CN111118277A - 汽轮机用隔板半环的制造方法 - Google Patents

汽轮机用隔板半环的制造方法 Download PDF

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王淑艳
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周瑞
白妮
张艳
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Abstract

本发明提供了一种汽轮机用隔板半环的制造方法，包括提供钢坯并锻造成隔板整环锻件；对隔板整环锻件顺次进行高温退火工艺、淬火工艺和回火工艺；对隔板整环锻件进行性能检测，当隔板整环锻件满足设定机械性能要求时，对隔板整环锻件顺次进行半精车工艺和第一次去应力退火工艺；对隔板整环锻件进行半环锯切，以形成隔板半环锻件；对隔板半环锻件进行第二次去应力退火工艺；对隔板半环锻件顺次进行精车工艺和第三次去应力退火工艺，形成隔板半环。本发明制造的汽轮机用隔板半环可以满足设定机械性能要求，并且通过三次去应力退火工艺，使得锻件在半精车和精车工艺中不容易产生变形，提高了汽轮机用隔板半环制造的良率和精度。

Description

汽轮机用隔板半环的制造方法
技术领域
本发明涉及锻造技术领域，尤其涉及一种汽轮机用隔板半环的制造方法。
背景技术
汽轮机用隔板半环在工作时会承受由压差产生的载荷，工作于高压环境的隔板半环承受着高温、高压蒸汽的作用，因此就要求隔板半环具有良好的综合力学性能。现在有一种上下平面均带5-7mm深台阶的汽轮机用隔板半环，这种隔板半环的外径为
Figure BDA0002345689650000011
高度为70mm～90mm、壁厚为155mm～175mm，机械性能要求为：抗拉强度Rm(Mpa)≥650，屈服强度Re(Mpa)≥450，延伸率A(％)≥20，收缩率Z(％)≥50，HB(表面硬度):190HB-220HB。在制造这种隔板半环时，通常先制造隔板整环锻件，然后在通过对隔板整环锻件进行剖切加工得到隔板半环，采用现有的隔板半环制造工艺满足上述机械性能要求时，由于隔板半环材料特殊，高度小，壁厚大，并且形状复杂，使得隔板半环在后续的半精车和精车的过程中极易产生变形，导致无法正常加工，并且良率较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种汽轮机用隔板半环的制造方法，在满足机械性能要求时不容易在加工中产生变形，提高了制造的良率。
为了达到上述目的，本发明提供了一种汽轮机用隔板半环的制造方法，包括：
步骤S1：提供钢坯并锻造成隔板整环锻件，执行步骤S2；
步骤S2：对所述隔板整环锻件顺次进行高温退火工艺、淬火工艺和回火工艺，执行步骤S3；
步骤S3：对所述隔板整环锻件进行性能检测，当所述隔板整环锻件满足设定机械性能要求时，执行步骤S4；
步骤S4：对所述隔板整环锻件顺次进行半精车工艺和第一次去应力退火工艺，执行步骤S5；
步骤S5：对所述隔板整环锻件进行半环锯切，以形成隔板半环锻件，执行步骤S6；
步骤S6：对所述隔板半环锻件进行第二次去应力退火工艺，执行步骤S7；
步骤S7：对所述隔板半环锻件顺次进行精车工艺和第三次去应力退火工艺，形成隔板半环。
可选的，所述钢坯的材料包括10Cr9Mo1VNbN钢材，其中，10Cr9Mo1VNbN钢材中的各化学成分的质量百分比或浓度为：
C：0.09％～0.12％；Si：0.20％～0.50％；Mn：0.30％～0.60％；P：≤0.020％；S：≤0.010％；Cr：8.50％～9.50％；Mo：0.95％～1.05％；Ni：0.25％～0.40％；V：0.20％～0.25％；Nb：0.06％～0.10％；N：30ppm～70ppm，O：≤20ppm；H：≤2ppm；余量为Fe。
可选的，将所述钢坯锻造成所述隔板整环锻件的步骤包括：
在小于或等于400℃的温度下将所述钢坯装入锻造炉；
将所述锻造炉的温度升高至850℃±20℃后保温2h～3h，升温速度小于或等于150℃/h；
