CN109226327A - 一种2.25Cr1Mo0.25V钢大型筒体锻件锻轧结合制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种2.25Cr1Mo0.25V钢大型筒体锻件锻轧结合制造方法，具体包括以下步骤：第一步，2.25Cr1Mo0.25V钢冶炼与铸锭：工艺流程：电炉→精炼炉→真空浇注，得到钢锭；第二步，2.25Cr1Mo0.25V钢大型筒体锻件锻轧结合成形工艺流程：气割下料→镦粗→冲孔→芯棒拔长→马杠扩孔→筒节轧机按照轧制规程轧制；第三步，2.25Cr1Mo0.25V钢大型筒体锻件控制冷却工艺规程，包括在线喷淬工艺规程曲线和回火工艺规程曲线；第四步，测试与检查。该方法采用锻轧结合，缩短流程，提高效率，在线喷淬和回火，提升产品质量，是一种2.25Cr1Mo0.25V钢大型筒体锻件的先进制造方法。

Description

一种2.25Cr1Mo0.25V钢大型筒体锻件锻轧结合制造方法
技术领域
本发明涉及一种大型筒体锻件制造方法，具体涉及一种2.25Cr1Mo0.25V钢大型筒体锻件锻轧结合的制造方法，属于大型筒体锻件制造技术领域。
背景技术
石油石化工业是为国民经济各行业提供燃料和重要原材料的行业，是经济发展的基础，是能源行业的重中之重。加氢反应器作为石油炼化的主反应装置，是现代石油炼化设备的关键部件，其主要功能是将原油在高温高压下加氢，使原油在催化剂作用下转变成轻油；加氢反应器主要由球封头、筒体、接管段、内构件、裙座等部件组成，其中筒体为锻焊或整体锻造结构，内壁堆焊低碳不锈钢，是反应器承受温度和压力的主体部分，应具有较高抗拉强度、断裂韧性和耐腐蚀性、耐氢蚀性等，因此，其锻件质量的高低对反应器的使用寿命和安全性起到了至关重要的作用，其制造工艺质量水平决定着石化行业的进步与发展，其装备能力又决定着石化行业在国际上的地位。石油化工企业为追求最佳经济规模，装置的规模趋于大型化，从而给大型筒体锻件制造的水平和方式带来挑战。大型筒体锻件一般是指在高温高压环境下工作的大直径厚壁的筒形锻件，其成形制造技术是集材料、冶炼、锻造、焊接、热处理和检测为一体的综合技术，产品质量直接影响到重大技术装备的运行可靠性 。
另外，石化生产条件比较苛刻，多在高温、高压、易燃、易爆、易腐蚀、有毒的条件下运行，对设备的要求非常高。承受温度的加氢反应器，设计温度达到450 ℃，设计压力达到20 MPa，是炼油设备中质量要求最高、制造最为复杂、制造工序最长的设备。由于是在高温、高压、氢和硫化氢腐蚀的条件下工作，材料一般选择CrMo 系列钢，后又向其中加入V 成分，构成CrMoV 系列钢，比原有CrMo 系列钢提高了淬透性和强度等级，具有更高的抗高温蠕变性能，更好的抗氢侵蚀、氢脆和氢致裂纹的能力，美国ASME 标准中， 大型压力容器用钢采用SA336 F22V 系列钢种，国内牌号2.25Cr1Mo0.25V，国际上20世纪90年代才将此钢种用于石化工业，而我国对此钢种的研究和应用比国际上落后约10年左右。
受限于理论和实验数据的不够系统和完整，目前国内大型筒体锻件的加工制造流程的综合水平一直偏低。生产线装备及技术的发展速度受到限制，新品开发缺乏理论指导，相关的配套技术也发展滞后。目前采用的制造流程如下：炼钢、铸锭→锻造→锻后热处理（正火、回火）→粗加工（探伤）→淬火、回火→标识、取样检验→精加工→检查出厂。例如，公开号CN101161406A的中国专利（公开日：2008.04.16）公开了一种煤制油加氢反应器厚壁筒节钢锻件的制造方法，该方法即是典型的传统自由锻制造方法。