发电机护环钢热锻技术.pdf

本发明公开的是发电机护环钢的热锻技术，旨在解决现有工艺中钢锭开裂的问题。本发明采用的方法是在钢锭热锻前，在其表面浇注一层高塑性碳素钢包裹层，经加热、拔长、镦粗热锻工序后再将钢锭上的包裹料去掉，以获得所需护环热锻毛坯。采用本发明，低塑性的钢锭包裹在一层高塑性的普通碳素钢内，使锻坯在三向压应力状态下变形，从而提高了锻坯的塑性，防止裂纹产生。由于在热锻过程中增强了塑性，防止了裂纹产生，进而避免了因反复清除裂纹而减少坯料体积，节约了材料，降低了生产成本，提高了成品率，推动了1Mn18Cr18N作为发电机护环这一技术的发展。

1、  发电机护环钢热锻技术，其特征在于：低塑性的钢锭热锻前，在其表面浇注一层高塑性碳素钢包裹层，使坯料在三向压应力状态下变形，提高坯料塑性，防止裂纹产生，热锻后再将钢锭上的包裹料去掉。

2、  根据权利要求1所述的发电机护环钢热锻技术，其特征在于：包裹后的钢锭加热到1200℃±10℃保温出炉，在水压机上锻造。

3、  根据权利要求1或2所述的发电机护环钢热锻技术，其特征在于：所述坯料加热后锻造前将所述包裹层迅速水冷却至900～1000℃。

4、  根据权利要求1或2所述的发电机护环钢热锻技术，其特征在于：所述钢锭为空心钢锭，包裹料浇注在空心钢锭的外表面和内孔，热锻后在漏盘上漏掉内孔中的包裹料，然后冷却再去掉外层包裹料，得到所需护环热锻毛坯。

5、  根据权利要求1或2所述的发电机护环钢热锻技术，其特征在于：所述钢锭为实心钢锭，包裹料浇注在实心钢锭的外表面，加热出炉后进行热锻，冷却后再去掉外层包裹料，得到所需护环热锻毛坯。

