[发明专利]一种低碳奥氏体无磁性钢电机支撑筒锻件的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢锻件的制作方法，尤其是涉及一种低碳奥氏体无磁性钢电机支撑筒锻件的制作方法。

背景技术

低碳奥氏体1Mn18Cr18N钢是德国埃森联合锻造公司(VSG)在奥氏体50Mn18Cr4钢的基础上研制成的一新钢种。在1981年才成为300MW～1200MW汽轮发电机的护环锻件专用钢。

制造护环锻件的技术复杂，难度极高。由于国外技术的保密，目前世界上只有少数几个国家才能制造1Mn18Cr18N钢的护环锻件。我国尚未全面掌握制造护环锻件相关生产的工艺技术，正处于研制阶段。

支撑筒锻件产品是军工电机的护环，技术条件要求很高，低碳奥氏体1Mn18Cr18N无磁性钢的化学成分中C≤0.12，要求很低，N≤0.47要求又很高。钢的冶炼工艺必须采用电炉加电渣重熔。技术上要解决钢水中加氮气的难度，又要考虑电渣重熔过程中氮气减少的问题，要研究编制合理锻压工艺，钢的加热温度选择、保温时间确定，锻件的锻造比，锻件变形过程的火次的分配，变形量的均匀控制及奥氏体晶粒度的均匀性控制。冷作强化变形量的理论计算和实际热偶锻件固溶化处理及机性测试数据内在联系，修正原设计的冷作强化变形率，以确保冷作强化的机性符合DFJP-15-2009技术条件。

冷作强化及要消除冷作强化产生的残余应力，必须进行低温回火处理，保持支撑筒锻件的稳定性，通过联合检验(年代表、用户、本公司三方)，用上述的制造方法生产的低碳奥氏体1Mn18Cr18N无磁性钢的电机支撑筒锻件产品综合性能完全符合DFJP-15-2009技术条件要求。

低碳奥氏体1Mn18Cr18N钢是德国埃森联合锻造公司(VSG)1975年在奥氏体50Mn18Cr4无磁钢的基础上研制成的一新钢种。在1981年才成为300MW～1200MW汽轮发电机的护环锻件专用钢。

用1Mn18Cr18N钢制造汽轮机发电机的护环锻件的技术复杂，难度极高。由于国外技术的保密，目前世界只有德国、日本、法国、意大利等少数几个国家才能制造。我国电机行业300MW～1200MW汽轮机发电机上的护环锻件几乎全部以来进口。

我国尚未完全掌握制造护环锻件相关的工艺技术，我国正处于研究试制阶段，未能形成批量生产。

低碳奥氏体1Mn18Cr18N钢护环锻件要达到性能要求，必须使用万吨锻压机，在液压胀形楔形扩孔的专用工装模具中进行冷作强化。

低碳奥氏体1Mn18Cr18N钢无磁性电机支撑筒锻件技术要求符合JB/T7030-2002标准。实际就是护环锻件相对300MW～600MW汽轮发电无磁性护环锻件小的多、制造的技术难度就更高了，必须创造研究新的制造方法。

目前国内尚无用低碳奥氏体1Mn18Cr18N无磁性钢采用此制造方法生产出强度、塑性冲击韧性达到如此高指标的小护环，国外资料尚无此报导。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种综合性能完全符合DFJP-15-2009技术条件要求。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种低碳奥氏体无磁性钢电机支撑筒锻件的制作方法，包括以下步骤：

(1)按照低碳奥氏体1Mn18Cr18N钢的化学成分进行炼制并将得到的钢水浇注成电极棒；

(2)电极棒经除锈、打磨、清理后再经电渣重熔炉熔炼为电渣钢锭；

(3)对电渣钢锭加热后进一步进行锻造、固熔化处理、冷作强化变形锻造、二次粗加工及去除残余应力回火工艺后，即得到低碳奥氏体无磁性钢电机支撑筒锻件。

步骤(1)中在炼制钢水过程的氧化期和还原期向其中加入复合脱氧剂。

所述的复合脱氧剂由以下组分及重量百分比含量组成：C≤0.45％，Mn：20％，Si：9％，Al：4.5％，Ca：4％，其余为Fe。

步骤(1)中在炼制钢水过程中向其中加入氮化锰铁或氮化铬铁，加入方法如下：将氮化锰铁或氮化铬铁装入小铁箱中，利用小铁箱自重，沉入钢水中，经钢水熔化，发生化学反应产生出的N溶入钢水中并控制氮的含量≥0.47％。

步骤(2)中所述的电渣重熔炉选用2T电渣重熔炉，电压：90V，功率：0.42KW/cm²，冷却水进口温度为常温，出口温度≤90℃，熔炼得到的电渣钢锭中的电渣为CaF：70％+Al₂O₃：30％或CaF：70％+Al₂O₃：25％+CaO：5％，电渣的渣重为钢锭重量的4～5％。