存在以下技术缺陷：1）自由锻过程制造流程长，且没有采用更为先进的锻造工艺，例如三点砧子扩孔来防止出现椭圆。2）传统制造方法，存在多火次加工、多次热处理工序，反复的复杂工艺流程造成生产制造周期长，能耗高，成本高。因此大型筒体锻件传统加工流程的主要问题是批量小，成本高，产品质量也不是很稳定。锻造和热处理都存在多火次，多炉次这样反复的复杂工艺流程。为了面对这些挑战和机遇，达到优化产品质量、降低生产成本的目的，企业的加工制造流程对市场的快速响应能力应尽快提高。因此，对大型筒体锻件加工制造流程进行优化是十分必要的，缩短流程，缩短生产制造周期，实现节能降耗，节约成本；同时，提高生产效率、实现产品自动化生产，开发节能、节材、绿色制造的成形与改性技术。
轧制是连续局部塑性加工成形工艺，与自由锻成形工艺中的拔长和扩孔相比具有大幅度降低操作工时、减少回炉再加热次数、减少后续加工余量、振动冲击小，节能节材，生产成本低等显著技术经济优点。将锻造和轧制结合，可缩短生产制造流程，提高生产效率。而且，在轧制过程中，由于自动化水平较高，可实现控轧控冷。这样就可以在轧制过程对大型筒体锻件的组织演变进行控制，最终可替代热处理工艺实现对大型筒体锻件质量的优化。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术中存在的大型筒体锻件制造的多次扩孔和多火次出成品的问题和缺陷，提供一种2.25Cr1Mo0.25V钢大型筒体锻件锻轧结合制造方法，对加氢反应器用2.25Cr1Mo0.25V钢大型筒体锻件实现热加工制造。该方法不仅能够实现对2.25CrlMoO.25V钢筒体锻件生产的部分锻后热处理进行取消，同时，大型筒节轧机轧制过程可以分担自由锻的加工量，大大缩短锻造工序的操作时间，提高效率；而且轧制过程便于实现在线控轧控冷工艺，可以极大的简化性能热处理工序。
本发明的技术方案如下：一种2.25Cr1Mo0.25V钢大型筒体锻件锻轧结合制造方法，制造流程为：炼钢、铸锭→锻造→筒节轧机轧制→在线喷淋冷却→回火→标识、取样检验→机加工→检查出厂，具体包括以下步骤：
第一步，2.25Cr1Mo0.25V钢冶炼与铸锭：工艺流程：电炉→精炼炉→真空浇注，得到钢锭；
第二步，2.25Cr1Mo0.25V钢大型筒体锻件锻轧结合成形工艺流程：气割下料→镦粗→冲孔→芯棒拔长→马杠扩孔→筒节轧机按照控温控轧规程对坯料进行轧制；
第三步，2.25Cr1Mo0.25V钢大型筒体锻件控制冷却工艺规程，包括在线喷淬工艺规程曲线和回火工艺规程曲线，其中在线喷淋开始温度≥900℃，回火温度690±10℃，主要包括以下步骤：1）若未轧制至出成品尺寸或喷淋开始时温度小于900℃，返炉按下一火次工艺执行；2)喷淋前，用红外测温仪测量筒体两端温度并记录，要保证开始喷淋时温度大于900℃，测温位置在筒体外圆水冒口两端距离端面100mm处；3)通过喷淋水装置，控制锻件冷却速度在0.2℃/s～5℃/s范围；4)喷淋后期使用接触式温度仪进行检测，控制筒体温度最高区域的温度小于100℃，最低区域的温度大于20℃；5)300℃～350℃入炉保持，保持时间2～6h；6)低温段限速升温，控制升温速度不大于70℃/h，将炉温上升到回火温度690±10℃；7)在筒体锻件上、下端面对称180°各敷一支热电偶，当全部偶温及炉温都到温且炉膛温度均匀后开始计算保温时间，保温时间以锻件毛坯的最大壁厚为基数按2～4h/100mm计算；8)回火后空冷；
第四步，测试与检查。
