CN114622066A - 一种焊接式转子的热处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种焊接式转子的热处理方法，包括以下步骤：控制装置根据加热工艺程序以及第一控温偶、第二控温偶以及第三控温偶反馈的温度信息，分别控制第一电缆圈、第二电缆圈以及第三电缆圈对第一金属段、第二金属段以及焊缝进行感应加热；采用本发明能够对第一金属段、第二金属段以及焊缝实现分段控温，进而完成对焊接式转子的热处理工作。和现有技术对比，本发明的焊接式转子的热处理方法，可实现分段控温，大大的减少了工装的使用，明显减少能耗；且电缆圈安装方便，温度场均匀，加热质量稳定，能够确保异种钢焊接式转子的局部去应力质量的可靠性。

Description

一种焊接式转子的热处理方法

技术领域

本发明涉及焊接式转子的热处理技术领域，特别是涉及一种异种钢焊接式转子的分段感应热处理方法。

背景技术

大型异种钢焊接式转子由两种及以上的材料焊接而成，且转子的轴向上存在变直径，形状比较复杂，与同种钢热处理不一样，需考虑如何实现分段控温的问题；另一方面，由于焊接式转子的外形尺寸较大，所需加热功率较大，达到几百千瓦，传统的电加热方式存在工装费用高，能耗高等不利因素。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的一个技术问题在于提供一种焊接式转子的热处理方法，能够实现分段控温。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种焊接式转子的热处理方法，所述焊接式转子包括沿轴向分布的第一金属段和第二金属段，所述第一金属段和第二金属段之间形成焊缝，所述热处理方法包括以下步骤：1)在所述第一金属段、第二金属段和焊缝上均设置保温层；2)在所述第一金属段、第二金属段以及焊缝上分别设置第一控温偶、第二控温偶以及第三控温偶；3)在所述第一金属段、第二金属段以及焊缝上分别绕设第一电缆圈、第二电缆圈以及第三电缆圈；4)将第一控温偶、第二控温偶、第三控温偶、第一电缆圈、第二电缆圈以及第三电缆圈均与控制装置连接；5)在所述控制装置上，分别设定第一电缆圈、第二电缆圈以及第三电缆圈的加热工艺程序；6)所述控制装置根据所述加热工艺程序以及第一控温偶、第二控温偶和第三控温偶反馈的温度信息，分别控制第一电缆圈、第二电缆圈以及第三电缆圈对第一金属段、第二金属段以及焊缝进行感应加热。

优选地，所述第二金属段包括上段和下段，所述下段包括变径段，所述步骤2)还包括：所述第二控温偶设置在所述上段上，在所述下段上设置第四控温偶；所述步骤3)还包括：所述第二电缆圈绕设在所述上段上，在所述下段上绕设第四电缆圈；所述步骤4)还包括：将所述第四控温偶和第四电缆圈与控制装置连接；所述步骤5)还包括：在所述控制装置上，设定第四电缆圈的加热工艺程序；所述步骤6)还包括：所述控制装置根据所述加热工艺程序以及第二控温偶反馈的温度信息，控制第二电缆圈对上段进行感应加热；所述控制装置根据所述加热工艺程序以及第四控温偶反馈的温度信息，控制第四电缆圈对下段进行感应加热。

进一步地，所述第一电缆圈的电缆长度为53m，匝数为8；所述第二电缆圈的电缆长度为20m，匝数为3；所述第三电缆圈的电缆长度为30m，匝数为5；所述第四电缆圈的电缆长度为40m，匝数为6；所述第一电缆圈、第二电缆圈、第三电缆圈以及第四电缆圈之间的间距均大于100mm。

进一步地，所述步骤4)还包括：所述第一电缆圈、第二电缆圈、第三电缆圈以及第四电缆圈分别与所述控制装置上的第一控温通道、第二控温通道、第三控温通道以及第四控温通道连接，在所述第一控温通道、第二控温通道、第三控温通道以及第四控温通道上分别设置第一金属段、上段、焊缝以及下段的控温工艺参数；所述步骤5)还包括：所述加热工艺程序读取并执行所述第一金属段、上段、焊缝以及下段的控温工艺参数。

再进一步地，所述第一金属段的控温工艺参数包括：去应力温度T1＝600-750℃，温升速率≤20℃/h，降温速率≤20℃/h；所述上段的控温工艺参数包括：去应力温度T2＝500-680℃，温升速率≤20℃/h，降温速率≤20℃/h；所述焊缝的控温工艺参数包括：去应力温度T1＝600-750℃，温升速率≤20℃/h，降温速率≤20℃/h；所述下段的控温工艺参数包括：去应力温度T2＝500-680℃，温升速率≤20℃/h，降温速率≤20℃/h。