将所述锻造炉的温度升高至1180℃±20℃后保温1h～2h，升温速度小于或等于150℃/h；
将所述钢坯取出所述锻造炉并进行拔长、抛锻和碾环成型以形成锻件；
将所述锻件回炉保温30min～45min；
将所述锻件碾环成型以形成所述隔板整环锻件。
可选的，对所述隔板整环锻件顺次进行高温退火工艺、淬火工艺和回火工艺的步骤包括：
在小于或等于300℃的温度下将所述隔板整环锻件装入加热炉；
将加热炉的温度升高至860℃～880℃后保温4.5h～6.5h，升温速度小于或等于100℃；
将加热炉冷却至500℃±10℃之后取出所述隔板整环锻件并空冷却，以完成所述高温退火工艺；
在小于或等于350℃的温度下将所述隔板整环锻件装入加热炉中；
将加热炉的温度升高至1030℃～1050℃后保温4h～6h，升温速度小于或等于100℃/h；
将所述隔板整环锻件从加热炉中取出并在淬火液中进行空液交替淬火，淬火液的温度为15℃～40℃，流速为0.8m/s～1.2m/s，PH值为9.0～11.0，折光读数为6.5～8.0；
在小于或等于350℃的温度下将所述隔板整环锻件装入加热炉中；
将加热炉的温度升高至730℃～750℃后保温7h～10h，升温速度小于或等于100℃/h；
将所述隔板整环锻件从加热炉中取出并在淬火液中冷却10min～15min并空冷。
可选的，将所述隔板整环锻件从加热炉中取出并在淬火液中进行空液交替淬火的步骤包括：
将所述隔板整环锻件浸入淬火液中冷却7min～8min；
将所述隔板整环锻件放入空气中空冷1min～1.5min；
将所述隔板整环锻件浸入淬火液中冷却610s～645s；
将所述隔板整环锻件放入空气中空冷55s～75s；
将所述隔板整环锻件浸入淬火液中冷却150s～210s；
将所述隔板整环锻件放入空气中空冷55s～75s至100℃～150℃。
可选的，将所述隔板整环锻件从加热炉中转运至淬火池的入水时间小于1.5min。
可选的，所述设定机械性能要求为：
抗拉强度：670Mpa～680Mpa，屈服强度：490Mpa～500Mpa，延伸率：30％～35％，收缩率：70％～80％，表面硬度：200HB-215HB。
可选的，对所述隔板整环锻件进行第一次去应力退火工艺的步骤包括：
在小于或等于300℃的温度下将所述隔板整环锻件装入加热炉中；
将加热炉的温度升高至680℃～700℃后保温7h～9h，升温速度小于或等于100℃/h；
在加热炉的温度降低至500±10℃后取出所述隔板整环锻件并空冷；
可选的，对所述隔板半环锻件进行第二次去应力退火工艺的步骤包括：
在小于或等于300℃的温度下将所述隔板半环锻件装入加热炉中；
将加热炉的温度升高至680℃～700℃后保温7h～9h，升温速度小于或等于100℃/h；
在加热炉的温度降低至500±10℃后取出所述隔板半环锻件并空冷；
可选的，对所述隔板半环锻件进行第三次去应力退火工艺的步骤包括：
在小于或等于300℃的温度下将所述隔板半环锻件装入加热炉中；
将加热炉的温度升高至700℃～720℃后保温7h～9h，升温速度小于或等于100℃/h；
在加热炉的温度降低至300±10℃后取出所述隔板半环锻件并空冷。
在本发明提供的汽轮机用隔板半环的制造方法中，包括步骤S1：提供钢坯并锻造成隔板整环锻件；步骤S2：对所述隔板整环锻件顺次进行高温退火工艺、淬火工艺和回火工艺；步骤S3：对所述隔板整环锻件进行性能检测，当所述隔板整环锻件满足设定机械性能要求时执行步骤S4；步骤S4：对所述隔板整环锻件顺次进行半精车工艺和第一次去应力退火工艺；步骤S5：对所述隔板整环锻件进行半环锯切，以形成隔板半环锻件；步骤S6：对所述隔板半环锻件进行第二次去应力退火工艺；步骤S7：对所述隔板半环锻件顺次进行精车工艺和第三次去应力退火工艺，形成隔板半环。本发明制造的汽轮机用隔板半环可以满足设定机械性能要求，并且通过三次去应力退火工艺，使得锻件在半精车和精车工艺中不容易产生变形，提高了汽轮机用隔板半环制造的良率和精度。
附图说明
图1为本发明提供的汽轮机用隔板半环的制造方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