进一步的，所述第二步中锻轧结合的成形工艺流程具体要求包括：1）下料：钢锭头尾应有足够切除量；2）总锻比：大于3.0；3）镦粗：镦粗前长度与直径比小于2.5；4）冲孔：冲孔前坯料直径大于冲子直径2.5～3倍； 5）芯棒拔长：采用上平砧、下V形砧拔长，坯料整体绕轴线做旋转运动，每次压下量20～60mm； 6）扩孔：采用三点砧子扩孔，以1％～2％来计算收缩率；7）清理预扩坯料内孔氧化皮，校正椭圆，测量水、冒口壁厚并调整筒体锻件方向；8）筒体轧机轧制：在锻造的拔长和扩孔到满足筒体轧机对轧制坯料的初始条件后，在筒体轧机上按一定的控温控轧规程进行直接轧制，通过控制轧制过程工艺参数实现产品规格要求。
进一步的，所述大型筒体锻件成品尺寸外径超过5500mm、宽度超过3000mm、厚度超过350mm；筒体轧机对轧制坯料的初始条件为：初始外径大于2800mm，初始壁厚450mm～640mm，初始宽度3000mm～3700mm，轧制力不超过80000kN。
进一步的，所述控温控轧规程如下：1）轧制开始时料温控制在1100℃～1050℃；2）轧制道次数4次；前3道各道次压下量根据按目标厚度计算所得总压下量按固定分配率进行分配；总压下率不低于20%，优化后的各道次压下量分配率为33%、40%、27%，最后一道次即第4道次，主要做最后的补偿和校形；3）轧制速度0.1 m/s～0.15m/s。
进一步的，所述2.25Cr1Mo0.25V钢大型筒体锻件锻轧结合成形过程，在锻造前钢锭还经过第一火次加热规范，主要包括以下步骤：1）钢锭入炉时，钢锭表面温度范围550～400℃，以距冒口端锭身长三分之一为准；2）然后送入待料炉，待料炉温600～650℃，保温时间≥7小时后，送进高温炉，按功率升温至1270±10℃，达到均温后开始保温，保温时间≥40小时。
本发明的有益效果：
（1）自由锻造过程可以改善2.25Cr1Mo0.25V钢锭铸态组织内部缺陷和性能，满足后续探伤要求，同时满足轧制前筒体锻件宽度尺寸规格。但由于加氢反应器用筒体锻件直径很大，所以一般需扩孔二次以上，同时这也造成多火次出成品；在扩孔至筒节轧机满足的初始直径，然后在筒节轧机直接轧制，可实现控制轧制和控制冷却工艺，还能精确控制筒体锻件尺寸和改善锻件表面质量，减少后续机加工余量；同时，还能够实现在线喷淋冷却，可以极大的简化性能热处理工序。
（2）2.25Cr1Mo0.25V钢轧制变形在制造流程工序环节的重要性。除了上述的效果，轧制变形还有两个关键作用：1）对2.25Cr1Mo0.25V钢晶粒度进行控制，满足锻件的力学性能和超声检测要求；2）2.25Cr1Mo0.25V钢筒体锻件部分未再结晶区的变形带（包含位错缺陷）产生的畸变能使后续连续冷却的相变驱动力增大，进一步扩大了相对应相变的发生区域，同时也更细化了贝氏体组织。
（3）可以实现对2.25Cr1Mo0.25V钢筒体锻件锻后热处理进行取消，同时轧制过程可以分担一定比例的自由锻加工量，缩短上一锻造工序的操作时间；而且2.25Cr1Mo0.25V钢筒体锻件轧制过程中可以实现在线喷淋冷却工艺，可以简化性能热处理工序；预计平均单件产品可节省40～50余万元成本。筒体锻件轧制过程中实施控轧控冷工艺，可以实现在线热处理；对产品质量进行在线控制，满足晶粒度和性能指标要求，满足国家对绿色制造的要求，减少后续加工余量约30%，材料利用率提高约12%；缩短加工流程、大幅度降低操作工时，提高产品质量稳定度；缩短供货周期，预计可缩短20%～30%。具有提高生产效率和降低生产成本等显著技术经济优点，是一种2.25Cr1Mo0.25V钢筒体锻件的先进制造技术。
附图说明
图1 是2.25Cr1Mo0.25V钢筒体锻件上平砧、下V形砧芯棒拔长过程示意图。
图2 是2.25Cr1Mo0.25V钢筒体锻件三点砧子扩孔过程示意图。
图3 是筒体锻件轧制过程示意图。
