化学成分控制、优化锻造和调质热处理工艺解决SXQ550D-Z35钢存在低温冲击偏低、焊接延迟裂纹等质量问题。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一、发明思路:化学成分设计的难点在于既要保证钢材的强度、塑韧性和晶粒度,同时还要必须保证钢的焊接性能。①严格控制对淬透性和晶粒度有重大影响的化学成分碳、锰、铝、铬、镍、钒、钼的窄成分范围、严格执行冶炼工艺,保证钢的纯净度,以避免锻件焊接后产生延迟裂纹,影响焊接后母材热影响区的力学性能;②通过采用水淬工艺及合理回火工艺,达到获得细小晶粒的优良组织及良好力学性能的双重目的。
二、工艺路线:转炉→LF→RH→铸锭→台车炉加热→3500快锻机锻造→正火加回火→表面粗加工→超声波探伤→调质热处理。
1、炼钢工艺
⑴化学成分:SXQ550D-Z35钢化学成分内控标准,见表1。
表1 SXQ550D-Z35钢化学成分
⑵转炉工艺:配料选用优质废钢和铁水,出钢温度:1620℃~1690℃,出钢磷不大于0.008%,出钢过程加铝锭150kg~200kg,加硅-锰合金750kg~950kg,严禁下氧化渣。
⑶LF炉精炼工艺:全程采用碳粉+Al粉扩散脱氧,白渣保持时间不少于30min;出钢温度不小于1620℃,S不大于0.004%。
⑷RH处理工艺:极限真空度不大于67Pa;极限真空保持时间不少于15min;解除真空后弱吹氩时间不少于20min。
⑸模铸工艺:氩气保护浇注,浇注温度:1555℃~1565℃,钢锭采用低温红转。
2、锻造工艺
钢锭缓冷至200℃以下可以装炉,加热温度1200℃~1220℃,保持8h~10h,钢锭至少进行二镦二拔,开锻温度1050℃,保证切除量:钢锭头部不小于15%,钢锭尾部不小于5%;中间坯加热温度:1180℃~1200℃,保温时间大于3h,终锻温度不小于850℃。
3、调质工艺
⑴淬火工艺:将锻件加热到650℃±10℃,保温4h~5h,然后以不大于100℃/h升温到920℃±10℃,均温后保温4h,然后出炉水淬;
⑵回火工艺:将锻件加热到300℃±50℃,保温3h,然后不大于30℃/h升温到600℃±5℃,保温25h,然后以不大于30℃/h降温到500℃出炉空冷。
本发明的优点和创新点在于:
1、提高纯净度
为保证SXQ550D-Z35固定导叶锻件力学性能,需要使用15吨以上的大锭型进行生产,保证加工比,而大锭冶炼易存在夹杂问题,为 提高钢水纯净度,关键控制炼钢工艺的以下三个环节:
⑴LF炉白渣时间不少于30min。
⑵真空处理后,弱吹氩不少于20min,以不露钢液面为准,使夹杂物和气体充分上浮。
⑶浇注温度:1555℃~1565℃,合理控制浇注速度,采用氩气保护浇注。
通过超声波探伤检验,锻件的超声波检验完全满足标准要求,证明本工艺完全满足标准要求。
2、保证力学性能
用户对力学性能的要求如下:锻件经淬火+回火调质处理后,在距纵和切端面各100mm,并在1/2板厚和1/4厚度位置分别取样检验锻件的横向力学性能,力学性能应符合表2的规定。
表2锻件横向力学性能
3、独特的调质工艺
锻件通过采用合理的水淬工艺及回火工艺,达到获得优良组织及力学性能,使锻件的力学性能及焊后母材热影响区的力学性能均满足标准要求。
本发明有益效果在于:通过严格控制化学成分内控指标,关键控制炼钢工艺,保证钢的淬透性,采用独特的锻造工艺及调质工艺,获得细小晶粒的优良组织,使锻件的力学性能及焊后母材热影响区的力学性能均满足技术要求;解决了固定导叶用用SXQ550D-Z35厚板的低温冲击偏低、焊接延迟裂纹等质量问题。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对发明做详细说明。