进一步地，所述步骤2)还包括：沿所述焊接式转子的转轴，将两个所述第一控温偶相对设置在第一金属段，将两个所述第二控温偶相对设置在上段上，将两个所述第三控温偶相对设置在焊缝上，将两个所述第四控温偶相对设置在下段上。

进一步地，所述焊接式转子还包括凹槽，所述焊缝位于所述凹槽中，所述步骤2)还包括：在所述第一金属段、上段、凹槽的上端面以及下段上分别设置第一观察偶、第二观察偶、第三观察偶以及第四观察偶。

再进一步地，所述第一观察偶位于所述第一控温偶的下方，所述第二观察偶设置在所述凹槽的下端面，所述第四观察偶设置在所述变径段上。

如上所述，本发明的一种焊接式转子的热处理方法，具有以下有益效果：

采用本发明的焊接式转子的热处理方法，控制装置根据加热工艺程序以及第一控温偶、第二控温偶和第三控温偶反馈的温度信息，分别控制第一电缆圈、第二电缆圈以及第三电缆圈对第一金属段、第二金属段以及焊缝进行感应加热，实现分段控温，进而完成对焊接式转子的热处理工作。和现有技术对比，本发明的焊接式转子的热处理方法，可实现分段控温，大大的减少了工装的使用，明显减少能耗；且电缆圈安装方便，温度场均匀，加热质量稳定，能够确保异种钢焊接式转子的局部去应力质量的可靠性。

附图说明

图1显示为本发明一种实施例中焊接式转子在进行热处理状态下的结构示意图。

附图标号说明

1 第一金属段

2 第二金属段

210 上段

220 下段

221 变径段

3 焊缝

4 第一控温偶

5 第二控温偶

6 第三控温偶

7 第一电缆圈

8 第二电缆圈

9 第三电缆圈

10 第四控温偶

11 第四电缆圈

12 凹槽

13 第一观察偶

14 第二观察偶

15 第三观察偶

16 第四观察偶

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

如图1所示，本发明提供了一种焊接式转子的热处理方法，焊接式转子包括沿轴向分布的第一金属段1和第二金属段2，第一金属段1和第二金属段2之间形成焊缝3，热处理方法包括以下步骤：1)在第一金属段1、第二金属段2和焊缝3上均设置保温层；2)在第一金属段1、第二金属段2以及焊缝3上分别设置第一控温偶4、第二控温偶5以及第三控温偶6；3)在第一金属段1、第二金属段2以及焊缝3上分别绕设第一电缆圈7、第二电缆圈8以及第三电缆圈9；4)将第一控温偶4、第二控温偶5、第三控温偶6、第一电缆圈7、第二电缆圈8以及第三电缆圈9均与控制装置连接；5)在控制装置上，分别设定第一电缆圈7、第二电缆圈8以及第三电缆圈9的加热工艺程序；6)控制装置根据加热工艺程序以及第一控温偶4、第二控温偶5以及第三控温偶6反馈的温度信息，分别控制第一电缆圈7、第二电缆圈8以及第三电缆圈9对第一金属段1、第二金属段2以及焊缝3进行感应加热。

采用本发明的焊接式转子的热处理方法，控制装置根据加热工艺程序以及第一控温偶4、第二控温偶5和第三控温偶6反馈的温度信息，分别控制第一电缆圈7、第二电缆圈8以及第三电缆圈9对第一金属段1、第二金属段2以及焊缝3进行感应加热，实现分段控温，进而完成对焊接式转子的热处理工作。和现有技术对比，本发明的焊接式转子的热处理方法，可实现分段控温，大大的减少了工装的使用，明显减少能耗；且电缆圈安装方便，温度场均匀，加热质量稳定，能够确保异种钢焊接式转子的局部去应力质量的可靠性。

优选地，第二金属段2包括上段210和下段220，下段220包括变径段221，步骤2)还包括：第二控温偶5设置在上段210上，在下段220上设置第四控温偶10；步骤3)还包括：第二电缆圈8绕设在上段210上，在下段220上绕设第四电缆圈11；步骤4)还包括：将第四控温偶10和第四电缆圈11与控制装置连接；步骤5)还包括：在控制装置上，设定第四电缆圈11的加热工艺程序；步骤6)还包括：控制装置根据加热工艺程序以及第二控温偶5反馈的温度信息，控制第二电缆圈8对上段210进行感应加热；控制装置根据加热工艺程序以及第四控温偶10反馈的温度信息，控制第四电缆圈11对下段220进行感应加热。

在本实施例中，由于下段220上存在变径段221，导致上段210和下段220的热处理工艺不同，因此，对上段210和下段220也实行分段控温，分别进行热处理，提升了热处理的效果。