图4 是2.25Cr1Mo0.25V钢筒体锻件第一火次锻造加热工艺曲线。
图5 是2.25Cr1Mo0.25V钢筒体锻件控轧控冷工艺曲线（1）。
图6 是2.25Cr1Mo0.25V钢筒体锻件控轧控冷工艺曲线（2）。
附图标记：1、上平砧；2、下V形砧；3、锻件；4、芯棒；5、三点砧子；6、上工作辊；7、下工作辊；8、导辊。
具体实施方式
一种2.25Cr1Mo0.25V钢大型筒体锻件锻轧结合制造方法，主要针对成品尺寸外径超过5500mm、宽度超过3000mm、厚度超过350mm的大型筒体锻件；轧制坯料满足初始外径大于2800mm；初始壁厚450mm～640mm；初始宽度3000mm～3700mm；轧制力不超过80000kN。包括以下步骤：
第一步，2.25Cr1Mo0.25V钢冶炼与铸锭。工艺流程：电炉→精炼炉→真空浇注。主要满足炉体包体和原材料要求，以及电炉、精炼炉和铸锭过程工艺参数。保证出钢条件：2.25Cr1Mo0.25V钢成份和温度满足要求。2.25Cr1Mo0.25V钢铸锭通过真空浇注系统一系列参数保证，包括：真空吹氩、浇注速度和温度等。
第二步，2.25Cr1Mo0.25V钢大型筒体锻件锻轧结合成形过程。锻轧结合的成形工艺流程：气割下料→镦粗→冲孔→芯棒拔长→马杠扩孔→筒节轧机轧制。具体的，1）下料：钢锭头尾应有足够切除量，保证锻件无缩孔、严重偏析等缺陷；用质量好锭身下料，防止缺陷进入下序。2）总锻比：应保证足够锻比，一般要求大于3.0。3）镦粗：要求镦粗前长度与直径比小于2.5，否则产生纵弯或中心线偏移。4）冲孔：要求冲孔前坯料直径应大于冲子直径2.5～3倍；从下序马杠扩孔角度，冲孔越大越好，但不能违背上述原则。5）芯棒拔长：一般采用上平砧、下V形砧拔长（如图1所示），筒体锻件直径大，采用螺旋翻转送进，即坯料整体绕轴线做旋转运动；每次压下量20～60mm；保证筒体锻件锻造长度，为下一步做准备。6）扩孔：由于对产品质量要求严格，为保证产品质量，2.25CrlMoO.25V筒体锻件采用三点砧子扩孔（如图2所示），通过垫片调节保证筒体锻件内外圆光滑，防止出现椭圆。7）预扩坯料不应有明显锤棱，清理内孔氧化皮，校正椭圆。转翻转机构前，测量水、冒口壁厚并调整筒体锻件方向。8）筒体轧机轧制：在锻造的拔长和扩孔到一定尺寸（满足筒体轧机的初始条件）后，在筒体轧机上进行直接轧制（如图3所示）；通过控制2.25Cr1Mo0.25V钢筒体锻件轧制过程工艺参数可实现产品规格要求，考虑晶粒度和后续性能优化，对2.25Cr1Mo0.25V钢筒体锻件在轧制过程中的轧制温度、轧制速度、压下量等工艺参数进行优化，以实现控温控轧。在满足技术条件下，确定控温控轧的轧制规程：1）轧制开始时料温应控制在1100℃～1050℃；2）轧制道次数4次；前3道各道次压下量根据按目标厚度计算所得总压下量按固定分配率进行分配；总压下率不低于20%，优化后的各道次压下量分配率为33%、40%、27%，最后一道次即第4道次，主要是在实际轧制过程做最后的补偿和校形；3）轧制速度0.1 m/s～0.15m/s。
第三步，2.25Cr1Mo0.25V钢大型筒体锻件控制冷却工艺规程。如图5和图6所示，为2.25Cr1Mo0.25V钢筒体锻件控轧控冷工艺曲线图，包括2.25Cr1Mo0.25V钢筒体锻件在线喷淬工艺规程曲线和筒体锻件的回火工艺规程曲线。通过2.25Cr1Mo0.25V钢的Ac1和Ac3临界温度的测定，同时考虑加热温度对晶粒长大和CCT曲线的影响，淬火温度可以在920℃～950℃范围进行确定；最佳的淬火温度为930℃左右。对于在线喷淋冷却，由于在线状态的筒体锻件轧制后的温度分布是不均匀的，存在一个温度范围，即喷淋开始温度范围。