如图1所示，本实施例提供了一种汽轮机用隔板半环的制造方法，包括如下步骤：
步骤S1：提供钢坯并锻造成隔板整环锻件。
本实施例中，所述钢坯的材料包括10Cr9Mo1VNbN钢材，其中，10Cr9Mo1VNbN钢材中的各化学成分的质量百分比或浓度为：
C：0.09％～0.12％；Si：0.20％～0.50％；Mn：0.30％～0.60％；P：≤0.020％；S：≤0.010％；Cr：8.50％～9.50％；Mo：0.95％～1.05％；Ni：0.25％～0.40％；V：0.20％～0.25％；Nb：0.06％～0.10％；N：30ppm～70ppm，O：≤20ppm；H：≤2ppm；余量为Fe。
本实施例中，需要制造出的汽轮机用隔板半环的尺寸为
Figure BDA0002345689650000051
选用的所述钢坯的尺寸为
Figure BDA0002345689650000052
将所述钢坯锻造成所述隔板整环锻件的步骤包括：
在小于或等于400℃的温度下将所述钢坯装入锻造炉；
将所述锻造炉的温度升高至850℃±20℃后保温2h～3h，升温速度小于或等于150℃/h；
将所述锻造炉的温度升高至1180℃±20℃后保温1h～2h，升温速度小于或等于150℃/h；
将所述钢坯取出所述锻造炉并进行拔长、抛锻和碾环成型以形成锻件；
将所述锻件回炉保温30min～45min；
将所述锻件碾环成型，整体锻造比≥6，最后将碾环成型为
Figure BDA0002345689650000053
的隔板整环锻件。
步骤S2：对所述隔板整环锻件顺次进行高温退火工艺、淬火工艺和回火工艺。
其中，高温退火工艺的步骤包括：
在小于或等于300℃的温度下将所述隔板整环锻件装入加热炉；
将加热炉的温度升高至860℃～880℃后保温4.5h～6.5h，升温速度小于或等于100℃；
将加热炉冷却至500℃±10℃之后取出所述隔板整环锻件并空冷，此时需避免风直吹隔板整环锻件的表面。
淬火工艺及回火工艺的步骤包括：
在小于或等于350℃的温度下将所述隔板整环锻件装入加热炉中；
将加热炉的温度升高至1030℃～1050℃后保温4h～6h，升温速度小于或等于100℃/h；
将所述隔板整环锻件从加热炉中取出并在淬火液中进行空液交替淬火，淬火液的温度为15℃～40℃，流速为0.8m/s～1.2m/s，PH值为9.0～11.0，折光读数为6.5～8.0。
在淬火前，需要将门窗关闭，防止有风直接吹在隔板整环锻件的表面，隔板整环锻件从加热炉中转运至淬火池的入水时间需要小于1.5min，提前开动淬火池的循环搅拌***，淬火池中的PAG淬火液温度控制在15℃～40℃之间，并且淬火池中各部分PAG淬火液的温差控制在1.5℃以内，淬火池中心的流速控制在0.8m/s～1.2m/s之间，PAG淬火液的PH值控制在9.0～11.0之间，PAG淬火液的折光读数控制在6.5～8.0之间；淬火采用空液交替淬火，双介质分别为PAG淬火液和空气，具体淬火冷却过程为：首先隔板整环锻件沉入PAG淬火液冷却7min～8min，然后吊起隔板整环锻件空冷1min～1.5min，接着将隔板整环锻件沉入PAG淬火液冷却610s～645s，然后吊起隔板整环锻件空冷55s～75s，接着将隔板整环锻件沉入PAG淬火液冷却150s～210s，最后隔板整环锻件吊出淬火池，淬火结束，整个冷却过程，PAG淬火液的温度小于或等于40℃，水冷后的隔板整环锻件2.5min后温度控制在100℃～150℃。
淬火后30min内，在小于或等于350℃的温度下将所述隔板整环锻件装入加热炉中进行回火；
将加热炉的温度升高至730℃～750℃后保温7h～10h，升温速度小于或等于100℃/h；
将所述隔板整环锻件从加热炉中取出并在淬火液中冷却10min～15min并空冷，需要避免风直吹隔板整环锻件表面。
步骤S3：对所述隔板整环锻件进行性能检测，当所述隔板整环锻件满足设定机械性能要求时，执行步骤S4。
性能检测工序中：对隔板整环锻件上取下来的试样进行性能检测。所述设定机械性能要求为：
抗拉强度：670Mpa～680Mpa，屈服强度：490Mpa～500Mpa，延伸率：30％～35％，收缩率：70％～80％，表面硬度：200HB-215HB。
