[发明专利]一种9Ni大锻件构筑成型的设计方法

说明书

本发明属于锻造领域，具体地说就是一种9Ni大锻件构筑成型的设计方法，它适用于大截面锻件的成形以及提升大锻件的质量可靠性，用于解决传统大锻件制工艺中的造成中心缩孔、疏松等难以控制的难题。该设计方法包括冶炼、洗削连铸坯表面、真空封装、高温加热、高压锻焊、锻造成形等工艺，采用金属无痕构筑思想：将多块均质化母材经表面清洁与真空封装后，在高温下大变形实现金属固态连接，充分愈合界面。核心思想是“化整为零，以小制大”，变革了大构件均质化制备技术，突破构件制造极限，提升大锻件的质量可靠性。

技术领域

本发明属于锻造领域，具体地说就是一种9Ni大锻件构筑成型的设计方法，它 适用于大截面锻件的成形以及提升大锻件的质量可靠性。

背景技术

主轴材料设计上通常选用9Ni钢，该钢种主要以钢板的形式应用于液化石油天 然气储罐，较少用于锻件。而制备净重35吨且锻件最大截面处达到1600mm的大 锻件需要100～120吨钢锭，冶金难度极大，存在的主要问题为：

1)钢锭制备难度大。9Ni钢固液两相区较宽，钢水粘度大，易形成缩孔疏松； 同时冷却过程发生马氏体转变，应力较大，易产生表面龟裂和中心裂纹；大钢锭 易产生通道偏析，百吨级9Ni钢电渣锭国内外无相关制造经验。

2)成分与组织均匀度控制难。9Ni钢可变形温度窄，锻件易产生表面裂纹， 成形过程多次回炉加热易造成粗晶和混晶；同时，9Ni钢大钢锭的头尾偏析、A偏 析和中心V偏析会使相邻部位组织混乱，严重影响性能稳定性。

3)传统大锻件制造工艺

a)电渣锭

电渣重熔是利用电流通过熔渣时产生的电阻热作为热源进行熔炼的方法，其 特点是浅熔池凝固，能获得洁净、组织均匀、致密的钢锭。

大型电渣锭的主要缺点：

1)结晶器的横截面积大，对铸锭中心的冷却效果变差，控制顺序凝固作用减 弱，钢锭中心的缩孔、疏松的控制成为难题。

2)在大型铸锭的重熔过程中，需要多次更换电极，造成电流、电压的工艺波 动，对最终铸锭的质量稳定性有重大影响。

3)大型电渣锭重熔时间长，渣系中的元素挥发和烧损，需要不断地补充、调 整渣系组分。同时，大电渣锭重熔时增氢、增氧严重，气密保护技术不完善。

b)双真空锭

双真空钢锭是在钢水精炼过程除气的同时，浇注过程也在真空下进行，避免 钢水在凝固时氧化和吸气，其特点是氢和氧的含量较低。

大型双真空钢锭的主要缺点：

1)钢锭模直径大，钢锭冷却速度慢，树枝晶发达，顶部正偏析、底部负偏析、 中心V偏析、两侧A偏析严重，成分均匀性较差。

2)大钢锭顺序凝固效果差，钢锭中心难以被补缩，易产生严重的缩孔疏松缺 陷，钢锭致密性较差。

3)大钢锭在浇注过程需要加保护渣，控制不好易在钢锭内部形成大块夹杂物， 导致钢锭纯净度较差。

综上所述，研究一种新型的大锻件制造方案来解决以上难题很必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种简单且高效的用于9Ni大锻件构筑成形的设计方法， 解决现传统工艺制造钢锭的内部冶金质量极难保障，宏观偏析、中心疏松和晶粒 粗大等严重问题，并且在经济上成本较低。

本发明的技术方案是：

一种9Ni大锻件构筑成型的设计方法，包括冶炼、洗削连铸坯表面、真空封装、 高温加热、高压锻焊、锻造成形，具体步骤如下：

1)在立弯式连铸机上生产处230mm厚度9Ni钢连铸坯，并进行800℃±10℃ 保温4h达到退磁目的；