喷淋开始温度是变形后的降温过程，考虑先共析铁素体的在不同冷速的析出温度范围750℃～900℃，还有晶粒粗化的临界温度值960℃；再参考淬火温度范围，同时充分考虑轧制变形、喷淋开始温度和冷却速度对CCT曲线和相变组织性能的影响规律。最终确定喷淋开始温度范围为900℃～950℃和连续冷却速度范围为0.2℃/s～5℃/s，但考虑到前面锻轧结合工序，实际喷淋开始温度范围要更大。结合理论分析和实际试验情况，为了筒体锻件中心部位组织晶粒尺寸得到细化和淬透，必须轧后实时进行喷淋冷却处理；据此，可以确定喷淋开始温度不小于900℃。2.25Cr1Mo0.25V钢筒体锻件回火温度主要考虑回火温度对强韧性的影响规律和C曲线鼻尖附件的温度，结合相关技术要求，确定2.25Cr1Mo0.25V钢回火温度为690℃左右。主要包括以下步骤：
1）若未轧制至出成品尺寸或喷淋开始时温度小于900℃，返炉按下一火次工艺执行。
2)喷淋前，用红外测温仪测量筒体两端温度并记录，要保证开始喷淋时温度大于900℃。测温位置在筒体外圆水冒口两端距离端面100mm处。
3)通过喷淋水装置，控制锻件冷却速度在0.2℃/s～5℃/s范围。
4)喷淋后期使用接触式温度仪进行检测，控制筒体温度最高区域的温度小于100℃，最低区域的温度大于20℃。
5)300℃～350℃入炉保持，保持时间2～6h，大锻件心部的过冷奥氏体继续进行直至完成组织转变，同时减小因锻件内外温差造成的热应力。
6)低温段限速升温，考虑低温阶段锻件心部还处于弹性状态，过高的温差易造成过大的热应力加上淬火后的组织应力而导致锻件易变形，应控制升温速度不大于70℃/h。将炉温上升到预定的回火温度690±10℃，均温和保温过程要严格控制，不能超过上限。
7)在筒体锻件上、下端面对称180°各敷一支热电偶，*段全部偶温及炉温都到温且炉膛温度均匀后(图中～表示均温过程)开始计算保温时间。保温时间以锻件毛坯的最大壁厚为基数按2～4h/100mm计算。保温时间以偶温为准，其余按炉温执行。
8)回火后空冷。
第四步，测试与检查。
实施例1：
本实施例的2.25Cr1Mo0.25V钢大型筒体锻件锻轧结合制造方法，针对包括以下步骤：
（1）2.25Cr1Mo0.25V钢冶炼与铸锭。工艺流程：电炉→精炼炉→真空浇注。主要满足炉体包体和原材料要求，以及电炉、精炼炉和铸锭过程工艺参数。具体的，保证出钢条件：2.25Cr1Mo0.25V钢成份和温度满足要求。2.25Cr1Mo0.25V钢铸锭采用上注24棱锭型，钢锭重量222t。通过真空浇注系统一系列参数保证铸锭质量，包括：真空吹氩、浇注速度和温度等。
（2）2.25Cr1Mo0.25V钢大型筒体锻件锻轧结合成形过程。锻轧结合的成形工艺流程：气割下料→镦粗→冲孔→芯棒拔长→马杠扩孔→筒节轧机轧制。制定的具体工艺规程如表1和表2：
所述2.25Cr1Mo0.25V钢大型筒体锻件锻轧结合成形过程，第一火次加热规范，如图4所示，主要包括以下步骤：
1）钢锭入炉时，钢锭表面温度范围（550～400)℃。以距冒口端锭身长三分之一为准。
2）钢锭执行完（550～400）℃后入待料炉，待料炉温（600～650)℃，保温时间大于7小时后，可直接进高温炉；直接按功率升温至1270±10℃，达到均温后开始保温，保温时间应大于40小时。
（3）2.25Cr1Mo0.25V钢大型筒体锻件控制冷却工艺规程。如图5所示，为2.25Cr1Mo0.25V钢筒体锻件控轧控冷工艺规程曲线图，包括2.25Cr1Mo0.25V钢筒体锻件在线喷淬工艺规程曲线和筒体锻件的回火工艺规程曲线。主要步骤如下：
1）若未轧制至出成品尺寸或喷淋开始时温度小于900℃，返炉按下一火次工艺执行。
