1、发电机转子锻件发电机转子锻件工艺分析 一、 讨论题目及技术要求1. 题目：发电机转子锻件锻造工艺锻件尺寸及基本要求如下图所示：2.锻件技术要求转子在工作时承受高速旋转（3000r/min）所产生的巨大离心力，同时还承受扭转和弯曲的应力。因此，要求其强度高、韧性好、组织性能均匀、残余应力小等。为保证上述性能要求，一般转子用材料为：34CrMo1A,34CrNi1A,34CrNi2A,34CrNi3A,25CrNiMoV,33CrNi4Mov等，本锻件所选用的材料为30Cr1Mo1V。3.转子用钢锭内部质量要求随着大型发电机单机容量的不断增大，转子锻件也相应朝着大型化发展，为了保证锻件质量，钢锭的
2、尺寸也趋于大型化，而钢锭的材料利用率却只有4860。从国外电站事故的分析中可以看出，转子断裂的原因除了应力集中、转子中心区横向塑性低和脆性转变温度较高外，主要是转子中还存在着大量的夹杂物和疏松等冶金缺陷，甚至有些还存在白点。因此，钢锭在冶炼是采用先进的工艺方法，严格控制硫磷和其他有害元素的含量。硫、磷含量应控制在0.010.015以下，钢中氢气含量应低于2 /100g。浇筑也应采用真空或其他先进方法，以降低有害气体含量，减少疏松程度。4.转子锻件的生产流程为了能使转子达到技术标准中的各项规定，在转子的生产过程的每一环节，都应有严格的技术规范和检测措施，用以保证转子锻件的质量。转子锻件的生产流程
3、如下：冶炼铸锭加热锻造第一次热处理（锻后冷却及锻件热处理）锻件外观检查切取低倍试片毛坯超声探伤锻件初加工超声波探伤加工热处理吊卡头第二次热处理（调质）切取性能试样、钻中心孔检查内孔质量超声波探伤外观尺寸检查合格件交付。二、 发电机转子锻件生产流程1. 钢锭的选型1）冶炼方法 钢锭中的主要有害元素是硫、磷、氢。所以，冶炼工艺的的主要任务是，保证钢液的化学成分符合钢种的要求，提高钢液纯净度或最大程度地减少硫、磷、非金属夹杂物及气体的含量。发电机转子锻件所用的钢锭，主要是用双联法冶炼，即先将原料在碱性平炉中冶炼，去除硫、磷夹杂元素，其优点是对炉料要求不高，然后再将半成品钢液转入酸性平炉中精炼。这种冶
4、炼方法的主要优点是，碱性炉渣可以去除大量的硫、磷元素。氢在碱性炉渣中的溶解度和扩散能力较大，因此碱性平炉钢液中含量高达6 8ppm。钢中非金属夹杂物主要是氧化物和硫化物。酸性平炉是用酸性炉渣炼钢，应先进行精炼，氢在酸性炉渣中得溶解度和扩散能力较小，钢中的非金属夹杂物主要是硅酸盐，且呈球状分布。钢锭用真空浇注法浇注。 2）锭型及钢锭规格尺寸坯料质量计算 钢锭的利用率 式中 切头质量 式中 D1.260m 钢锭质量 代入数值，算得 由锻压手册查得，应选用重量为140t的钢锭，钢锭的规格及具体尺寸如下图所示钢锭图示钢锭尺寸钢锭总重量/t金属重量分配/Kg 钢锭尺寸/mm冒口锭身底部140301001
5、068203080194922072314207915566656461321336121442653822.钢锭加热规范根据材料特性查手册确定始锻温度为1250、终锻温度为800。坯料是从炼钢车间铸锭脱模后直接送到锻压车间的热锭，表面温度较高，处于良好的塑性状态，温度应力小，装炉温度不受限制，入炉后便可以较大的加热速度进行加热。选用的加热设备及说明如下表：加热设备坯料尺寸形状钢锭批量单件小批车底炉适用的工艺范围大型自由锻特点炉底可进出运动，装出料方便由于热钢锭表面温度一般不低于600），可确定装料炉温为1200，由材料特性得最高加热温度为1250，终锻温度为750。由锻压手册查得加热速度 加
