CN106984787B - 一种25Mn钢法兰件铸辗成形及淬火、回火强韧化处理方法 - Google Patents

一种25Mn钢法兰件铸辗成形及淬火、回火强韧化处理方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106984787B
CN106984787B CN201710264675.0A CN201710264675A CN106984787B CN 106984787 B CN106984787 B CN 106984787B CN 201710264675 A CN201710264675 A CN 201710264675A CN 106984787 B CN106984787 B CN 106984787B
Authority
CN
China
Prior art keywords
flange part
temperature
casting
quenching
ring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201710264675.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106984787A (zh
Inventor
李永堂
秦芳诚
齐会萍
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guilin University of Electronic Technology
Taiyuan University of Science and Technology
Original Assignee
Guilin University of Electronic Technology
Taiyuan University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guilin University of Electronic Technology, Taiyuan University of Science and Technology filed Critical Guilin University of Electronic Technology
Priority to CN201710264675.0A priority Critical patent/CN106984787B/zh
Publication of CN106984787A publication Critical patent/CN106984787A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106984787B publication Critical patent/CN106984787B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D13/00—Centrifugal casting; Casting by using centrifugal force
    • B22D13/04—Centrifugal casting; Casting by using centrifugal force of shallow solid or hollow bodies, e.g. wheels or rings, in moulds rotating around their axis of symmetry
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H1/00—Making articles shaped as bodies of revolution
    • B21H1/06—Making articles shaped as bodies of revolution rings of restricted axial length
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/40—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for rings; for bearing races

Abstract

一种25Mn钢法兰件铸辗成形及淬火、回火强韧化处理方法，属于法兰件加工制造领域，其特征在于步骤如下：(1)离心铸造：浇铸温度1520~1530℃，当环坯表面温度降至1060~1080℃时出模；(2)回炉补温：在1260~1280℃下保温时间t 1；(3)热辗扩：当环坯表面温度降至1130±10℃时开始辗扩，控制终辗温度为830±10℃；(4)淬火：将法兰件风冷至550±10℃后再放入12%~15%NaCl水溶液中冷却，冷却时间t 2；(5)回火：加热至590±5℃保温时间t 3后，出炉空冷至室温；(6)观察组织和检测力学性能。本发明的优点是提高了法兰件的强度和韧性，缩短了工艺流程，节约了成本。