6、  根据权利要求1或2所述的发电机护环钢热锻技术，其特征在于：所述包裹层高塑性碳素钢选用45钢。

7、  根据权利要求1或2所述的发电机护环钢热锻技术，其特征在于：包裹层厚度为60mm。

发电机护环钢热锻技术
                        技术领域
本发明属于锻造领域，是一种针对热塑性差的合金钢材料的锻造技术，这些材料包括1Mn18Cr18N、Cr12、高碳高合金钢等，进一步讲是对作为发电机护环的合金材料——1Mn18Cr18N钢的热锻技术。
                       背景技术
1Mn18Cr18N发电机护环在生产过程中执行JB/T7030-2002标准。1Mn18Cr18N又称双十八钢、护环钢，因这种材料具有很高的抗应力腐蚀性能，逐渐被用于发电机护环的制作。
目前，该护环的制造是采用电渣重熔锭。首先，钢锭坯料必须经过热锻，该工序是在水压机上完成。采用常规的锻造方法是：下料—镦粗—冲孔—预扩孔—马杠拔长—略扩孔—平整。然而该工艺很难达到预定目的，主要难点是该材料热塑性特别差，经水压机一压就开始出现裂纹，随着进一步的变形，裂纹迅速发展，这样就必须冷却下来进行电弧气刨，反复数次，层层剥皮，清除裂纹。由此使坯料体积减少了，只能做小于原先设定级数的护环，浪费了大量人力物力，而且成品率极低，成品成本高，严重阻碍了1Mn18Cr18N作为发电机护环地推广应用。
                      发明内容
本发明针对热塑性特别差(即可锻性差)的材质而提出的锻造方法，如1Mn18Cr18N、Cr12、高碳高合金钢等的热锻。本发明主要解决这些材质在热锻过程中出现裂纹，从而导致坯料损耗、成品率低、产品成本高等问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种发电机护环钢热锻技术，其特征在于：低塑性的钢锭热锻前，在其表面浇注一层高塑性碳素钢包裹层，使坯料在三向压应力状态下变形，提高坯料塑性，防止裂纹产生，热锻后再将钢锭上的包裹料去掉。
包裹后的钢锭加热到1200℃±10℃保温出炉，在水压机上锻造。
所述钢锭加热后锻造前迅速将所述包裹层水冷却至900～1000℃。
所述钢锭为空心钢锭，包裹料浇注在空心钢锭的外表面和内孔，热锻成型后在漏盘上漏掉内孔中的包裹料，然后冷却再去掉外层包裹料，得到所需护环热锻毛坯。
所述钢锭为实心钢锭，包裹料浇注在实心钢锭的外表面，加热出炉后进行热锻，冷却后再去掉外层包裹料，得到所需护环热锻毛坯。
所述包裹层高塑性碳素钢选用普通45钢。
所述包裹层厚度为60mm。
本发明的优点在于：
本发明采用热锻前在钢锭上包裹高塑性碳素钢的方法，解决了现有1Mn18Cr18N护环钢热锻工艺中水压机直接压钢锭而出现裂纹的问题。低塑性的钢锭包裹在一层高塑性的普通碳素钢内，使锻坯在三向压应力状态下变形，从而提高了锻坯的塑性；另外1Mn18Cr18N这种材质锻造温度范围窄(1200℃～900℃)，由于有了外包裹层，锻坯冷却速度慢(特别是棱角处)，这样也提高了塑性，防止裂纹产生。由于在热锻过程中增强了塑性，防止了裂纹产生，进而避免了因反复清除裂纹而减少坯料体积，节约了材料，降低了生产成本，提高了成品率，推动了1Mn18Cr18N作为发电机护环这一技术的发展。
                      附图说明
图1为护环锻件图
图2为浇注包裹层示意图
图3水压机滚锻钢锭外园(拔长)示意图
图4为漏掉空心钢锭内孔包裹料的示意图
                   具体实施方式
本发明的创新点在于把低塑性的材质外包裹一层高塑性的普通碳素钢来进行热锻，由此提高了1Mn18Cr18N护环的塑性，防止裂纹产生。由于此锻造技术涉及到电渣重熔的炼钢技术问题，故以下分两种方案来选择性实施。即供料为空心钢锭和实心钢锭。其工艺有所区别，针对上述两种方案给出以下两个实施例：
实施例1
一、钢锭在电渣重熔时就作成与热锻毛坯尺寸略大的空心钢锭1，如图1所示。经立车剥皮加工后正好是热锻毛坯尺寸。剥皮加工主要目的是去掉钢锭表面和内孔的裂纹、重皮等缺陷。如果空心钢锭表面质量符合要求，可省掉该步骤，也可用砂轮清除表面缺陷。
二、在空心钢锭1表面和内孔浇注一层高塑性普通碳素钢(45钢，或类似其他碳素钢)的包裹层2，如图2所示。厚度可采用60mm左右(可根据生产过程中灵活掌握)各边均匀，并测量外径Φ3和高度H2。
三、将包裹好的钢锭加热至1200℃，经保温出炉，坯料3放在水压机上，立即用两支喷水管将外径包裹层冷却至900～1000℃(其目的在于提高外表包裹层的变形抗力，使其略大于内部坯料的变形抗力，使整个锻造过程包裹层都紧紧箍在钢锭上，起到提高塑性的目的)开始锻造，在水压机上拉动走台，滚锻外园(即拔长)如图3所示，控制高径比在2.5左右；镦粗，高度＝外径。这样拔长镦粗反复2～3遍(反复次数以达到锻比为准)最后一次使锻件外形尺寸达到锻造前包裹钢锭外形尺寸，即Φ3和H2。
四、在漏盘4上漏掉内孔包裹料(如图4所示)，锻造完毕。锻件空冷或水冷。在粗加工时将外包裹料用立车车去(或用气割、电弧气刨)最后得到所需要的护环热锻毛坯。
实施例2
如果电渣重熔作成空心钢锭有困难，可采用以下方案；
一、对实心钢锭进行表面处理——剥皮、去掉缺陷，同时去掉钢锭上下端部(下料)。
二、将下的料用浇注法把坯料包裹在一层等厚度的高塑性普通碳素钢(45钢，或类似其他碳素钢)内，厚度S≈60mm，方法同空心锭。
三、将包裹的坯料加热至锻造温度1200℃，出炉，吊放在水压机上用两支喷水管分别冷却两端面包裹层至900～1000℃。然后进行镦粗——冲孔——预扩孔——马杠当芯棒拔长——略扩孔抽出马杠——平整端部出成品(这些锻造工艺参数与常规锻造相同)。尺寸控制：内孔无包裹料，直接测量达到锻件内孔尺寸；高度：锻件高度加上两倍包裹厚度(上下端面)，多余料留在外径(无须控制)，成品空冷或水冷，在立车上将外包裹削去(或用气割、电弧气刨)，得到所需要的护环热锻毛坯。
本发明所称1Mn18Cr18N钢的技术标准见JB/T7030-2002标准。
本发明采用的包裹锻造法的宗旨是低塑性的钢锭包裹在一层高塑性的普通碳素钢内，使锻坯在三向压应力状态下变形，从而提高了锻坯的塑性；另外1Mn18Cr18N这种材质锻造温度范围窄(1200℃～900℃)，由于有了外包裹层，坯料冷却速度慢(特别是棱角处)，这样也提高了塑性，防止裂纹产生。
本发明不仅适用于作为发电机护环的1Mn18Cr18N钢的热锻，也适用于其他热塑性差，而又比较贵重的合金材料的热锻，如Cr12、高碳高合金钢等。