2)喷淋前，用红外测温仪测量筒体两端温度并记录，要保证开始喷淋时温度大于900℃。测温位置在筒体外圆水冒口两端距离端面100mm处。
3)通过喷淋水装置，控制锻件冷却速度在0.2℃/s～5℃/s范围。
4)喷淋后期使用接触式温度仪进行检测，控制筒体温度最高区域的温度小于100℃，最低区域的温度大于20℃。
5)300℃～350℃入炉保持，保持时间4h，大锻件心部的过冷奥氏体继续进行直至完成组织转变，同时减小因锻件内外温差造成的热应力。
6)低温段限速升温，考虑低温阶段锻件心部还处于弹性状态，过高的温差易造成过大的热应力加上淬火后的组织应力而导致锻件易变形，应控制升温速度不大于70℃/h。将炉温上升到预定的回火温度690℃±10，均温和保温过程要严格控制，不能超过上限。
7)在筒体锻件上、下端面对称180°各敷一支热电偶，*段全部偶温及炉温都到温且炉膛温度均匀后(图中～表示均温过程)开始计算保温时间。保温时间以锻件毛坯的最大壁厚为基数按2～4h/100mm计算，确定为11h。保温时间以偶温为准，其余按炉温执行。
8)回火后空冷。
实施例2：
本实施例的2.25Cr1Mo0.25V钢大型筒体锻件锻轧结合制造方法，针对包括以下步骤：
（1）2.25Cr1Mo0.25V钢冶炼与铸锭。工艺流程：电炉→精炼炉→真空浇注。2.25Cr1Mo0.25V钢铸锭采用上注24棱锭型，钢锭重量249t。通过真空浇注系统一系列参数保证铸锭质量，包括：真空吹氩、浇注速度和温度等。
（2）2.25Cr1Mo0.25V钢大型筒体锻件锻轧结合成形过程。锻轧结合的成形工艺流程：2.25Cr1Mo0.25V钢大型筒体锻件锻轧结合成形过程。锻轧结合的成形工艺流程：气割下料→镦粗→冲孔→芯棒拔长→马杠扩孔→筒节轧机轧制。制定的具体工艺规程如表3和表4：
所述2.25Cr1Mo0.25V钢大型筒体锻件锻轧结合成形过程，第一火次加热规范，如图4所示，主要包括以下步骤：
1）钢锭入炉时，钢锭表面温度范围（550～400)℃。以距冒口端锭身长三分之一为准。
2）钢锭执行完（550～400）℃后入待料炉，待料炉温（600～650)℃，保温时间11小时后，可直接进高温炉；直接按功率升温至1270±10℃，达到均温后开始保温，保温时间42小时。
（3）2.25Cr1Mo0.25V钢大型筒体锻件控制冷却工艺规程。如图5所示，为2.25Cr1Mo0.25V钢筒体锻件控轧控冷工艺规程曲线图，包括2.25Cr1Mo0.25V钢筒体锻件在线喷淬工艺规程曲线和筒体锻件的回火工艺规程曲线。主要步骤如下：
1）若未轧制至出成品尺寸或喷淋开始时温度小于900℃，返炉按下一火次工艺执行。
2)喷淋前，用红外测温仪测量筒体两端温度并记录，要保证开始喷淋时温度大于900℃。测温位置在筒体外圆水冒口两端距离端面100mm处。
3)通过喷淋水装置，控制锻件冷却速度在0.2℃/s～5℃/s范围。
4)喷淋后期使用接触式温度仪进行检测，控制筒体温度最高区域的温度小于100℃，最低区域的温度大于20℃。
5)300℃～350℃入炉保持，保持时间5h，大锻件心部的过冷奥氏体继续进行直至完成组织转变，同时减小因锻件内外温差造成的热应力。
6)低温段限速升温，考虑低温阶段锻件心部还处于弹性状态，过高的温差易造成过大的热应力加上淬火后的组织应力而导致锻件易变形，应控制升温速度不大于70℃/h。将炉温上升到预定的回火温度690℃±10，均温和保温过程要严格控制，不能超过上限。
7)在筒体锻件上、下端面对称180°各敷一支热电偶，*段全部偶温及炉温都到温且炉膛温度均匀后(图中～表示均温过程)开始计算保温时间。保温时间以锻件毛坯的最大壁厚为基数按2～4h/100mm计算，确定为14h。保温时间以偶温为准，其余按炉温执行。
