F91異徑三通鍛件的生產(chǎn)

王英麗 李玉芳 王春林

(東北特殊鋼集團北滿基地，黑龍江161041)

耐熱不銹鋼 F91異徑三通是耐高溫、高壓設(shè)備上的重要部件，工作條件苛刻，技術(shù)要求嚴格，鍛造難度較大。為此我們進行了生產(chǎn)試制，通過制定合理的工藝路線，生產(chǎn)出了合格的F91異徑三通鍛件。

1 主要技術(shù)條件

1.1 化學(xué)成分及冶煉方法

冶煉方法采用：電爐冶煉+真空精煉。化學(xué)成分應(yīng)符合表1的規(guī)定。

表1 F91熔煉化學(xué)成分(質(zhì)量分數(shù)，%)Table 1 F91 melting chemical composition (mass fraction, %)

1.2 交貨狀態(tài)

鍛件以粗加工經(jīng)整體正回火狀態(tài)交貨。力學(xué)性能要求見表2。

表2 F91正回火力學(xué)性能Table 2 F91 normalizing tempering mechanics performances

1.3 低倍檢驗

在橫截面酸浸低倍組織試片上，不得有目視可見的縮孔 、氣泡、裂紋、夾雜、翻皮及白點、晶間裂紋。低倍檢驗按GB/T226—2001標準執(zhí)行，要求達到合格級別；中心疏松、一般疏松、偏析要求達到GB226—1991標準表4中特級優(yōu)質(zhì)鋼的規(guī)定。

1.4 非金屬夾雜物

在鍛件的帽口端取樣，按GB/T10561—2005進行檢驗，合格級別為：A≤2.5級、B≤2.5級、C≤2.5級、D≤2.5級。

1.5 晶粒度

成品實際晶粒度不低于4級。

1.6 超聲波探傷

按JB/T4730.3—2005 承壓設(shè)備無損檢測第3部分：超聲檢測進行，2級合格。在加工孔范圍內(nèi)不要求探傷級別。

2 生產(chǎn)試制工藝流程

電爐冶煉→LF精煉→VD真空→澆注→鋼錠熱送→緩冷坑緩冷→鋼錠加熱→ 鍛造→鍛后退火→探傷→粗加工→正回火→ 探傷→檢驗→檢查、上交。

2.1 冶煉

該鋼種屬于低碳、非調(diào)質(zhì)鋼，雖然化學(xué)成分范圍較寬，但力學(xué)性能要求較嚴。為了滿足力學(xué)性能要求，根據(jù)經(jīng)驗公式計算，制定了內(nèi)控化學(xué)成分，見表3。

表3 F91內(nèi)控化學(xué)成分(質(zhì)量分數(shù)，%)Table 3 F91 internal control composition (mass fraction, %)

(1)原料準備

合金烘烤：合金必須經(jīng)過高溫烘烤，不許冷態(tài)使用。

輔助材料：精煉爐必須使用精選白灰，嚴禁白灰中摻有焦炭。

(2)初煉爐冶煉工藝

為盡量降低五害元素含量，配料要求生鐵≥30%。冶煉過程盡量提高全熔碳，保證去氣去夾雜效果。出鋼溫度≥1 650℃。出鋼1/4時加入渣料及部分合金，嚴禁下渣。

(3)精煉、VD真空精煉

到LF位將渣子化好后喂鋁線預(yù)脫氧。微鉻可根據(jù)精煉溫度分批加入，加入過程中適當補加鋁粒擴散脫氧。當吹氮系統(tǒng)出現(xiàn)問題時留出Cr+N余量，注意鋼水進碳。鉻化好后加入鋁粒擴散脫氧使爐渣變白，精煉全程使用氮氣攪拌。成分調(diào)整合適，溫度≥1 650℃。吊包前，取樣分析N，作為真空后N的參考值。在670 Pa保持時間≥15 min。放散后根據(jù)鋼N含量，扣蓋大流量吹氮(2～5)min后，取樣做N，然后加保溫劑。根據(jù)報回的結(jié)果，若N不符合內(nèi)控標準則按要求加入Cr、N合金調(diào)整N含量。“軟吹”≥10 min，吊包溫度偏差為±10℃。澆注采用Ar氣保護澆注，錠身注速和帽口注速應(yīng)保證不流散。

2.2 熱送

鋼錠脫模后，在90 min內(nèi)熱送至鍛造分廠。在保溫坑緩冷(20～60)h后轉(zhuǎn)入待料爐，在650～750℃待料一定時間后轉(zhuǎn)高溫爐。鋼錠按圖1所示曲線進行加熱。

2.3 鍛造及鍛后熱處理

圖1 鋼錠加熱工藝Figure 1 The ingot heating process

異徑三通鍛件圖見圖2，用30 MN水壓機鍛造。鍛造精度±20 mm，鍛造余量50 mm，鍛比≥6。鍛造經(jīng)過下料、鐓粗、沖盲孔、成品等工序，毛坯成材率達到75%。必須保證最后一火鍛比≥1.5，以防止晶粒長大粗晶探傷不合格。鍛后50 min入退火爐。退火工藝曲線見圖3。

圖2 鍛件示意圖Figure 2 The forgings schemes

圖3 鍛件退火工藝Figure 3 The forgings annealing process

圖4 鍛件正火工藝Figure 4 The forgings normalizing process

圖5 鍛件回火工藝Figure 5 The forgings tempering process

圖6 試樣取片圖Figure 6 The samples taken piece figure

表4 鍛件切向力學(xué)性能檢驗結(jié)果Table 4 Forgings tangential mechanical properties test results

粗加工探傷后進行正回火處理。考慮到已接近成品尺寸，為了防止變形采用井式爐正火。正火升溫速度采用限速升溫。為保證回火均勻性，用井式電爐回火。正回火曲線見圖4、5。

回火后用立車在鍛件帽口端取試片檢驗切向性能。端頭切掉，中間部分生產(chǎn)廠檢驗，最里面部分留給用戶復(fù)檢。取片位置見圖6，檢驗結(jié)果見表4。

3 結(jié)論

F91異徑三通鍛件的力學(xué)性能全部合格。化學(xué)成分、低倍、夾雜和超聲波探傷檢驗結(jié)果也全部合格，完全滿足用戶技術(shù)條件的要求。按照試制工藝生產(chǎn)了10件F91異徑三通鍛件，各項檢驗結(jié)果全部合格，可以投入批量生產(chǎn)。

[1] 束德林.金屬力學(xué)性能.北京：機械工作出版社.1999.10.

[2] 康大韜，等.大型鍛件材料及熱處理.北京：龍門書局，1998.

[3] 王健.金屬學(xué)與熱處理.北京：機械工業(yè)出版社，1980.