[發明專利]超臨界汽輪機中壓聯合調節閥桿毛坯的自由鍛造方法

有效

• 申請號: 201310306201.X
• 申請日: 2013-07-18
• 公開（公告）號: CN103341580A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 龍正建;謝彬;王虹;劉仁君;劉明松;鄧凌宇;李波;何應強;蔣崢嶸
• 申請（專利權）人: 東方電氣集團東方汽輪機有限公司
• 主分類號: B21J5/00
• 分類號: B21J5/00
• 代理公司: 成都蓉信三星專利事務所 51106
• 代理人: 劉克勤;段雪茵

技術領域

本發明涉及鍛造成形領域，具體是一種超臨界汽輪機機組用GH901高溫合金制得的中壓聯合調節閥桿毛坯的錘上自由鍛造方法。

背景技術

GH901高溫合金材料是以Fe-43Ni-12Cr為基，加入鈦、鋁及相等強化元素的奧氏體型時效硬化合金，并含有微量的硼和較低的碳，經亞穩的γ[Ni3(Ti、Al)]相彌散強化，微量的鋁可抑制γ向η-Ni3Ti相的轉化。合金在650℃以下具有較高的屈服強度和持久強度，760℃以下抗氧化性良好，長期使用組織穩定。該合金是早期發展的較成熟的合金，廣泛用于制造在650℃以下工作的航空及地面燃氣渦輪發動機的轉動盤形件（渦輪盤、壓氣機盤、軸頸等）、靜結構件、渦輪外環及緊固件等零部件。

相關技術手冊中記載：對GH901高溫合金材料進行鍛造，若工藝參數選擇或操作不當時，其性能會顯示明顯的方向性，并可能引起缺口敏感。較大的鋼錠不允許直接冷至室溫，而應熱搬運直接移入鍛造加熱爐，以防止冷卻和再加熱時通過時效溫度區間。鑄錠應鍛成最大邊長為205mm方坯，而后快冷及修整。鍛造時應嚴格控制工藝參數，防止出現粗細晶粒嚴重不均勻（兩者有明顯的界線）現象，保證性能穩定。

因為GH901高溫合金材料是一種高溫鎳基材料、合金元素含量較高，因此，其變形抗力大、塑性壓力性較差。現有技術中，對GH901高溫合金材料的鍛造，一般采用壓力機靜壓鍛造成形。但是，由于造價較高和場地限制，國內有能力購置大規格的壓力機的企業十分稀少，如果將GH901高溫合金材料送至給相關企業代加工，其加工成本較高、周期較長。

因此，申請人開始嘗試對GH901高溫合金材料進行自由鍛錘鍛造、制造大型GH901高溫合金閥桿毛坯。但是，由于自由鍛造是對鍛坯采用多次瞬間打擊的方式，瞬間錘打使得鍛坯變形較快、容易開裂，拉應力部位出現芯部裂紋。

600MW超臨界汽輪機用中壓聯合調節閥桿的尺寸較大，鍛件毛坯尺寸φ270X1800，鍛件重量達400kg，鍛造過程中的最大邊大于手冊規定的“205mm”，其錘上生產容易出現連續的鍛造開裂情況。申請人對GH901高溫合金材料進行自由鍛、無法提供出合格的閥桿毛坯，國內市場咨詢也無廠家有此鍛造業績及技術，國外詢價價格極高且不保證交貨期，這都嚴重的影響了超臨界600MW機組的產出，為此專門進行GH901閥桿的錘上自由鍛成形攻關研究。

發明內容

本發明的目的在于：提供一種自由鍛造的方法，使得超臨界汽輪機中壓聯合調節閥桿毛坯在自由鍛錘上鍛造成為現實，節約成本、縮短工期。

本發明所采用的技術方案是：

超臨界汽輪機中壓聯合調節閥桿毛坯的自由鍛造方法，所述超臨界汽輪機中壓聯合調節閥桿由GH901高溫合金材料整體鍛造而成，所述超臨界汽輪機中壓聯合調節閥桿呈圓桿狀，一端沿徑向、向外凸出一個圓柱形的凸臺；所述超臨界汽輪機中壓聯合調節閥桿的自由鍛造方法包括以下步驟：

（1）檢驗：檢驗坯料規格以及表面質量，并對來料扒皮、進行探傷，清除表面缺陷；

（2）鍛前加熱：對坯料進行分段加熱，具體的：入爐溫度小于400℃，緩慢勻速升溫至500℃～550℃后、保溫3～4小時；然后在2～3小時內緩慢勻速升溫至700℃～800℃后、保溫3～4小時；最后在3～4小時內緩慢勻速升溫至始鍛溫度1100℃～1160℃后、保溫3.5～4.5小時；

（3）在自由鍛錘上對坯料進行鍛造，具體的：

a.先將坯料拔長為圓柱形坯料、其外徑與閥桿毛坯圓柱形的凸臺的外徑相等；

b.在圓柱形坯料上壓印，壓印一側距離圓柱形坯料端部的距離與閥桿毛坯圓柱形的凸臺的長度相等；

c.加深壓印、并拔長壓印另一側的圓柱形坯料，使該部分坯料拔長后的外徑等于閥桿圓桿外徑，得到超臨界汽輪機中壓聯合調節閥桿毛坯；

所述步驟a和c中分別包含若干次交替進行的鐓粗和拔長步驟，且每一次鐓粗和拔長時的鍛造比控制在0.8～1.3，鍛造溫度為控制在1200℃～800℃；

（4）將鍛后的超臨界汽輪機中壓聯合調節閥桿毛坯緩慢冷卻。

所述步驟（1）中的探傷是超聲波探傷和滲透探傷。

所述步驟（2）中的鍛前加熱是在天然氣爐中加熱。

所述步驟（3）中的自由鍛錘所使用的錘砧在使用前要預熱至200～350℃。