步骤S4：对所述隔板整环锻件顺次进行半精车工艺和第一次去应力退火工艺。
在半精车工序中：对性能检测后的隔板整环锻件进行半精车，距离交货尺寸双边留4mm-6mm余量。
对所述隔板整环锻件进行第一次去应力退火工艺的步骤包括：
在小于或等于300℃的温度下将所述隔板整环锻件装入加热炉中；
将加热炉的温度升高至680℃～700℃后保温7h～9h，升温速度小于或等于100℃/h；
在加热炉的温度降低至500±10℃后取出所述隔板整环锻件并空冷。
第一次去应力退火工艺的目的是消除由调质处理(淬火和回火)和半精车产生的部分应力，防止半环剖切后应力完全释放，导致环件剖切后完全变形。
步骤S5：对所述隔板整环锻件进行半环锯切，以形成隔板半环锻件。
锯切过程中应控制刀速和润滑液喷淋。
步骤S6：对所述隔板半环锻件进行第二次去应力退火工艺。
对所述隔板半环锻件进行第二次去应力退火工艺的步骤包括：
在小于或等于300℃的温度下将所述隔板半环锻件装入加热炉中；
将加热炉的温度升高至680℃～700℃后保温7h～9h，升温速度小于或等于100℃/h；
在加热炉的温度降低至500±10℃后取出所述隔板半环锻件并空冷；
第二次去应力退火工艺的目的是进一步消除由前面工序产生的剩余应力和半环锯切产生的重新分配的应力。
步骤S7：对所述隔板半环锻件顺次进行精车工艺和第三次去应力退火工艺，形成隔板半环。
精车工序中：按照精车图加工半环，加工过程中注意控制走刀速度和润滑液喷淋，防止车加工过程中产生过大应力。
对所述隔板半环锻件进行第三次去应力退火工艺的步骤包括：
在小于或等于300℃的温度下将所述隔板半环锻件装入加热炉中；
将加热炉的温度升高至700℃～720℃后保温7h～9h，升温速度小于或等于100℃/h；
在加热炉的温度降低至300±10℃后取出所述隔板半环锻件并空冷。
第三次去应力退火工艺的目的是将精车后半环内部的应力消除到最低。
综上，在本发明实施例提供的汽轮机用隔板半环的制造方法中，包括步骤S1：提供钢坯并锻造成隔板整环锻件；步骤S2：对所述隔板整环锻件顺次进行高温退火工艺、淬火工艺和回火工艺；步骤S3：对所述隔板整环锻件进行性能检测，当所述隔板整环锻件满足设定机械性能要求时执行步骤S4；步骤S4：对所述隔板整环锻件顺次进行半精车工艺和第一次去应力退火工艺；步骤S5：对所述隔板整环锻件进行半环锯切，以形成隔板半环锻件；步骤S6：对所述隔板半环锻件进行第二次去应力退火工艺；步骤S7：对所述隔板半环锻件顺次进行精车工艺和第三次去应力退火工艺，形成隔板半环。本发明制造的汽轮机用隔板半环可以满足设定机械性能要求，并且通过三次去应力退火工艺，使得锻件在半精车和精车工艺中不容易产生变形，提高了汽轮机用隔板半环制造的良率和精度。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种汽轮机用隔板半环的制造方法，其特征在于，包括：
步骤S1：提供钢坯并锻造成隔板整环锻件，执行步骤S2；
步骤S2：对所述隔板整环锻件顺次进行高温退火工艺、淬火工艺和回火工艺，执行步骤S3；
步骤S3：对所述隔板整环锻件进行性能检测，当所述隔板整环锻件满足设定机械性能要求时，执行步骤S4；
步骤S4：对所述隔板整环锻件顺次进行半精车工艺和第一次去应力退火工艺，执行步骤S5；
步骤S5：对所述隔板整环锻件进行半环锯切，以形成隔板半环锻件，执行步骤S6；
步骤S6：对所述隔板半环锻件进行第二次去应力退火工艺，执行步骤S7；
步骤S7：对所述隔板半环锻件顺次进行精车工艺和第三次去应力退火工艺，形成隔板半环。
2.如权利要求1所述的汽轮机用隔板半环的制造方法，其特征在于，所述钢坯的材料包括10Cr9Mo1VNbN钢材，其中，10Cr9Mo1VNbN钢材中的各化学成分的质量百分比或浓度为：
C：0.09％～0.12％；Si：0.20％～0.50％；Mn：0.30％～0.60％；P：≤0.020％；S：≤0.010％；Cr：8.50％～9.50％；Mo：0.95％～1.05％；Ni：0.25％～0.40％；V：0.20％～0.25％；Nb：0.06％～0.10％；N：30ppm～70ppm，O：≤20ppm；H：≤2ppm；余量为Fe。