Description

一种25Mn钢法兰件铸辗成形及淬火、回火强韧化处理方法
技术领域
本发明属于法兰件加工制造领域，具体涉及一种25Mn钢法兰件铸辗成形及淬火、回火强韧化处理方法。
背景技术
风电法兰是风力发电装备上的一个部件，专用于塔筒之间的连接紧固件，一般直径在2米到5米之间不等，应用于高寒地区时，对其力学性能提出了更高要求，尤其是抗低温冷脆性能，要求冲击吸收功大于27J。目前，风电法兰的制造工艺为：棒料下料-加热-镦粗-冲孔-平整端面-加热-辗扩-空冷-加热-正火-空冷-加热-回火-空冷，工艺流程冗长，多次加热造成时间、材料和能源浪费，材料氧化烧损严重，并且风电法兰件的微观组织对正火温度较敏感，极易形成魏氏体组织，影响回火过程中碳化物析出及分布，并直接导致法兰环件的强度与韧性指标均降低。另外，专利申请号“201210437446.1”公开了一种中碳合金钢轴承环件轧制形变淬火复合强化方法，其工艺步骤为：料段加热-锻造制坯(包括镦粗、冲孔、冲连皮)-热轧-淬火-高温回火，所述热轧后淬火是指将热轧后温度控制在860～950℃的环件冷却至850℃，再放入水温为50℃的淬火池中冷却2～15分钟，该工艺的缺点是热轧后冷却过程中由于静态或亚动态再结晶而导致晶粒发生长大，而且用水作淬火介质时容易出现淬透困难、萌生宏/微观裂纹现象，虽然强度较高，但回火保温时间不准确，导致韧性无法保证；此外，锻造制坯过程材料浪费及氧化损耗严重，生产效率降低。
发明内容
本发明目的是提供一种25Mn钢法兰件铸辗成形及淬火、回火强韧化处理方法，可以有效地克服现有技术存在的缺点。
本发明是这样实现的，其特征在于工艺步骤如下：
(1)离心铸造：25Mn钢环形铸坯的浇铸温度为1520～1530℃，铸型转速为220～260r/min，铸型、浇道和浇包预热温度为200～230℃，浇注速度为27～29kg/s，当环形铸坯的表面温度降至1060～1080℃时出模；
(2)回炉补温：迅速将出模后的离心铸造25Mn钢环坯在1260～1280℃下进行回炉补温处理，保温时间t1＝60+αbB0，其中αb为补温加热系数(min/mm)，αb取值范围为1.2～1.5，B0为环形铸坯的壁厚(mm)；
(3)热辗扩：回炉补温结束后，将环形铸坯转运至径轴向辗环机上，当铸坯表面温度降至1130±10℃时进行热辗扩成形，辗扩比为γ＝2.5～3.5，壁厚减薄量与高度减小量之比δ＝0.7～0.9，控制终辗温度为830±10℃，最终获得所需尺寸的25Mn钢法兰件；
(4)淬火：将终辗温度为830±10℃的法兰件迅速移至冷却架上，四周采用风机鼓风冷却至550±10℃，风机鼓风速度要使法兰件冷却速度达到5～7℃/s，然后再立即放入25℃～30℃的12％～15％NaCl水溶液中冷却，冷却时间为t2＝αqB，其中αq为淬火冷却系数(min/mm)，αq取值范围为1.8～2.2，B为法兰件的径向壁厚(mm)；
(5)回火：将法兰件以2℃/min加热至300℃，保温10min，再以2℃/min加热至500±10℃，预热30min，最后以5℃/min加热至590±5℃，达到保温时间t3后，出炉空冷至室温，时间t3＝120+αhB，其中αh为回火加热系数(min/mm)，αh取值范围为1.5～1.8，B为法兰件的径向壁厚(mm)；
(6)在铸辗成形及淬火、回火处理后的法兰件径向壁厚方向的外层、中层和内层区域分别取样，观察晶粒尺寸和检测强度、塑性、韧性以及硬度。
本发明优点和积极效果是：离心铸造的环坯出模后进行适当的回炉补温处理，缩短了工艺流程，降低了能源消耗；热辗扩后法兰件风冷至550±10℃，再立即放入12％～15％NaCl水溶液中进行淬火冷却，防止由于静态或亚动态再结晶引起的再结晶晶粒数量增加、晶粒发生长大现象，有利于法兰件淬透，避免宏/微观裂纹现象；淬火时间精确，形成板条状马氏体组织，使得强度、硬度明显提高，回火保温时间精确，形成回火索氏体组织，并沿晶界析出弥散分布的细小碳化物颗粒，强度和韧性配合较好。本发明可以完全满足风力发电塔筒法兰等环件在恶劣环境下的使用要求，尤其是达到对抗低温冷脆性能的特殊要求。
具体实施方式
以风力发电塔筒常用的25Mn钢法兰件为具体实施例，环形铸坯尺寸为外径D0＝640mm、内径d0＝355mm、高度H0＝160mm，热辗扩成形法兰件尺寸为外径D＝1472mm、内径d＝1300mm、高度H＝95mm，其铸辗成形及淬火、回火强韧化处理方法包括以下工艺步骤：
(1)离心铸造：25Mn钢环形铸坯的浇铸温度为1525℃，铸型转速为230r/min，铸型、浇道和浇包预热温度为210℃，浇注速度为28kg/s，当环形铸坯的表面温度降至1060℃时出模；
(2)回炉补温：迅速将出模后的离心铸造环坯在1260℃下进行回炉补温处理，保温时间t1＝60+αbB0＝231min，其中αb＝1.5min/mm，B0＝154mm；
(3)热辗扩：回炉补温结束后，将环形铸坯转运至径轴向辗环机上，当铸坯的表面温度降至1130℃时进行热辗扩成形，辗扩比为γ＝2.8，壁厚减薄量与高度减小量之比δ＝0.86，控制终辗温度为830℃，避免细小的形变再结晶晶粒发生长大而粗化，最终获得所需尺寸的25Mn法兰件；
(4)淬火：将终辗温度为830℃的法兰件迅速移至冷却架上，四周采用风机鼓风冷却至550℃，风机鼓风速度为7℃/s，然后再立即放入25℃的12％NaCl水溶液中冷却，冷却时间为t2，形成板条束细小的马氏体组织，可以有效避免热辗扩结束后空冷时由于静态或亚动态再结晶引起的再结晶晶粒数量增加，晶粒尺寸增大的现象，并且防止相变强化过程出现宏/微观裂纹，冷却时间t2＝αqB＝172min，其中αq＝2.0min/mm，B＝86mm；
(5)回火：将法兰件以2℃/min加热至300℃保温10min，再以2℃/min加热至500℃预热30min，最后以5℃/min加热至590℃，达到保温时间t3后，出炉空冷至室温，时间t3＝120+αhB＝250min，其中αh＝1.5min/mm，B＝86mm。
(6)在铸辗成形及淬火、回火处理后的法兰件径向壁厚方向的外层、中层和内层区域分别取样，观察晶粒尺寸和检测强度、塑性、韧性以及硬度。
结果表明，法兰件的平均晶粒直径为26μm，不同区域的试样力学性能检测结果及标准要求如表1所示。可见，采用本发明制造出的法兰件晶粒尺寸细小，强度、塑性及韧性等指标均符合标准要求，满足了风电塔筒法兰等环件在恶劣环境下服役的高强韧性要求，尤其是达到抵抗低温冷脆性能的特殊要求。
表1 25Mn钢法兰件不同区域的试样力学性能检测结果及标准要求

