[发明专利]高强韧性转子中心体的热加工工艺

说明书

本发明涉及转子中心体加工技术领域，提供了一种高强韧性转子中心体的热加工工艺，所述转子中心体的材质为27NiCrMoV15‑6；热加工工艺包括如下步骤：将原料冶炼后浇注成钢锭；将钢锭锻造成用于制造转子中心体的锻件，锻件的壁厚≥700mm；对锻件采用两次正火和一次回火热处理，然后再采用一次正火热处理，然后再采用淬火和回火的性能热处理。本发明的热加工工艺，不仅可保证锻件的晶粒度≥7级，而且可保证锻件在≥950MPa的强度条件下达到冲击功≥200J、断裂韧性＞200MP·m^1/2、残余应力＜50MPa，同时实现了全截面组织及性能的均匀性，使得转子中心体锻件的力学性能远远高于设计要求。

技术领域

本发明涉及转子中心体加工技术领域，尤其是一种高强韧性转子中心体的热加工工艺。

背景技术

抽水蓄能电站是利用电力负荷低谷时的电能抽水至上水库，在电力负荷高峰期再放水至下水库发电的水电站，又称蓄能式水电站。抽水蓄能电站中的转子中心体的材质为27NiCrMoV15-6，其采用整锻制造工艺，其工艺步骤如下：冶炼→锻造→锻后热处理→粗加工UT探伤→性能热处理→半精加工UT→取试性能检测→精加工。

目前，SEW555标准中对材质为27NiCrMoV15-6的锻件的力学性能有明确的规定，其力学性能如下表所示：

随着抽水蓄能电站装机容量的增加，转子中心体的尺寸越来越大，例如，现有一种转子中心体锻件，其精加工图轮廓尺寸φ3210/φ2020×4030mm，重量115.2t，为了保证转子中心体的正常运行，在设计时对这种转子中心体的试样取试位置及性能指标提出了更高的要求，试样取试位置到热处理表面的距离至少为140mm，性能指标如下表所示：

虽然在设计上对转子中心体提出了更高的要求，但是在实际制造中，由于转子中心体锻件的尺寸大、重量重，且试样取样位置深，因此，如何保证在≥950MPa的强度条件下达到较高的冲击功、良好的断裂韧性、较低的残余应力，同时实现全截面组织及性能的均匀性，是转子中心体锻件制造的难点，而采用现有的工艺方法制造的转子中心体锻件还不能达到上述要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高强韧性转子中心体的热加工工艺，保证锻件在≥950MPa的强度条件下达到较高的冲击功、良好的断裂韧性和较低的残余应力。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：高强韧性转子中心体的热加工工艺，所述转子中心体的材质为27NiCrMoV15-6；包括顺序进行的如下步骤：

S1、将原料冶炼后浇注成钢锭；钢锭的化学成分按重量百分比计为：C：0.22～0.28％，Cr：1.2～1.8％，Ni：3.4～4％，Mo：0.25～0.45％，V：0.05～0.15％，Si≤0.1％，Mn≤0.1％，P≤0.005％，S≤0.003％，Al≤0.01％，H≤0.00015％，O≤0.0015％，N≤0.006％，其余为Fe及不可避免的杂质；

S2、将钢锭采用宽砧强压下料、镦粗冲孔后宽砧强拔及芯轴扩孔的锻造工艺制造转子中心体的锻件；所述锻件的壁厚≥700mm；

S3、将锻件热送至炉温为660～690℃的加热炉内保温4～6小时；然后将加热炉的炉温降低至210～260℃保温，保温时间为每100mm的壁厚保温2～2.3小时；然后将加热炉的炉温升高至910～930℃保温，保温时间为每100mm壁厚保温1.5～1.8小时；然后将锻件出炉空冷至180～220℃；

S4、将锻件热送至炉温为180～230℃的加热炉内保温，保温时间为每100mm的壁厚保温2～2.3小时；然后将加热炉的炉温升高至860～880℃保温，保温时间为每100mm壁厚保温1.5～1.8小时；然后将锻件出炉空冷至180～220℃；