3.如权利要求1所述的汽轮机用隔板半环的制造方法，其特征在于，将所述钢坯锻造成所述隔板整环锻件的步骤包括：
在小于或等于400℃的温度下将所述钢坯装入锻造炉；
将所述锻造炉的温度升高至850℃±20℃后保温2h～3h，升温速度小于或等于150℃/h；
将所述锻造炉的温度升高至1180℃±20℃后保温1h～2h，升温速度小于或等于150℃/h；
将所述钢坯取出所述锻造炉并进行拔长、抛锻和碾环成型以形成锻件；
将所述锻件回炉保温30min～45min；
将所述锻件碾环成型以形成所述隔板整环锻件。
4.如权利要求1所述的汽轮机用隔板半环的制造方法，其特征在于，对所述隔板整环锻件顺次进行高温退火工艺、淬火工艺和回火工艺的步骤包括：
在小于或等于300℃的温度下将所述隔板整环锻件装入加热炉；
将加热炉的温度升高至860℃～880℃后保温4.5h～6.5h，升温速度小于或等于100℃；
将加热炉冷却至500℃±10℃之后取出所述隔板整环锻件并空冷却，以完成所述高温退火工艺；
在小于或等于350℃的温度下将所述隔板整环锻件装入加热炉中；
将加热炉的温度升高至1030℃～1050℃后保温4h～6h，升温速度小于或等于100℃/h；
将所述隔板整环锻件从加热炉中取出并在淬火液中进行空液交替淬火，淬火液的温度为15℃～40℃，流速为0.8m/s～1.2m/s，PH值为9.0～11.0，折光读数为6.5～8.0；
在小于或等于350℃的温度下将所述隔板整环锻件装入加热炉中；
将加热炉的温度升高至730℃～750℃后保温7h～10h，升温速度小于或等于100℃/h；
将所述隔板整环锻件从加热炉中取出并在淬火液中冷却10min～15min并空冷。
5.如权利要求4所述的汽轮机用隔板半环的制造方法，其特征在于，将所述隔板整环锻件从加热炉中取出并在淬火液中进行空液交替淬火的步骤包括：
将所述隔板整环锻件浸入淬火液中冷却7min～8min；
将所述隔板整环锻件放入空气中空冷1min～1.5min；
将所述隔板整环锻件浸入淬火液中冷却610s～645s；
将所述隔板整环锻件放入空气中空冷55s～75s；
将所述隔板整环锻件浸入淬火液中冷却150s～210s；
将所述隔板整环锻件放入空气中空冷55s～75s至100℃～150℃。
6.如权利要求4所述的汽轮机用隔板半环的制造方法，其特征在于，将所述隔板整环锻件从加热炉中转运至淬火池的入水时间小于1.5min。
7.如权利要求1所述的汽轮机用隔板半环的制造方法，其特征在于，所述设定机械性能要求为：
抗拉强度：670Mpa～680Mpa，屈服强度：490Mpa～500Mpa，延伸率：30％～35％，收缩率：70％～80％，表面硬度：200HB-215HB。
8.如权利要求1所述的汽轮机用隔板半环的制造方法，其特征在于，对所述隔板整环锻件进行第一次去应力退火工艺的步骤包括：
在小于或等于300℃的温度下将所述隔板整环锻件装入加热炉中；
将加热炉的温度升高至680℃～700℃后保温7h～9h，升温速度小于或等于100℃/h；
在加热炉的温度降低至500±10℃后取出所述隔板整环锻件并空冷。
9.如权利要求1所述的汽轮机用隔板半环的制造方法，其特征在于，对所述隔板半环锻件进行第二次去应力退火工艺的步骤包括：
在小于或等于300℃的温度下将所述隔板半环锻件装入加热炉中；
将加热炉的温度升高至680℃～700℃后保温7h～9h，升温速度小于或等于100℃/h；
在加热炉的温度降低至500±10℃后取出所述隔板半环锻件并空冷。
10.如权利要求1所述的汽轮机用隔板半环的制造方法，其特征在于，对所述隔板半环锻件进行第三次去应力退火工艺的步骤包括：
在小于或等于300℃的温度下将所述隔板半环锻件装入加热炉中；
将加热炉的温度升高至700℃～720℃后保温7h～9h，升温速度小于或等于100℃/h；
在加热炉的温度降低至300±10℃后取出所述隔板半环锻件并空冷。
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