图1是SXQ550D-Z35锻件调质热处理曲线图。
具体实施方式
实施例1
炉号:15103523053,锻件成品规格:厚度280mm×宽度1605mm ×长度2000mm,锻比12.3。
工艺流程:转炉→LF→RH→铸锭→3500快锻机锻造→正火加回火→表面粗加工→超声波探伤→调质热处理。
1、炼钢工艺
⑴化学成分:钢的化学成分(熔炼分析)见表3。
表3 钢的化学成分(熔炼分析)
⑵转炉工艺:出钢温度:1621℃,出钢磷:0.008%,出钢过程加铝锭180kg,加硅-锰合金750kg,未下氧化渣;
⑶LF精炼工艺:扩散脱氧加入碳粉40kg,白渣保持时间35min,出钢温度1651℃,硫:0.001%;
⑷RH真空处理工艺:真空度不大于67Pa,保持时间15min,真
空脱气后弱吹氩20min;
⑸浇注工艺:浇注温度1565℃,浇注锭型15.24吨,氩气保护0.6MPa。
2、锻造工艺
钢锭加热温度1210±10℃,保温10h,钢锭二次镦拔,钢锭头部切除量15%,钢锭尾部切除量5.5%;中间坯加热温度1190±10℃,保温时间为3.5h,终锻温度870℃±10℃。
3、调质工艺
⑴淬火工艺:将锻件加热到650℃±10℃,保温4h,然后以80℃/h升温到920℃,均温后保温4h,然后出炉水淬。
⑵回火工艺:将锻件加热到300℃±50℃,保温3h,然后以30℃/h升温到600℃,均温后保温25h,然后以30℃/h降温到500℃出炉空冷。
4、生产检验结果
力学性能检验结果见表4
表4 力学性能检验结果
弯曲:合格
超声波探伤:合格
实施例2
炉号:15104056390,锻件成品规格:厚度280mm×宽度1605mm×长度2000mm,锻比12.3。
工艺流程:转炉→LF→RH→铸锭→3500快锻机锻造→正火加回火→表面粗加工→超声波探伤→调质热处理。
1、炼钢工艺
⑴化学成分:钢的化学成分(熔炼分析)见表5。
表5 钢的化学成分(熔炼分析)
⑵转炉工艺:出钢温度:1680℃,出钢磷:0.005%,出钢过程加铝锭180kg,加硅-锰合金800kg,未下氧化渣;
⑶LF精炼工艺:扩散脱氧加入碳粉30kg,白渣保持时间38min,出钢温度1620℃,硫:0.003%;
⑷RH真空处理工艺:真空度不大于67Pa,保持时间15min,真空脱气后弱吹氩20min;
⑸浇注工艺:浇注温度1555℃,浇注锭型18.24吨,氩气保护0.6MPa。
2、锻造工艺
钢锭加热1210±10℃,保温11h,钢锭二次镦拔,钢锭头部切除量16%,钢锭尾部切除量5.5%;中间坯加热1190±10℃,保温时间为3.5h,终锻温度(880±10)℃。
3、调质工艺
⑴淬火工艺:将锻件加热到650℃±10℃,保温4h,然后以80℃/h升温到920℃,均温后保温4h,然后出炉水淬。
⑵回火工艺:将锻件加热到300℃±50℃,保温3h,然后以30℃/h升温到600℃,均温后保温25h,然后以30℃/h降温到500℃出炉空冷。
4、生产检验结果
力学性能检验结果见表6。
表6 力学性能检验结果
弯曲:合格
超声波探伤:合格。

Claims (3)

1.一种SXQ550D-Z35固定导叶用锻造厚板的制造方法,其特征在
于,所述工艺路线:转炉→LF→RH→铸锭→台车炉加热→3500快锻机锻造→正火加回火→表面粗加工→超声波探伤→调质热处理;
所述炼钢工艺:
转炉工艺:配料选用优质废钢和铁水,出钢温度:1620℃~
1690℃,出钢磷不大于0.008%,出钢过程加铝锭180kg,加硅-锰合金750kg~800kg,严禁下氧化渣;