Claims (1)

1.一种25Mn钢法兰件铸辗成形及淬火、回火强韧化处理方法，其特征在于包括以下工艺步骤：
(1) 离心铸造：25Mn钢环形铸坯的浇铸温度为1520~1530℃，铸型转速为220~260r/min，铸型、浇道和浇包预热温度为200~230℃，浇注速度为27~29kg/s，当环形铸坯的表面温度降至1060~1080℃时出模；
(2) 回炉补温：迅速将出模后的离心铸造25Mn钢环坯在1260~1280℃下进行回炉补温处理，保温时间t 1=60+α b B 0，其中α b为补温加热系数，单位是min/mm，α b取值范围为1.2~1.5，B 0为环形铸坯的壁厚，单位是mm；
(3) 热辗扩：回炉补温结束后，将环形铸坯转运至径轴向辗环机上，当铸坯表面温度降至1130±10℃时进行热辗扩成形，辗扩比为γ=2.5~3.5，壁厚减薄量与高度减小量之比δ=0.7~0.9，控制终辗温度为830±10℃，最终获得所需尺寸的25Mn钢法兰件；
(4) 淬火：将终辗温度为830±10℃的法兰件迅速移至冷却架上，四周采用风机鼓风冷却至550±10℃，风机鼓风速度要使法兰件冷却速度达到5~7℃/s，然后再立即放入25℃~30℃的12%~15%NaCl水溶液中冷却t 2时间，t 2=α q B，其中α q为淬火冷却系数单位是min/mm，α q取值范围为1.8~2.2，B为法兰件的径向壁厚，单位是mm；
(5) 回火：将法兰件以2℃/min加热至300℃，保温10min，再以2℃/min加热至500±10℃，保温30min，最后以5℃/min加热至590±5℃，达到保温时间t 3后，出炉空冷至室温，时间t 3=120+α h B，其中α h为回火加热系数， 单位是min/mm，α h取值范围为1.5~1.8，B为法兰件的径向壁厚，单位是mm；
(6) 在铸辗成形及淬火、回火处理后的法兰件径向壁厚方向的外层、中层和内层区域分别取样，观察晶粒尺寸和检测强度、塑性、韧性以及硬度。
CN201710264675.0A 2017-04-21 2017-04-21 一种25Mn钢法兰件铸辗成形及淬火、回火强韧化处理方法 Expired - Fee Related CN106984787B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710264675.0A CN106984787B (zh) 2017-04-21 2017-04-21 一种25Mn钢法兰件铸辗成形及淬火、回火强韧化处理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710264675.0A CN106984787B (zh) 2017-04-21 2017-04-21 一种25Mn钢法兰件铸辗成形及淬火、回火强韧化处理方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106984787A CN106984787A (zh) 2017-07-28
CN106984787B true CN106984787B (zh) 2019-03-05

