三峡支承杆锻造工艺流程.doc
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三峡支承杆锻造工艺流程.doc
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1.锻造工艺流程
50吨电炉初炼——LF精炼——VCD——LF加热——VC——热送——钢锭Ⅰ火加热——压钳口——Ⅱ火加热——镦粗+WHF法拨长——Ⅲ火加热——镦粗+WHF法拨长——出成品——两次正火、回火处理——检验。
2.采取的主要工艺措施
1)化学成分控制
要求材料中的Cr、Ni、Mo等元素按中上限控制。
严格控制S、P等元素的含量,要求成品中S≤0.005%P≤0.015%,力争更低。
2)采用VCD工艺,保证超声波探伤和纯净度要求
小齿轮轴钢水纯净度、超声波探伤要求均很高。
为保证钢水纯净度和超声波探伤能达到要求,需采用VCD冶炼技术。
该工艺要求钢中的硅含量≤0.1%。
3)加入适量Nb元素以细化晶粒
采用VCD工艺时,材料晶粒粗化倾向也随之增大,小齿轮轴晶粒度则难以保证。
微合金元素Nb、Ti、V等,都可以通过在钢中形成析出相对晶界钉扎来抑制晶粒长大,其中Nb的作用最为明显。
因此,我们准备在三峡升船机17Cr2Ni2Mo试制小齿轮轴中增加0.03%~0.05%Nb来提高经VCD处理的17Cr2Ni2Mo钢水的晶粒粗化温度,从而保证小齿轮轴晶粒度的要求。
4)两次镦拨工艺
为了满足锻比大于5的要求,同时也为了保充分锻透,锻造拟采用WHF法两次镦拨工艺。
4.冶炼工艺
1)50吨电炉初炼
a)配碳量:
1.00~1.20%,配入活性石灰不小于3t;
b)成分控制:
C:
0.06%~0.14%(包括合金带入的碳),Si:
≤0.10%,Mn:
0.40~0.50%,P:
≤0.005%,Cr:
1.60~1.80%,Mo:
0.30~0.35%,Ni:
1.50~1.70%,Cu:
≤0.20%
c)Mn-Fe、Cr-Fe在炉后不记烧损按下限随钢流加入;严禁加入硅铁及Si-Mn合金;
d)出钢温度:
1650~1680℃;
e)出钢前10分钟通知铸锭置换氩气。
出钢时氩气压力≥3~5kg;
f)采用留钢留渣操作,出钢量按计划控制;
g)出钢时随钢流加入活性石灰200-300Kg。
2)LF精炼
a)成分控制:
C:
0.14~0.19%,Si:
≤0.10%,Mn:
0.40~0.50%,S:
≤0.005%,S争取≤0.003%,Cr:
1.60~1.80%,Ni:
1.50~1.70%,Mo:
0.30~0.35%,Nb按0.05%加入。
b)50吨电炉出完钢到LF炉钢包车上后,由铸锭和炼钢操作工共同进行氩气置换;
c)进入加热工位送电,加石灰和萤石造渣,石灰:
萤石=4:
1,石灰和萤石分批加入。
第一批渣料加入完毕,提温化渣,加扩散脱氧剂,待温度达到1580℃取样作全分析;补加第二批渣料,升温化渣,并根据化学分析调整合金成分,温度达到1600℃时合金必须调整完毕。
扩散脱氧剂C粉和Si-Fe粉要分批加入,碳粉用量2~4kg/t钢水,Si-Fe粉用量1~1.5kg/t钢水,尽可能多用碳粉。
在精炼后期炉内要保持微正压,不断补加扩散脱氧剂,保持还原气氛;
d)在精炼过程中,要时刻观察氩气情况,适时调整氩气压力和流量,LF精炼前期Ar气流量可大一些,控制在40~80L/min;后期保温期可小些,控制在30~60L/min,以不裸露钢水面为宜;
e)精炼包内渣层厚度必须控制到200-300mm厚,并保持渣子有良好的流动性;
f)精炼时间大于90分钟以上,合金加完后要求在送电情况下精炼白渣保持时间≥20分钟;
g)原则上调完合金后不允许再加渣料,只许加入扩散脱氧剂。
如果需补加渣料,加完后白渣保持时间≥20分钟;
h)LF出钢前取样分析,争取渣中FeO<0.5%;[S]≤0.005%(S争取≤0.003%)方允许出钢;