在本实施例中，根据大型异种钢焊接式转子的产品外形特点以及第一金属段1和第二金属段2的原始性能热处理的回火温度，制定分段控温温度，进行加热功率计算，确定电缆圈的数量、规格，再确定电缆圈的匝数、匝间距以及控温偶、观察偶等温度场监测点；

具体的，本实施例中的第一电缆圈7的电缆长度为53m，匝数为8；第二电缆圈8的电缆长度为20m，匝数为3；第三电缆圈9的电缆长度为30m，匝数为5；第四电缆圈11的电缆长度为40m，匝数为6；第一电缆圈7、第二电缆圈8、第三电缆圈9以及第四电缆圈11之间的间距均大于100mm。

在本实施例中，第一金属段1和第二金属段2的去应力温度范围T1(600-750)℃和T2(500-680)℃，根据加热区域和经验安全系数计算得总共功率，从而确定控温通道所用数量。

因此，本实施例中的步骤4)还包括：第一电缆圈7、第二电缆圈8、第三电缆圈9以及第四电缆圈11分别与控制装置上的第一控温通道、第二控温通道、第三控温通道以及第四控温通道连接，在第一控温通道、第二控温通道、第三控温通道以及第四控温通道上分别设置第一金属段1、上段210、焊缝3以及下段220的控温工艺参数；步骤5)还包括：加热工艺程序读取并执行第一金属段1、上段210、焊缝3以及下段220的控温工艺参数。

具体的，第一金属段1的控温工艺参数包括：去应力温度T1＝600-750℃，温升速率≤20℃/h，降温速率≤20℃/h；上段210的控温工艺参数包括：去应力温度T2＝500-680℃，温升速率≤20℃/h，降温速率≤20℃/h；焊缝3的控温工艺参数包括：去应力温度T1＝600-750℃，温升速率≤20℃/h，降温速率≤20℃/h；下段220的控温工艺参数包括：去应力温度T2＝500-680℃，温升速率≤20℃/h，降温速率≤20℃/h。

本实施例中的电缆规格、匝数、执行工艺以及控温偶对照表如下：

	第一电缆圈7	第二电缆圈8	第三电缆圈9	第四电缆圈11
					电缆规格	53m	20m	30m	40m
匝数	8	3	5	6
					控温偶	第一控温偶4	第二控温偶5	第三控温偶6	第四控温偶10
执行工艺	T1、≤20℃/h	T2℃、≤20℃/h	T1、≤20℃/h	T2、≤20℃/h

在本实施例中，根据焊接式转子外形尺寸和对应的电缆圈规格去确定每组电缆圈的匝数以及匝间距，在该阶段要确认是否会有阻抗过高问题，以免无效加热。根据材料的不同，对应不同控温通道，执行不同的控温工艺，低温工艺段在下，高温工艺段在上。在执行过程中，要保证电缆圈的间距合理以防止高温段电缆圈对低温段电缆圈的影响。本实施例中的焊缝3的控温工艺参数需要结合焊接工艺评定，并兼顾两种第一金属段1和第二金属段2的强度下降量。

在本实施例中，合理选择每组电缆圈的控温偶位置，焊缝3处的控温偶在焊缝3上，其他地方对应电缆圈的控温偶位置设置在可预测的温度最高点。为保证温度的均匀性，每组电缆圈设置至少两个控温偶进行控温，各个控温偶沿焊接式转子的圆周向呈180°水平分布，或3个控温偶呈120°分布。

具体的，本实施例中的步骤2)还包括：沿焊接式转子的转轴，将两个第一控温偶4相对设置在第一金属段1，将两个第二控温偶5相对设置在上段210上，将两个第三控温偶6相对设置在焊缝3上，将两个第四控温偶10相对设置在下段220上。

更具体的，为了实现对温度更加精确的监控，本实施例中的焊接式转子还包括凹槽12，焊缝3位于凹槽12中，步骤2)还包括：在第一金属段1、上段210、凹槽12的上端面以及下段220上分别设置第一观察偶13、第二观察偶14、第三观察偶15以及第四观察偶16。

本实施例中的第一观察偶13位于第一控温偶4的下方，第二观察偶14设置在凹槽12的下端面，第四观察偶16设置在变径段221上，保证了观察偶探测到的温度区域更加全面。

本实施例中的焊接式转子的热处理方法更具体的包括还以下步骤：1)根据原材料信息制定分段式热处理工艺；2)根据焊接式转子的形状、尺寸以及分段式热处理工艺的控温工艺温度确定加热区域，通过比热容法和安全运行系数计算所需加热功率，确认电缆圈规格和数量；3)在焊接式转子的外表面绕保温材料，要求周向上厚度均匀，不允许有凸起或凹坑；4)确定焊接式转子的控温点，点焊控温偶以及相应的备用偶和观察偶；5)对应不同材料分别绕电缆圈，注意两组电缆圈的间隔一般在100mm以上，合理分布匝间距避免阻抗过高；6)每个控温通道对应不同材料设置不同控温工艺参数；7)启动控制装置执行预设程序，程序执行结束后拆除电缆圈以及保温材料。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种焊接式转子的热处理方法，所述焊接式转子包括沿轴向分布的第一金属段和第二金属段，所述第一金属段和第二金属段之间形成焊缝，其特征在于，所述热处理方法包括以下步骤：

