[发明专利]轮盘锻件及制造工艺

说明书

技术领域

本发明属于机械制造技术领域，涉及一种燃气轮机组关键锻件的制造方法。 

背景技术

1、目前，燃气轮机轮盘锻件采用的成分标准不同，普遍存在C、Mn、Cr、Mo等主元素成分范围较大，需要对主元素成分进行内控。 

2、传统的燃气轮机轮盘锻件采用以下生产工艺： 

(1)冶炼：EBT（电弧炉）+LF精炼+VD真空脱气，下注钢锭；

(2)锻造：自由锻压力机锻造，拔长、墩粗、出成品，总锻比大于3；

(3)预备热处理：正火+回火；

(4)性能热处理：淬火+回火处理

3、传统工艺的缺点在于：

（一）、由于传统冶炼工艺缺少电渣冶炼过程，因此难以保证钢水的纯净度、要求，通过电渣的渣洗过程可以进一步降低材料的夹杂物级别、并减少钢锭成分偏析等冶金缺陷；

（二）、 由于传统的锻造工艺缺少旋压锻造工艺，使心部变形过程中受拉应力使材料心部不易锻实， 难以保证轮盘锻件的心部探伤要求。

（三）、传统的锻后热处理由于采用一次正火处理，较为粗大且易存在混晶组织，而新工艺采用了两次正火处理不仅使成分更加均匀化消除微观偏析并进一步细化晶粒，消除混晶影响，为调质处理提供相匹配的组织准备。 

（四）、传统的调质工艺不采用水淬到室温的深冷淬火工艺，因此锻件难以淬透，因而力学性能尤其是韧脆转变温度难以满足技术要求。 

发明内容

本发明的目的是提供一种轮盘锻件及制造工艺，以解决现有技术缺少电渣冶炼过程，难以保证钢水的纯净度；缺少旋压锻造工艺，使心部变形过程中受拉应力使材料心部不易锻实，难以保证轮盘锻件的心部探伤要求。锻后热处理采用一次正火处理，较为粗大且易存在混晶组织。调质工艺不采用水淬到室温的深冷淬火工艺，因此锻件难以淬透，因而力学性能尤其是韧脆转变温度难以满足技术要求等问题。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是对锻件成分含量进行进一步优化，控制C、Mn元素含量上限，提高Ni元素含量，降低P、S有害元素含量，降低元素Si含量；增加电渣重熔工艺，通过锻后热处理采用两次正火处理；其成分含量重量百分比为： 

C：0.25%-0.28%、Mn：0.30%-0.35%、Si≤0.020%、P≤0.012%、S≤0.010%、Cr：1.45%-1.55%、Ni：2.70%-2.80%、Al：≤0.015%、Cu：≤0.20%、其余元素Fe。

其工艺步骤如下： 

电极坯冶炼：

采用电弧炉冶炼（EAF）+电炉精炼（LF）+真空脱气（VD）；

取样检验：包内取样分析化学成分，符合成分要求，VD结束温度 VD出钢温度：1550～1570℃. 气体含量H≤1.5ppm、O≤50ppm、N≤80ppm

电极坯浇注：

采用氩气保护下注；

电渣重熔冶炼：电渣重熔工艺参数为：

a、渣系：采用2元渣系，即氧化铝28％-32％，氟化钙提高68％-72％。

b、填充比：采用三相电渣炉重熔，将填充比控制在0.22-0.24之间。 

c、结晶器水温：结晶器出口水温控制在30℃-60℃之间。 

d、干燥空气全过程保护：3.7-.8m3/min,干燥空气湿度＜0.1g/m3。 

e、脱氧剂：AL粒每5分钟加一次，重量80-100g。 

钢锭退火： 680℃±10℃退火25-28小时。 

钢锭锻造：分五火锻造，具体参数如下： 

锻前加热：1240±10℃保温10-16h；

锻造温度范围：1240℃-800℃。

第一火：钢锭压钳把，滚圆，拔长至600八方，下料1250长，余料入炉； 

第二火：拔长至400八方，下料890长/件，余料入炉；

第三火：镦粗至H=330--φ670，滚锻至H=630--φ485；

第四火：旋压至H=400--φ600，滚圆；

第五火：旋压至成品尺寸：H+265--φ730

锻后热处理：

为了给性能热处理提供良好的组织保证，锻后热处理采用两次正火加扩氢退火的锻后热处理工艺，进一步达到组织成分均匀，晶粒细化效果，并消除白点隐患。

第一次正火：920±15℃，保温≥4小时，空冷； 

2、第二次正火：850-870℃，保温≥6小时，空冷；

3、扩氢退火：640-660℃，保温≥40小时；

性能热处理：