大型筒體鍛件成形的制造技術(shù)

       大型筒類鍛件多應(yīng)用于壓力容器，壓力容器的發(fā)展趨勢是大型化和整體化，設(shè)備的大型化使鍛件尺寸越來越大，有些鍛件尺寸已超過現(xiàn)有壓機(jī)的鍛造能力。
       我公司制造了超大筒體鍛件，材質(zhì)為20MnMoNb，其外徑達(dá)到Φ9040mm，高度為 2700 mm，重達(dá)216t。技術(shù)條件要求鍛件兩端取樣且需焊接熱緩沖塊，按T x T/4和T x T/2取樣進(jìn)行性能檢驗(yàn)( T為鍛件實(shí)際厚度 )。鍛件制造難度大，特別是成形和熱處理難度較大。

       晶粒度檢驗(yàn)方法按GB／T 6394-2002《金屬平均晶粒度測定方法》執(zhí)行，晶粒度應(yīng)為5級(jí)或5級(jí)以上。
       非金屬夾雜物檢驗(yàn)方法按GB／T 10561—2005《鋼中非金屬夾雜物含量的測定一標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)圖顯微檢測法》中A法執(zhí)行，其中A、B、C、D及 DS類夾雜物均不大于1、5級(jí) ，A+C類夾雜物不大于2、5級(jí)，B+D類夾雜物不大于2、5級(jí)，且總和不大于4、5級(jí)。
       Φ9m 筒體鍛件的主要制造過程包括煉鋼→鍛造→鍛后熱處理→性能熱處理→性能檢驗(yàn)。其中熱加工工藝過程對(duì)***終產(chǎn)品質(zhì)量均有影響，因此可通過控制熱加工工藝過程來控制***終產(chǎn)品質(zhì)量。

       筒節(jié)鍛件所用鋼錠采用精選的原材料和鐵合金，電爐冶煉加爐外精煉。鋼水經(jīng)合理控制化學(xué)成分、真空冶煉并真空澆注，保證得到高純凈度的鋼。
       由于筒體鍛件尺寸超過現(xiàn)有水壓機(jī)的開檔尺寸，無法利用水壓機(jī)直接鍛造出成品。筒體鍛件的鍛造在 150MN水壓機(jī)和筒體軋機(jī)上完成。先利用水壓機(jī)鍛造出半成品，然后在筒節(jié)軋機(jī)上軋制出成品。筒節(jié)的鍛造過程為：鐓粗、沖孔→芯棒、拔長→馬杠擴(kuò)孔→軋制出成品。

        由于大型筒體鍛件特別是厚壁的筒體鍛件通過鍛造過程很難得到細(xì)小的晶粒，鍛造完成后心部溫度仍然很高，晶粒會(huì)長大。在鍛件鍛造完成后進(jìn)行鍛后熱處理，其主要作用是調(diào)整和細(xì)化晶粒，為后續(xù)性能熱處理做好組織準(zhǔn)備。
        鍛件可通過性能熱處理獲得優(yōu)良組織和性能，特別是低溫韌性，性能熱處理一般采用水淬。性能熱處理的溫度、時(shí)間和奧氏體化后的冷卻速率對(duì)獲得良好性能至關(guān)重要。
        性能熱處理后，在筒節(jié)水口端周 向?qū)ΨQ180。取下性能試料兩塊A、B，在冒口端與水口端試料順時(shí)針轉(zhuǎn)90°的位置周向?qū)ΨQ180°取下性能試料兩塊C、D。按要求分解試樣后，先經(jīng)歷模擬焊后熱處理，再加工成相應(yīng)試樣進(jìn)行性能檢驗(yàn)。***大模擬焊后熱處理為 610～620℃×21h，***小模擬焊后熱處理為610～620℃×5h。在正常產(chǎn)品檢驗(yàn)以外，對(duì)每塊試料進(jìn)行了全厚度不同部位的性能檢驗(yàn)。
       Φ9m超大筒節(jié)鍛件的不同部位性能結(jié)果均滿足技術(shù)條件要求,且各項(xiàng)性能相對(duì)較為均勻，說明現(xiàn)有制造工藝是可行的。
       現(xiàn)在筒體鍛件的強(qiáng)度余量較大，沖擊功余量相對(duì)較小，后續(xù)研究考慮優(yōu)化成分和工藝，使強(qiáng)度和沖擊功達(dá)到***優(yōu)匹配。
       Φ9m超大筒體鍛件的成功制造拓展了我國筒形鍛件的制造能力,使我國掌握了超大直徑筒形鍛件的熱加工技術(shù),特別是鍛件成形和熱處理技術(shù)。