8)回火后空冷。
实施例3：
本实施例的2.25Cr1Mo0.25V钢大型筒体锻件锻轧结合制造方法，针对包括以下步骤：
（1）2.25Cr1Mo0.25V钢冶炼与铸锭。工艺流程：电炉→精炼炉→真空浇注。主要满足炉体包体和原材料要求，以及电炉、精炼炉和铸锭过程工艺参数。具体的，保证出钢条件：2.25Cr1Mo0.25V钢成份和温度满足要求。2.25Cr1Mo0.25V钢铸锭采用上注24棱锭型，钢锭重量249t。通过真空浇注系统一系列参数保证铸锭质量，包括：真空吹氩、浇注速度和温度等。
（2）2.25Cr1Mo0.25V钢大型筒体锻件锻轧结合成形过程。锻轧结合的成形工艺流程：2.25Cr1Mo0.25V钢大型筒体锻件锻轧结合成形过程。锻轧结合的成形工艺流程：气割下料→镦粗→冲孔→芯棒拔长→马杠扩孔→筒节轧机轧制。制定的具体工艺规程如表5和表6：
所述2.25Cr1Mo0.25V钢大型筒体锻件锻轧结合成形过程，第一火次加热规范，如图4所示，主要包括以下步骤：
1）钢锭入炉时，钢锭表面温度范围（550～400)℃。以距冒口端锭身长三分之一为准。
2）钢锭执行完（550～400）℃后入待料炉，待料炉温（600～650)℃，保温时间11小时后，可直接进高温炉；直接按功率升温至1270±10℃，达到均温后开始保温，保温时间42小时。
（3） 2.25Cr1Mo0.25V钢大型筒体锻件控制冷却工艺规程。如图6所示，为2.25Cr1Mo0.25V钢筒体锻件控轧控冷工艺规程曲线图，包括2.25Cr1Mo0.25V钢筒体锻件在线喷淬工艺规程曲线和筒体锻件的回火工艺规程曲线。主要步骤如下：
1）若未轧制至出成品尺寸或喷淋开始时温度小于900℃，返炉按下一火次工艺执行。
2)喷淋前，用红外测温仪测量筒体两端温度并记录，要保证开始喷淋时温度大于900℃。测温位置在筒体外圆水冒口两端距离端面100mm处。
3)通过喷淋水装置，控制锻件冷却速度在0.2℃/s～5℃/s范围。
4)喷淋后期使用接触式温度仪进行检测，控制筒体温度最高区域的温度小于100℃，最低区域的温度大于20℃。
5)300℃～350℃入炉保持，保持时间5h，大锻件心部的过冷奥氏体继续进行直至完成组织转变，同时减小因锻件内外温差造成的热应力。
6)低温段限速升温，考虑低温阶段锻件心部还处于弹性状态，过高的温差易造成过大的热应力加上淬火后的组织应力而导致锻件易变形，应控制升温速度不大于70℃/h。将炉温上升到预定的回火温度690℃±10，均温和保温过程要严格控制，不能超过上限。
7)在筒体锻件上、下端面对称180°各敷一支热电偶，*段全部偶温及炉温都到温且炉膛温度均匀后(图中～表示均温过程)开始计算保温时间。保温时间以锻件毛坯的最大壁厚为基数按2～4h/100mm计算，确定为14h。保温时间以偶温为准，其余按炉温执行。
8)回火后空冷。
在以上三个实施例中，对产品质量进行在线控制，满足晶粒度和性能指标要求：晶粒度不低于5级；室温抗拉强度585～760MPa，室温屈服强度≥415MPa，450℃抗拉强度≥345 MPa，室温延伸率≥18%，室温断面收缩率≥45%；夏比冲击功（-18℃，V型缺口）≥54 J(三个试样平均值)。

Claims (5)

1.一种2.25Cr1Mo0.25V钢大型筒体锻件锻轧结合制造方法，其特征在于：制造流程为：炼钢、铸锭→锻造→筒节轧机轧制→在线喷淋冷却→回火→标识、取样检验→机加工→检查出厂，具体包括以下步骤：
第一步，2.25Cr1Mo0.25V钢冶炼与铸锭：工艺流程：电炉→精炼炉→真空浇注，得到钢锭；