i)出钢温度:
1650~1660℃。
Nb按0.05%加入;
j)回LF加热,不允许加入渣料,可加入少量扩散脱氧剂,加热温度1630~1640℃。
3)VCD处理
a)VCD时根据点测温度决定处理时间,VCD处理时间≥25分钟;
b)VCD前期Ar气流量控制在20~70L/min,后期控制在70~130L/min;
c)VCD结束后回LF加热。
4)浇注
a)准备钢包时,钢包内钢渣必须清理干净;
b)中间包采用60t塞杆吹氩中间包,按Ⅰ类钢准备。
用优质塞头,高铝硅线石袖砖。
中间包烘烤必须良好;
c)真空度≤0.5乇,中间包才能开浇;中间包开浇温度1580~1590℃。
中间包注满立即测温,若温度低于开浇温度,立即开浇;若高于开浇温度,应吹氩到开浇温度后开浇;
d)锭模及底盘使用前必须打磨见光,浇前保证模温40~120℃;
e)浇注总时间控制在15~22分钟;
f)浇注结束后,不需移开真空大盖,破空后30秒内加入富士科发热剂(2kg/t钢水)。
加入完毕;待移开大盖后2分钟内通过筛网加入4~6袋炭化稻壳保温;
g)铸锭车间必须对塞头、塞杆、滑板及吹氩管路仔细检查,确保钢包打得开关得住;
h)钢锭热送时间为14~15h。
5.锻造工艺
1)支撑杆锻件图(见图1-1)
IIIIII
F820±17
(F770)
F530±17
(F480)
F530±17
(F480)
5380
(5376)
680±20
(560)
490
(200+285)
3730±20
(200+6221)
图1-1锻件图
2)旋转锁定螺杆锻件图(见图1-2)
F1580±15
(F1535)
2660±25
(2385+200)
图1-2锻件图
3)钢锭
工件1拟采用18T钢锭,锻比要求大于5。
工件2直径较大(锻件直径达φ1580),锻比要求大于5,并且,VCD工艺也要求采用大钢锭,57T钢锭属短粗型钢锭,质量较好,两次镦拨可满足锻比要求,
综合考虑,本次生产拟采用57T钢锭。
附42CrMo4V钢工艺控制要点
1、工艺流程
电弧炉EBT LF精炼VD真空脱气模铸钢锭退火、热送或缓冷精整修磨
2、EBT初炼
①配料要求
配C量0.60-1.00%,P≤0.040%,必须加强对残余元素的控制,根据炉料结构合理搭配确保出钢量。
②出钢要求
a)C0.08-0.25%,P≤0.008%,温度1640-1660℃,合理配加合金,确保到LF成分满足以下要求:
C:
0.30-0.38%,Si:
0.10-0.25%,Mn:
0.55-0.75%,Cr:
0.80-1.00%,Mo:
0.12-0.17%。
b)出钢物料加入顺序:
出钢20%先加少部分增碳剂预脱氧,再加入脱氧剂及合金,出钢40%加入剩余增碳剂,出钢70%加渣料。
c)采用留钢留渣操作,严禁出钢下渣。
3、LF精炼
①钢包车到LF工位,先喂Al线再通电,适时调渣,总渣量控制在2.5%左右。
②送电化渣后采用FeSi粉、SiC和C粉进行扩散脱氧,根据钢液含氧量调整脱氧剂用量,确保10分钟内白渣并且炉渣流动性良好,此后少量多次加入脱氧剂,保持还原气氛,确保白渣时间大于30分钟。
③精炼过程中适时观察氩气搅拌情况,及时调整氩气流量和压力,避免钢液裸露。
④测温≥1570℃,取样做全分析,根据分析情况调整成分。
⑤根据取样成分补喂铝线确保成品铝在0.010-0.015%,同时适量补喂入Ca-Si线。
⑥加强生产组织,确保LF冶炼时间不低于45分钟。
4、VD炉
①在真空度67Pa以下保压时间≥15min,脱气总时间≥25min。
②适时观察氩气搅拌情况,严禁无氩气抽真空。
③真空处理结束,打开真空盖,取样分析并测温。
④保持软吹时间≥10min。
⑤吊包浇注,吊包温度1548℃—1558℃,根据锭型大小、钢包情况酌情调整,吊包前加入三袋炭化稻壳保温。
5、浇注
