中國一重鑄鍛鋼事業(yè)部水壓機(jī)鍛造分廠(黑龍江齊齊哈爾 161042)王興齊
2008年,我公司開始生產(chǎn)SF590鋼種鍛件,檢測需符合CNC-YC1020標(biāo)準(zhǔn),該標(biāo)準(zhǔn)超聲波檢測嚴(yán)格,對于截面尺寸大、法蘭端φ2300mm左右,產(chǎn)品合格率偏低,對公司造成極大經(jīng)濟(jì)損失。針對這種情況,對超聲波無損檢測不合格的鍛件進(jìn)行全面分析,改進(jìn)了煉鋼、鍛造及熱處理工藝,提高了該鍛件的合格率,滿足客戶要求。
SF590鋼L側(cè)鍛軸化學(xué)成分見表1,力學(xué)性能指標(biāo)見表2。
超聲波檢測:鍛件無損檢測方法和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)(包括UT和PT)按CNC-Y0120中各項(xiàng)條款執(zhí)行。具體要求:表面1.5~50mm(φ1mm);軸徑向50mm至中心(φ2mm)。
表1 SF590鋼的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) (%)
表2 SF590鋼L側(cè)鍛軸的力學(xué)性能指標(biāo)
(1)煉鋼 冶煉采用電爐+精煉,選用優(yōu)質(zhì)廢鋼和生鐵用氧化法進(jìn)行冶煉,保證鋼液純凈度。裝料時(shí)爐底加料重3%~5%石灰,一次料面上可加1%~2%氧化鐵皮以利去磷。冶煉時(shí)要求脫碳量≥0.30%,充分利用氧化期C-O激烈反應(yīng)沸騰,要求爐內(nèi)造泡沫渣,促進(jìn)夾雜物、氣體的上浮并隨流渣排除。采用倒包法熱兌時(shí),采用精煉包直接熱兌,出鋼溫度≥1620℃。結(jié)合力學(xué)性能要求,化學(xué)成分內(nèi)控見表3。
表3 內(nèi)控化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) (%)
(2)鍛造 為保證本體截面尺寸充分鍛透,鍛造此大直徑軸類鍛件,在鍛造工藝上增加一次鐓拔工藝。第一次鐓拔是為保證第二次鐓粗所需坯料尺寸、應(yīng)力狀態(tài),使鋼錠充分鍛透,完成主變形鍛造任務(wù),第二次鐓拔目的是保證鍛件成形尺寸(見圖1、圖2)。
具體生產(chǎn)方案:下料火次采用掐臺階方式下料,下料尺寸比鍛件尺寸大300~400mm,保證出成品火次鍛件有一定鍛造比,且保證一火次出成品,出成品爐溫從1250℃調(diào)整為1200℃。從源頭上防止粗晶,預(yù)留最后一火鍛造比,提高超聲波檢測合格率。
圖1 L側(cè)鍛軸精加工
圖2 L側(cè)鍛軸鍛造出成品
(3)熱處理 考慮到鍛件截面尺寸大,超聲波檢測嚴(yán)格,應(yīng)經(jīng)多次重結(jié)晶使鍛件晶粒細(xì)化、組織改善,提高鍛件超聲波檢測性能。本鍛件熱處理曲線如圖3所示。
如表4所示,鍛后增加過冷保溫,鍛后空冷至400~450℃入爐,使心部組織進(jìn)一步轉(zhuǎn)變,在低于600℃時(shí),鍛件處于冷硬狀態(tài),要限制加熱速度,在650~700℃加一個(gè)等溫臺階,以努力減小鍛件內(nèi)外溫差和瞬時(shí)應(yīng)力,在700℃以上,應(yīng)努力提高加熱速度,以加大鋼在發(fā)生加熱轉(zhuǎn)變時(shí)的過熱度,爭取獲得更好的晶粒細(xì)化效果,最終力學(xué)性能合格,超聲波檢測達(dá)到技術(shù)要求。
表4 L側(cè)鍛軸熱處理后力學(xué)性能
實(shí)踐證明,通過調(diào)整化學(xué)成分,對錳元素進(jìn)行內(nèi)控,保證了鍛件強(qiáng)度,提高沖擊韌度。采用兩火次鐓拔鍛造工藝,適當(dāng)降低鍛造加熱溫度及終鍛溫度,預(yù)留出成品火次鍛造比。鍛后增加過冷保溫使心部組織進(jìn)一步轉(zhuǎn)變,熱處理時(shí)采取一次高溫正火+兩次正火的工藝方法,進(jìn)一步細(xì)化晶粒、均勻化組織,改善探傷性能,最終完全滿足用戶提出的技術(shù)協(xié)議要求。