第二步，2.25Cr1Mo0.25V钢大型筒体锻件锻轧结合成形工艺流程：气割下料→镦粗→冲孔→芯棒拔长→马杠扩孔→筒节轧机按照控温控轧规程对坯料进行轧制；
第三步，2.25Cr1Mo0.25V钢大型筒体锻件控制冷却工艺规程，包括在线喷淬工艺规程曲线和回火工艺规程曲线，其中在线喷淋开始温度≥900℃，回火温度690±10℃，主要包括以下步骤：1）若未轧制至出成品尺寸或喷淋开始时温度小于900℃，返炉按下一火次工艺执行；2)喷淋前，用红外测温仪测量筒体两端温度并记录，要保证开始喷淋时温度大于900℃，测温位置在筒体外圆水冒口两端距离端面100mm处；3)通过喷淋水装置，控制锻件冷却速度在0.2℃/s～5℃/s范围；4)喷淋后期使用接触式温度仪进行检测，控制筒体温度最高区域的温度小于100℃，最低区域的温度大于20℃；5)300℃～350℃入炉保持，保持时间2～6h；6)低温段限速升温，控制升温速度不大于70℃/h，将炉温上升到回火温度690±10℃；7)在筒体锻件上、下端面对称180°各敷一支热电偶，当全部偶温及炉温都到温且炉膛温度均匀后开始计算保温时间，保温时间以锻件毛坯的最大壁厚为基数按2～4h/100mm计算；8)回火后空冷；
第四步，测试与检查。
2.根据权利要求1所述的一种2.25Cr1Mo0.25V钢大型筒体锻件锻轧结合制造方法，其特征在于：所述第二步中锻轧结合的成形工艺流程具体要求包括：1）下料：钢锭头尾应有足够切除量；2）总锻比：大于3.0；3）镦粗：镦粗前长度与直径比小于2.5；4）冲孔：冲孔前坯料直径大于冲子直径2.5～3倍； 5）芯棒拔长：采用上平砧、下V形砧拔长，坯料整体绕轴线做旋转运动，每次压下量20～60mm； 6）扩孔：采用三点砧子扩孔，以1％～2％来计算收缩率；7）清理预扩坯料内孔氧化皮，校正椭圆，测量水、冒口壁厚并调整筒体锻件方向；8）筒体轧机轧制：在锻造的拔长和扩孔到满足筒体轧机对轧制坯料的初始条件后，在筒体轧机上按一定的控温控轧规程进行直接轧制，通过控制轧制过程工艺参数实现产品规格要求。
3.根据权利要求1所述的一种2.25Cr1Mo0.25V钢大型筒体锻件锻轧结合制造方法，其特征在于：所述大型筒体锻件成品尺寸外径超过5500mm、宽度超过3000mm、厚度超过350mm；筒体轧机对轧制坯料的初始条件为：初始外径大于2800mm，初始壁厚450mm～640mm，初始宽度3000mm～3700mm，轧制力不超过80000kN。
4.根据权利要求1所述的一种2.25Cr1Mo0.25V钢大型筒体锻件锻轧结合制造方法，其特征在于：所述控温控轧规程如下：1）轧制开始时料温应控制在1100℃～1050℃；2）轧制道次数4次；前3道次各道次压下量根据按目标厚度计算所得总压下量按固定分配率进行分配；总压下率不低于20%，优化后的各道次压下量分配率为33%、40%、27%，最后一道次即第4道次，主要做最后的补偿和校形；3）轧制速度0.1 m/s～0.15m/s。
5.根据权利要求1所述的一种2.25Cr1Mo0.25V钢大型筒体锻件锻轧结合制造方法，其特征在于：所述2.25Cr1Mo0.25V钢大型筒体锻件锻轧结合成形过程，在锻造前钢锭还经过第一火次加热规范，主要包括以下步骤：1）钢锭入炉时，钢锭表面温度范围550～400℃，以距冒口端锭身长三分之一为准；2）然后送入待料炉，待料炉温600～650℃，保温时间≥7小时后，送进高温炉，按功率升温至1270±10℃，达到均温后开始保温，保温时间≥40小时。
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