[發明專利]一種大直徑法蘭及其制造工藝

有效

• 申請號: 201210561226.X
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN103031500A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 李忠云
• 申請（專利權）人: 無錫市華爾泰機械制造有限公司
• 主分類號: C22C38/60
• 分類號: C22C38/60;C21D9/40;C21D1/28
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 任立;姚姣陽

技術領域

本發明涉及一種法蘭及制造工藝，具體的說是一種大直徑法蘭及其制造工藝。

背景技術

法蘭（Flange），又叫法蘭盤或凸緣盤。法蘭是使管子與管子相互連接的零件，連接于管端；也有用在設備進出口上的法蘭，用于兩個設備之間的連接，如減速機法蘭。法蘭連接或法蘭接頭，是指由法蘭、墊片及螺栓三者相互連接作為一組組合密封結構的可拆連接，管道法蘭系指管道裝置中配管用的法蘭，用在設備上系指設備的進出口法蘭。法蘭上有孔眼，螺栓使兩法蘭緊連。法蘭間用襯墊密封。法蘭分螺紋連接（絲扣連接）法蘭和焊接法蘭和卡夾法蘭。

法蘭的材質一般有：碳鋼、合金鋼和不銹鋼；大直徑法蘭要求抗拉強度好，屈服強度高，表面粗糙度小；而高現有技術中，由于成分及熱處理工藝的限制，從而導致法蘭抗拉強度不高，高屈服強度不高，表面粗糙度較高，且存在組織疏松、氣孔、沙眼等問題，不滿足大直徑法蘭的使用要求，或使用壽命較短。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：

如何保證法蘭具有高抗拉強度和高屈服強度；

如何保證法蘭具有較小的表面粗糙度，組織更為均勻穩定，極少氣孔及沙眼。

本發明解決以上技術問題的技術方案是：

一種大直徑法蘭，其化學成分的質量百分比為：C：0.45-0.65%，Si:0.25-0.30%，Mn:0.85-0.95%，Ni:9-11%，Cr:2-3%，Nb：0.15-0.20%，Cu:0.85-0.95%，N:0.02-0.04%，Mo:0.13-0.15%，Al:0.2-0.3%，S：0.07-0.09%，Ti：0.03-0.04%，V：0.02-0.03%，B：0.002-0.004%，鑭系稀土：6-8%，余量為Fe。

大直徑法蘭的制造工藝，按以下工序進行：鋼坯下料-鍛造-鍛尺寸與表面檢查-熱處理-機械粗加工-超聲波檢驗-機械性能試驗-機械精加工至所需形狀與尺寸-清潔涂裝；

熱處理工序采用兩次正火+兩次回火+冷卻，第一次正火溫度大于第二次正火溫度，第一次回火溫度大于第二次回火溫度；

第一次正火：采用分段加熱，第一段加熱溫度為700-750℃，到溫后保溫10-15min，第二段加熱溫度為850-880℃，到溫后保溫35-40min，然后空冷10-15min后進行第二次正火；

第二次正火：采用分段加熱，第一段加熱溫度為600-650℃加熱，到溫后保溫15-18min，第二段加熱溫度為660-690℃加熱，到溫后保溫20-30min，然后水冷至室溫；

第一次回火：回火溫度550-640℃，到溫后保溫10-15min，然后空冷10-15min后進行第二次回火；

第二次回火：回火溫度500-540℃，到溫后保溫15-20min，然后進行冷卻；

冷卻采用水冷與空冷結合，先采用水冷以1-3℃/s的冷卻速率將鋼板水冷至450-470℃，然后空冷至400-430℃，再采用水冷以4-5℃/s的冷卻速率將鋼板水冷至300-350℃，再采用水冷以1-2℃/s的冷卻速率冷卻至室溫。

以上工序中：鋼坯下料、鍛造、鍛尺寸與表面檢查、機械粗加工、超聲波檢驗、機械性能試驗、機械精加工至所需形狀與尺寸和清潔涂裝都使用現有常用工藝。

本發明進一步限定的技術方案是：

前述的大直徑法蘭，鑭系稀土的組分質量百分比為：鑭：20-24%，鈰：20-25%，釤：14-16%，釹：14-16%，釓：2-4%，鐠：16-18%，鏑：5-6%，其余鑭系元素：1-3%，以上各組分之和為100%。

本發明采用兩次正火+兩次回火工藝+冷卻的熱處理工藝，兩次正火后使法蘭的帶狀組織等缺陷減輕明顯，組織細化均勻；正火后兩次回火，組織更為均勻穩定，且晶粒更細化，使法蘭的強度、韌性以及低溫沖擊性能得到很大的提高。第一次正火溫度高于第二次正火溫度，使第二次正火不破壞第一次正火的效果，使組織細化效果更為明顯；正火采取分段加熱，第二段加熱在第一段加熱的基礎上可以減小表面和心部的溫度之差，使法蘭厚度方向組織細小均勻；第一次回火溫度高于第二次回火溫度，使第二次回火不破壞第一次回火的效果，使法蘭厚度方向晶粒更為細化，進一步減小表面和心部的溫度之差，從而使表面至心部性能趨于一致；冷卻通過水冷與空冷結合，先以較慢的冷卻速度水冷，然后進行空冷，最后再通過一快一慢的水冷，不僅可提高法蘭的韌性和獲得較好的綜合力學性能（具體可見后面發明優點部分的力學性能），而且使組織更為均勻穩定，極少出現氣孔及沙眼。