大型電機磁軛鍛件的制造

金　明　孫統輝　秦紅付　劉　旺　李春輝　汪雨昌　于慎東

(中信重工機械股份有限公司鑄鍛研究所，河南471003)

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大型電機磁軛鍛件的制造

金明孫統輝秦紅付劉旺李春輝汪雨昌于慎東

(中信重工機械股份有限公司鑄鍛研究所，河南471003)

摘要：針對大型電機磁軛鍛件的技術要求，分析鍛件生產過程中的技術難點，制定了優化的冶煉工藝及鍛造工藝，成功生產出滿足要求的磁軛鍛件。

關鍵詞：磁軛鍛件；冶煉工藝；鍛造工藝；力學性能

磁軛是大型電機上的關鍵部件，其重量占發電機總重的15%，主要作用是產生轉動慣量和固定磁極[1]。電機運轉時產生巨大的離心力由磁軛本體來承受，因此對磁軛的質量要求較高。目前中小型電機的磁軛普遍應用鑄鋼件或用中等厚度的鋼板拼接而成，存在質量難保證、成本高、采購周期長等問題。采用鍛件產品不僅能夠更好地滿足電機在各種運行工況下的力學性能要求，而且在我公司強大的制造能力保證下，縮短了生產周期，降低了成本。

1磁軛鍛件主要技術要求

40Mn鋼磁軛鍛件尺寸規格為?2 375 mm/?700 mm×1 660 mm，鍛件單重52.76 t，采用80.5 t的鋼錠鍛造，鋼錠利用率達到65.54%。為了滿足技術標準要求，制定了優化的工藝并對生產操作進行嚴格要求。

1.1化學成分要求

化學成分要求見表1。

表1　磁軛鍛件用鋼的化學成分要求(質量分數，%)

1.2力學性能要求

主要力學性能應滿足表2的規定。

表2　磁軛鍛件用鋼的力學性能要求

1.3檢測要求

超聲檢測應符合以下要求：(1)鍛件應無裂紋、白點、縮孔等有害缺陷。(2)鍛件不允許有當量直徑大于?6 mm的非金屬夾雜物存在。(3)鍛件不允許有游動缺陷信號存在。(4)鍛件不允許有密集性缺陷存在。

2鍛件生產的技術難點

2.1冶煉方面

磁軛鍛件要求S、P含量及殘余元素含量較低。主要合金元素的控制范圍較窄，并且要求較高的純凈度。氣體含量、脫硫脫氧形成的夾雜物及耐火材料等外來夾雜物要盡可能的少，這些都給冶煉帶來較大的難度。

2.2鍛造方面

為了確保磁軛鍛件的質量，除了嚴格控制冶煉過程外，還需嚴格執行鍛造工藝。采用WHF鍛造法，保證鍛透鍛件心部。坯料沖孔，降低鍛件心部的冶金缺陷。同時采用優化的鍛后熱處理工藝，避免組織的不均勻性，并提高鍛件的超聲檢測性能。

3磁軛鍛件生產工藝過程及控制措施

3.1冶煉工藝

綜合考慮磁軛鍛件的冶煉難點以及公司的生產能力，采用目前非常成熟的雙真空冶煉工藝：EBT電爐初煉→LF精煉→VD真空處理→VC真空澆注。為保證將殘余有害元素控制在盡可能低的范圍，采用優質的生鐵等原料進行冶煉。為滿足力學性能指標，優化了磁軛鍛件的化學成分，并加入了合金元素Nb，起到了細晶強化的作用[2]，提高了磁軛鍛件的抗拉強度和屈服強度，同時也能改善鋼的韌性。在冶煉過程中，采用了先進的夾雜物控制技術——首創的滑動水口中間包真空澆注技術。在鋼錠澆注過程中，精煉中間包具有普通精煉包和中間包雙重功能，減少了倒中間包的環節，避免了鋼水在倒包過程中的二次污染，純凈了鋼液，提升了鋼錠質量。同時減少了鋼包用量，降低了生產成本，減輕了工人勞動強度。

3.2鍛造工藝

根據磁軛鍛件的鍛造難點及特點，在生產過程中采取以下措施：(1)鋼錠熱送，采用高溫擴散加熱工藝，有效均勻合金元素，減輕鋼錠的枝晶偏析[3]。(2)采用WHF法拔方時嚴格控制砧寬比和壓下量，達到破碎鑄造組織和壓實心部的目的。(3)坯料沖孔時，先采取旋壓的方法鍛至工藝尺寸，再進行沖孔拔長至工藝高度，既降低鍛件心部缺陷，也嚴格控制了鍛造尺寸。(4)嚴格執行鍛后熱處理工藝，采用兩次正火和一次回火的工藝，如圖1。消除鍛造過程中產生的應力，改善鍛件的粗大組織，降低了金相組織的不均勻性，長時間的高溫回火細化了晶粒，避免形成網狀碳化物而導致沖擊韌性降低，并提高了鍛件的超聲檢測性能。(5)磁軛鍛件具體工藝步驟如下：Ⅰ火加熱→壓鉗口→倒棱→氣割錠尾；Ⅱ火加熱→鐓粗→

WHF法拔方→四方倒八方→滾圓→氣割下料；Ⅲ火加熱→鐓粗→旋壓→沖孔→滾圓拔長→修整。

4檢測結果

經過嚴格的生產過程控制，成功制造了磁軛鍛件，其化學成分符合標準要求。在粗加工后，取試樣進行力學性能檢測，檢測結果見表3。磁軛鍛件經超聲檢測符合標準要求，未發現可記錄缺陷。從檢測結果來看，生產的磁軛鍛件完全達到標準要求。

圖1　磁軛鍛件鍛后熱處理工藝圖

取樣位置Rm/MPaRe/MPaA5(%)Z(%)KU/J切向0°切向180°65866637138024.52851496656

5結論

通過對磁軛鍛件材料成分、冶煉工藝、鍛造工藝的優化及操作過程的控制，生產出了滿足技術要求的大型電機磁軛鍛件，為提高公司的市場競爭力打下了堅實的基礎。

參考文獻

[1]張天德.水輪發電機磁軛、磁極沖片的材料與制造.東方電機，2013(5):17-19.

[2]王祖濱，東濤，等.低合金高強度鋼.原子能出版社，1996.

[3]姚澤坤.鍛造工藝學.西安：西北工業大學出版社，1998.

Production of Magnet Yoke Forging for Heavy Motor

Jin Ming, Sun Tonghui, Qin Hongfu, Liu Wang,

Li Chunhui, Wang Yuchang, Yu Shendong

Abstract：Against the technical requirements of magnet yoke forging for heavy motor, by analyzing the technical difficulties appeared during the production process of forgings, the optimized smelting process and forging process have been prepared. Meanwhile, the magnet yoke forging, which is satisfied the requirements, has been manufactured successfully.

Key words：magnet yoke forging; smelting process; forging process; mechanical property

作者簡介：金明，工程師。電話：18736277409，E-mail: jinming8674@163.com

收稿日期：2015—08—11

中圖分類號：TG316

文獻標志碼：B