LF炉精炼工艺:全程采用碳粉+Al粉扩散脱氧,白渣保持时间
不少于30min;出钢温度不小于1620℃,S不大于0.004%;
RH处理工艺:极限真空度不大于67Pa;极限真空保持时间不
少于15min;解除真空后弱吹氩时间不少于20min,以不露钢液面为准,使夹杂物和气体充分上浮;
⑷浇注温度:1555℃~1565℃,合理控制浇注速度,采用氩气保护浇注;
⑸模铸工艺:氩气保护浇注,浇注温度:1555℃~1565℃,钢锭采用低温红转;
所述锻造工艺:
钢锭缓冷至200℃以下可以装炉,加热温度1200℃~1220℃,保持8h~10h,钢锭至少进行二镦二拔,开锻温度1050℃,保证切除量:钢锭头部不小于15%,钢锭尾部不小于5%;中间坯加热温度:1180℃~1200℃,保温时间大于3h,终锻温度不小于850℃;
所述调质工艺:
⑴淬火工艺:将锻件加热到650℃±10℃,保温4h~5h,然
后以不大于100℃/h升温到920℃±10℃,均温后保温4h,然后出炉水淬;
⑵回火工艺:将锻件加热到300℃±50℃,保温3h,然后不大于30℃/h升温到600℃±5℃,均温后保温25h,然后以不大于30℃/h降温到500℃出炉空冷。
2.根据权利要求1所述SXQ550D-Z35固定导叶用锻造厚板的制造方法,其特征在于,
所述炼钢工艺:
⑴转炉工艺:出钢温度:1621℃,出钢磷:0.008%,出钢过程加铝锭180kg,加硅-锰合金750kg,未下氧化渣;
LF精炼工艺:扩散脱氧加入碳粉40kg,白渣保持时间35
min,出钢温度1651℃,硫:0.001%;
RH真空处理工艺:真空度不大于67Pa,保持时间15 min,真
空脱气后弱吹氩20 min;
⑷浇注工艺:浇注温度1565℃,浇注锭型15.24吨,氩气保护0.6MPa;
所述锻造工艺
钢锭加热温度1210±10℃,保温10h,钢锭二次镦拔,钢锭头部切除量15%,钢锭尾部切除量5.5%;中间坯加热温度1190±10℃,保温时间为3.5h,终锻温度870℃±10℃;
所述调质工艺
⑴淬火工艺:将锻件加热到650℃±10℃,保温4h,然后以80℃/h升温到920℃,均温后保温4h,然后出炉水淬;
⑵回火工艺:将锻件加热到300℃±50℃,保温3h,然后以30℃/h升温到600℃,均温后保温25h,然后以30℃/h降温到500℃出炉空冷。
3.根据权利要求1所述SXQ550D-Z35固定导叶用锻造厚板的制造方法,其特征在于,
所述炼钢工艺:
⑴转炉工艺:出钢温度:1680℃,出钢磷:0.005%,出钢过程加铝锭180kg,加硅-锰合金800kg,未下氧化渣;
⑵LF精炼工艺:扩散脱氧加入碳粉30kg,白渣保持时间38
min,出钢温度1620℃,硫:0.003%;
⑶RH真空处理工艺:真空度不大于67Pa,保持时间15 min,真
空脱气后弱吹氩20 min;
浇注工艺:浇注温度1555℃,浇注锭型18.24吨,氩气保护0.6MPa;
所述锻造工艺
钢锭加热温度1210±10℃,保温11h,钢锭二次镦拔,钢锭头部切除量16%,钢锭尾部切除量5.5%;中间坯加热温度1190±10℃,保温时间为3.5h,终锻温度880℃±10℃;
所述调质工艺
⑴淬火工艺:将锻件加热到650℃±10℃,保温4h,然后以80℃/h升温到920℃,均温后保温4h,然后出炉水淬;
⑵回火工艺:将锻件加热到300℃±50℃,保温3h,然后以30℃/h升温到600℃,均温后保温25h,然后以30℃/h降温到500℃出炉空冷。
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