①出钢时,浇钢工必须到VD炉前了解钢液温度、钢种、和其它相关情况,在炉前操作完毕,软吹氩时间≥10分钟,温度符合即可吊包,前往浇注区。
②将钢包吊置预先放置的引流锭模上方接通氩气管,放掉引流砂和200—300kg钢水,做好水口预热工作,然后关闭滑板,同时打开氩气。
③引流后应迅速吊钢包至浇口上方开浇,钢包下水口与浇口距离150—200mm,采用氩气保护浇注或石蜡草圈保护浇注。
(均需提前安装)
④开浇时要求开流适中,跟流及时,根据液面上升情况调整控制好浇注速度。
做到不喷溅、不翻腾、保护渣全面覆盖液面,同盘锭模内钢水液面无高低,平稳上升。
⑤模内钢液面上升至帽口线(锭肩处)下方要减流,以防帽口线处飞边过厚造成横裂纹,液面进入帽口后应逐步减流、中长流补注,钢液面进入帽口高度达三分之二时加入发热剂,液面到帽口上沿加保温剂。
⑥第一盘浇注结束后取成品样,水口结瘤应小心打掉,关闭水口时可试用不关死方法,但要在第二盘水口上方采取防范措施,不让滴漏钢水进入中注管。
⑦第二盘浇钢前处理掉水口结瘤。
4)锻造工艺
我公司拥有的8000吨水压机,引进WHF锻造法,主要采用1200mm宽砧(52吨及以下钢锭)和1500mm宽砧(53吨及以上钢锭)。
在轴类、饼类及模块类锻件锻造中得到了广泛的应用,也积累了大量的工艺和操作经验。
实践证明,WHF锻造法对钢锭的锻透效果好,操作相对容易掌握,是大型水压机的最佳选择。
适当延长钢锭保温时间,使其加热更加均匀(加热工艺见图2-1、2-2),用1500mm宽砧,采用WHF法两次镦拨(工艺参数见表1-1、1-2),严格控制进砧量和压下量等工艺参数,保证内部缺陷充分焊合;严格控制终锻温度,以保证晶粒细化。
图2-118T钢锭加热工艺曲线(支撑杆)图2-257T钢锭加热工艺曲线(旋转锁定螺杆)
表1-1锻造变形工艺(支撑杆)
火次
温度℃
操作说明
变形过程
1.
1220
~
800
冒口压墩粗把,
漏盘墩粗至Ф1400
ⅠⅡⅢ
2106502150
820八方
FM法连续拔长程序
趟数
翻转
压下后
趟数
翻转
压下后
1
0°
1210
5
180°
1020
2
180°
1070
6
90°
1070×1080
3
90°
1300
7
90°
950
4
180°
1150
8
90°
1000×1010
2.
~
3
1230
~
750
用650上平砧,下转台按程序拔长8趟,拔820八方,分料,拔长,整形,成形
火次
温度℃
操作说明
变形过程
1.
2.
~
3
1220
~
800
1230
~
750
冒口压墩粗把,
漏盘墩粗至Ф2000
拔1600八方
漏盘墩粗至Ф2000
拔1580八方
滚圆,整形,成形
ⅠⅡⅢ
表1-2锻造变形工艺(旋转锁定螺杆)
5)锻后热处理工艺
锻后热装炉进行采用两次正火处理为细化晶粒。
在锻后表面空冷到500~550℃,然后装入600~650℃的热处理炉中待料,在热处理炉装满后,开始执行锻后热处理工艺。
大锻件的锻后热处理工艺极为重要,往往决定一个大锻件制造的成败。
齿轮轴锻件采取1次高温正火、1次正常正火、2次过冷处理和扩氢退火等组成的锻后热处理
工艺(见图3-1-1、3-1-2;图3-2-1、3-2-2)。
图3-1-1
图3-1-2
图3-2-1
图3-2-2
锻后热处理工艺需达到以下目的:
①调整和改善大锻件在锻造过程中所形成的过热和粗大组织,降低大锻件内部化学成分与金相组织的不均匀性,细化钢的奥氏体晶粒;提高锻件的超声波探伤性能,消除草状波。
②防止和消除白点、氢脆等氢致缺陷。
锻后晶粒度为7级。
6.检验
1)成品化学成分及气体含量
2)非金属夹杂物及晶粒度
3)超声波探伤
超声波探伤按JB/T5000.15-1998标准Ⅲ级执行,毛坯状态超声波探伤未发现有超标缺陷存在。
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