1)在所述第一金属段、第二金属段和焊缝上均设置保温层；

2)在所述第一金属段、第二金属段以及焊缝上分别设置第一控温偶、第二控温偶以及第三控温偶；

3)在所述第一金属段、第二金属段以及焊缝上分别绕设第一电缆圈、第二电缆圈以及第三电缆圈；

4)将第一控温偶、第二控温偶、第三控温偶、第一电缆圈、第二电缆圈以及第三电缆圈均与控制装置连接；

5)在所述控制装置上，分别设定第一电缆圈、第二电缆圈以及第三电缆圈的加热工艺程序；

6)所述控制装置根据所述加热工艺程序以及第一控温偶、第二控温偶和第三控温偶反馈的温度信息，分别控制第一电缆圈、第二电缆圈以及第三电缆圈对第一金属段、第二金属段以及焊缝进行感应加热。

2.根据权利要求1所述的焊接式转子的热处理方法，所述第二金属段包括上段和下段，所述下段包括变径段，其特征在于，所述步骤2)还包括：所述第二控温偶设置在所述上段上，在所述下段上设置第四控温偶；所述步骤3)还包括：所述第二电缆圈绕设在所述上段上，在所述下段上绕设第四电缆圈；所述步骤4)还包括：将所述第四控温偶和第四电缆圈与控制装置连接；所述步骤5)还包括：在所述控制装置上，设定第四电缆圈的加热工艺程序；所述步骤6)还包括：所述控制装置根据所述加热工艺程序以及第二控温偶反馈的温度信息，控制第二电缆圈对上段进行感应加热；所述控制装置根据所述加热工艺程序以及第四控温偶反馈的温度信息，控制第四电缆圈对下段进行感应加热。

3.根据权利要求2所述的焊接式转子的热处理方法，其特征在于：所述第一电缆圈的电缆长度为53m，匝数为8；所述第二电缆圈的电缆长度为20m，匝数为3；所述第三电缆圈的电缆长度为30m，匝数为5；所述第四电缆圈的电缆长度为40m，匝数为6；所述第一电缆圈、第二电缆圈、第三电缆圈以及第四电缆圈之间的间距均大于100mm。

4.根据权利要求2所述的焊接式转子的热处理方法，其特征在于，所述步骤4)还包括：所述第一电缆圈、第二电缆圈、第三电缆圈以及第四电缆圈分别与所述控制装置上的第一控温通道、第二控温通道、第三控温通道以及第四控温通道连接，在所述第一控温通道、第二控温通道、第三控温通道以及第四控温通道上分别设置第一金属段、上段、焊缝以及下段的控温工艺参数；所述步骤5)还包括：所述加热工艺程序读取并执行所述第一金属段、上段、焊缝以及下段的控温工艺参数。

5.根据权利要求4所述的焊接式转子的热处理方法，其特征在于，所述第一金属段的控温工艺参数包括：去应力温度T1＝600-750℃，温升速率≤20℃/h，降温速率≤20℃/h；所述上段的控温工艺参数包括：去应力温度T2＝500-680℃，温升速率≤20℃/h，降温速率≤20℃/h；所述焊缝的控温工艺参数包括：去应力温度T1＝600-750℃，温升速率≤20℃/h，降温速率≤20℃/h；所述下段的控温工艺参数包括：去应力温度T2＝500-680℃，温升速率≤20℃/h，降温速率≤20℃/h。

6.根据权利要求2所述的焊接式转子的热处理方法，其特征在于，所述步骤2)还包括：沿所述焊接式转子的转轴，将两个所述第一控温偶相对设置在第一金属段，将两个所述第二控温偶相对设置在上段上，将两个所述第三控温偶相对设置在焊缝上，将两个所述第四控温偶相对设置在下段上。

7.根据权利要求2所述的焊接式转子的热处理方法，其特征在于，所述焊接式转子还包括凹槽，所述焊缝位于所述凹槽中，所述步骤2)还包括：在所述第一金属段、上段、凹槽的上端面以及下段上分别设置第一观察偶、第二观察偶、第三观察偶以及第四观察偶。

8.根据权利要求7所述的焊接式转子的热处理方法，其特征在于：所述第一观察偶位于所述第一控温偶的下方，所述第二观察偶设置在所述凹槽的下端面，所述第四观察偶设置在所述变径段上。

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