6、热时间 保温时间 锻件加热曲线3.锻造工艺1）确定锻造方法锻件尺寸愈大钢锭中的，冶金缺陷愈严重，锻造改善缺陷愈困难。因此，为生产出质量合格的大型锻件，就应根据锻件组织性能的具体要求，正确选用恰当的变形工艺，通过选择工具结构，改进操作方法，以及利用坯料不均匀的温度场和应力场等，是坯料锻透，内部空洞类缺陷得到焊合，从而达到改善锻件的内部质量和提高锻件力学性能的目的。提高大型锻件质量的实践证明，拔长和镦粗是两个最基本也是最重要的变形工步。在改进钢锭变形的新工艺方法中，应始终以这两种变形工步为基础，改变变形钢锭的受力状态。锻造发电子转子锻件选用JTS锻造法，亦称为中心压实法、表面降温锻造法、硬壳锻造法
7、。工艺特点是：将钢锭倒棱后，锻成边长一定的方截面坯，然后加热到12201250（始锻温度）保温后，从炉中取出，表面采用空冷、吹风或喷雾冷却到720750（终锻温度），钢锭表面形成一层“硬壳”，温度低、抗力大、不易变形；而被“硬壳”包围的心部，温度、抗力小、容易变形，因此，当对钢锭沿其轴线方向锻压时，心部处在强烈的三向压应力作用下，得到类似闭式模锻一样的强力变形，这样有利于锻合中心的孔隙缺陷，如果翻转90再压一遍，中心压实效果更佳。2）选取锻造设备采用水压机锻造时，锻件成形所需最大变形力按下式计算： 式中 P变形力（N）； P坯料与工具接触面上的平均单位流动应力（Mpa）； F坯料与工具的接触面
8、在水平方向上的投影面积（）； 平均单位流动应力p按下式计算： 式中 D,H分别为锻造终了时锻件的直径和高度； 在相应变形温度下和速度下的真实流动应力（Mpa）； 摩擦因数，热锻时取0.30.5。代入数值，算得 p=102Mpa P=8900t由锻压手册查得所选取的设备为120000kN水压机。发电机转子锻造工艺卡零件名称发电机转子钢号30Cr1Mo1V锻件重量56200kg锻件级别特钢锭重量140t设备120000kN水压机钢锭利用率51.5%锻造比4.5每钢锭制锻件1每锻件制零件13）发电机转子锻造1.冒口端压钳把至1300，温度为1250750。2. 水口端切把至1300mm,温度为125
9、0750。 3.拔长压方1800mm1800mm 采用上下宽平砧，大压下量第一遍为300mm,应取500 mm4.冒口端压钳把1350mm剁切水口冒口,温度为1250750。5.表面降温锻造 采用鼓风喷水将方坯强冷到750，在平台上用小砧按1234顺序压一趟，翻转90再顺序压一趟 ，温度为1220750。6.由四方倒八方拔长，采用上下宽平砧，压下量第一遍200，以后可适当增大 修整水口端钳把1250 mm,温度为1220750。7.坯料中间等温退火处理进行多次重结晶，以便超声波探伤检查 。8.将八方拔至1300mm 水口端压痕，压出 、 端，切除水口余料 冒口端压痕，切除冒口余料 ,温度为12
10、20750。9.拔长冒口端至800mm冒口端分段压痕，压出 、 、 、 段 修整、校直到锻件图尺寸 ，温度为1250750。4.锻件锻后热处理及冷却1）基本要求大锻件锻后冷却和热处理方式，包括锻后冷却、退火（低温退火、中间退火、完全退火、等温退火等）正火及回火，调质，还有等温冷却及起伏等温退火等。大锻件热处理通常与锻后冷却结合在一起进行。 2）热处理及冷却锻件热处理及冷却曲线 热处理工艺说明： 进行第一次过冷的目的是，使残余奥氏体迅速完全转变为贝氏体，并扩散锻件表层的氢。接着加热到650-700保温，用以减少温度应力。然后继续加热到重结晶温度约为880900，重结晶作用是细化晶粒，还可以使心部氢向表层扩散。炉冷后第二次过冷，温度降为280320，将奥氏体快速转变为细小而均匀的贝氏体，同时使表层氢向表面扩散。而后加热到630-660做长期保温，除继续使氢扩散之外，还能降低组织应力。由于这时钢具有一定塑性，可以较快冷却到400。以后因钢塑性低及接近马氏体转变温度，则应缓慢冷却到350后再出炉，出炉温度约为150。5.经检验合格，交付。参考文献：1姚泽坤. 锻造工艺学与模具设计.西北工业大学出版社2张志文. 锻造工艺学.机械工业出版社3锻压手册.机械工业出版社