Family

ID=59416932

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710264675.0A Expired - Fee Related CN106984787B (zh) 2017-04-21 2017-04-21 一种25Mn钢法兰件铸辗成形及淬火、回火强韧化处理方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106984787B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112658605B (zh) * 2020-12-11 2022-03-25 无锡市星达石化配件有限公司 超大外圆法兰加工工艺

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102925657A (zh) * 2012-11-06 2013-02-13 武汉理工大学 一种中碳合金钢轴承环件轧制形变淬火复合强化方法
CN104439933A (zh) * 2014-11-05 2015-03-25 太原科技大学 一种提高大口径碳钢铸辗法兰件性能的工艺方法
CN104438991A (zh) * 2014-11-10 2015-03-25 太原科技大学 一种基于铸坯的环件径轴向辗扩毛坯尺寸设计方法
CN105269249A (zh) * 2014-07-16 2016-01-27 匡永刚 45CrMo钢铸辗成形的工艺

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3627654B2 (ja) * 2001-01-09 2005-03-09 Ｊｆｅスチール株式会社 リングローリング圧延機によるリング状被圧延材の圧延方法及び制御装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102925657A (zh) * 2012-11-06 2013-02-13 武汉理工大学 一种中碳合金钢轴承环件轧制形变淬火复合强化方法
CN105269249A (zh) * 2014-07-16 2016-01-27 匡永刚 45CrMo钢铸辗成形的工艺
CN104439933A (zh) * 2014-11-05 2015-03-25 太原科技大学 一种提高大口径碳钢铸辗法兰件性能的工艺方法
CN104438991A (zh) * 2014-11-10 2015-03-25 太原科技大学 一种基于铸坯的环件径轴向辗扩毛坯尺寸设计方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106984787A (zh) 2017-07-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104278200B (zh) 一种高热强性喷射成形热作模具钢及其制备方法
CN101698902B (zh) 整体铸钢支承辊淬火方法
CN104480394A (zh) 切割石材及金属用高碳低合金锯片钢及其热轧钢板制造方法
CN102634733B (zh) 一种辊面硬度均匀的含硼高速钢复合轧辊及其制造方法
US20120152413A1 (en) Method of producing large components from austempered ductile iron alloys
CN104561731B (zh) 一种通条性能均匀的高韧性65Mn弹簧钢的生产方法
CN101760603A (zh) 一种辊面硬度均匀性好的复合轧辊的制造方法
CN110066967B (zh) 一种高强度和表面质量的非调质钢的制备方法
CN110241294A (zh) 一种轴承钢管热加工生产工艺
CN110468334A (zh) 截面硬度均匀的塑料模具厚扁钢及其工艺方法
CN109811114A (zh) 一种钢的细晶强韧化淬火冷却方法
CN111101053A (zh) 一种线棒材粗轧机架用工作辊及其制造方法
CN108149156A (zh) 一种大规格高均匀性耐磨钢及其制造方法
CN106984787B (zh) 一种25Mn钢法兰件铸辗成形及淬火、回火强韧化处理方法
CN108660361B (zh) 热轧无缝钢管用高速钢辊环及其制备方法
CN103866185A (zh) 一种在线制造低成本超细晶粒相变诱发塑性钢无缝管的制备方法
CN109694983A (zh) 一种高镜面耐腐蚀塑料模具钢及其制造方法
CN104532150A (zh) 一种经济型、超宽锯片钢及其制造方法
CN101736139B (zh) 大型预硬型塑料模具钢模块组织控制方法
CN109762968A (zh) 一种普通锻钢辊坯生产硅钢冷轧工作辊的方法
CN113957360B (zh) 一种防止奥氏体不锈钢铸钢件开裂的热处理方法
CN107217211B (zh) 一种法兰盘类零件及其制造方法
CN109930065A (zh) 一种复合高速钢支承辊及其制备方法
CN107685129B (zh) 一种重型电动机轴的锻件制备方法
CN109763076A (zh) 一种轧制极薄材料的锻钢工作辊的制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20190305

Termination date: 20210421