本發(fā)明涉及一種水電抽水蓄能機(jī)組18mncrnimo磁軛整體鍛件制造方法，屬于水電站設(shè)備大型鍛件制造技術(shù)領(lǐng)域。

　　背景技術(shù)：

　　水電轉(zhuǎn)子磁軛是抽水蓄能機(jī)組發(fā)電電動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件，其重量占發(fā)電電動(dòng)機(jī)總重的15%，主要作用是產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和固定磁極。由于抽水蓄能機(jī)組具有啟停機(jī)頻繁、正反轉(zhuǎn)且轉(zhuǎn)速高等特點(diǎn)，運(yùn)行工況極為惡劣，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生巨大的離心力、電磁力均由磁軛本體來(lái)承受，因此對(duì)磁軛的質(zhì)量要求很高。

　　近年來(lái)，隨著抽水蓄能機(jī)組的容量越來(lái)越大，水頭越來(lái)越高，對(duì)轉(zhuǎn)子磁軛的材料提出了更高的要求，轉(zhuǎn)子磁軛以往一直沿用q690等級(jí)高強(qiáng)度鋼板制造，鋼板制造工藝水平較為成熟，但鋼板受軋機(jī)噸位及鋼錠重量的限制，可制造的厚度和外形尺寸有限，磁軛均是多層鋼板疊壓磁軛，但采用鋼板制造磁軛存在廢品率高、加工后易錯(cuò)牙、平面度差、局部應(yīng)力大等缺點(diǎn)，因此，采用鋼板制造磁軛還是存在一定的局限性。

　　技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

　　為了克服上述技術(shù)上的不足，本發(fā)明的目的在于提供了一種水電抽水蓄能機(jī)組18mncrnimo磁軛整體鍛件制造方法，實(shí)現(xiàn)了整鍛磁軛鍛件代替多層鋼板疊壓磁軛技術(shù)。

　　本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：本發(fā)明水電抽水蓄能機(jī)組18mncrnimo磁軛整體鍛件制造方法其加工步驟為：

　　18mncrnimo磁軛整體鍛件成分為（按重量%計(jì)量）：

　　c：0.10-0.22，mn：0.40-1.8，si：≤0.37，p：≤0.015，s：≤0.005，ni：0.80-2.00，cr：0.30-1.50，mo：0.20-0.50，v：≤0.10，cu：≤0.20，nb：≤0.03，ceq：≤0.65，其余為fe。

　　其具體組分為：c：0.10，mn：1.0，si：≤0.37，p：≤0.015，s：≤0.005，ni：1.5，cr：0.8，mo：0.3，v：≤0.10，cu：≤0.20，nb：≤0.03，ceq：≤0.65，其余為fe。

　　其具體組分為：c：0.22，mn：0.40，si：≤0.37，p：≤0.015，s：≤0.005，ni：0.80，cr：0.30，mo：0.20，v：≤0.10，cu：≤0.20，nb：≤0.03，ceq：≤0.65，其余為fe。

　　其具體組分為：c：0.16，mn：1.8，si：≤0.37，p：≤0.015，s：≤0.005，ni：2.00，cr：1.50，mo：0.50，v：≤0.10，cu：≤0.20，nb：≤0.03，ceq：≤0.65，其余為fe。

　　制作方法：

　　1、冶煉：鍛件用鋼水采用電爐冶煉、鋼包真空精煉，使用真空碳脫氧方式去除鋼水中氣體和夾雜物。粗煉鋼水采用電爐冶煉，配入優(yōu)質(zhì)生鐵和返回廢鋼，保證足夠脫碳量以去除鋼水中夾雜物，加入白灰造渣，盡可能降低鋼水磷含量。粗煉鋼水兌入精煉爐時(shí)嚴(yán)格卡掉氧化渣，精煉爐采用活性石灰和優(yōu)質(zhì)螢石造高堿度精煉渣，采用碳粉擴(kuò)散脫氧，鋼水進(jìn)行真空脫氣處理，在真空狀態(tài)下碳氧深度反應(yīng)降低鋼水中氧含量。澆注時(shí)采用真空上注，在高真空狀態(tài)下鋼水中碳氧進(jìn)一步深度反應(yīng)降低氧含量，提高鋼水純凈度。

　　2、鍛造：10000t及以上水壓機(jī)鍛造，水口切除＞鋼錠錠身重的5%，冒口切除：鋼錠整個(gè)冒口，鍛比：≥5。

　　鍛造變形過(guò)程：

　　來(lái)錠入爐加熱：

　　第一火次：鋼錠整體倒棱拔長(zhǎng)φ1350，切除水口棄料（約7.8%），切除整個(gè)冒口，鍛造比1.47；

　　第二火次：鐓粗至坯料高度h=770,沖孔，氣割清理沖孔毛邊，鍛造比5.0；

　　第三火次：馬杠擴(kuò)孔至壁厚越t=620，鍛造比1.61；

　　第四火次：平整坯料高度至h=450，鍛造比1.71；

　　第五火次：馬杠擴(kuò)孔，修整坯料上下面，擴(kuò)孔精整出成品。鍛造比1.32；

　　鍛件總鍛造比＞7。

　　3、熱處理：通過(guò)模擬熱處理試驗(yàn)，確定了調(diào)質(zhì)熱處理工藝參數(shù)，淬火冷卻方式采用水冷。

　　調(diào)質(zhì)熱處理加熱采用大型電爐，鍛件擺放在爐體中間墊鐵上，保證加熱過(guò)程中溫度場(chǎng)的均勻性，鍛件與墊鐵之間墊平、墊實(shí)防止產(chǎn)生過(guò)大變形。

　　低溫升溫時(shí)采用限速升溫，因?yàn)榈蜏仉A段鍛件心部還處于彈性狀態(tài)，過(guò)高的溫差易造成過(guò)大的熱應(yīng)力而導(dǎo)致鍛件的開(kāi)裂可能。

　　隨著爐溫的升高，到相變點(diǎn)前保持一段時(shí)間，其目的是減小鍛件內(nèi)外溫差；為相變做準(zhǔn)備，使相變?cè)阱懠恼麄€(gè)截面上均勻地進(jìn)行，可以避免產(chǎn)生較大的組織應(yīng)力；減少高溫保持時(shí)間，避免造成較大的氧化和晶粒粗大。

　　當(dāng)爐溫到達(dá)相變點(diǎn)溫度后，進(jìn)行均溫，均溫完成后進(jìn)入保溫階段，使工件心部溫度也達(dá)到加熱溫度，并完成奧氏體轉(zhuǎn)變。

　　冷卻采用大型循環(huán)水水槽進(jìn)行冷卻，最終得到綜合機(jī)械性能較好的貝氏體組織，防止鐵素體析出。

　　本發(fā)明的有益效果是：相對(duì)于鋼板而言，鍛件具有可制造厚度大、受空間尺寸限制小、材料利用率高等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)合理的成分設(shè)計(jì)、煉鋼工藝、鍛造工藝、熱處理工藝用18mncrnimo材料制造的整體磁軛鍛件能夠達(dá)到q690等級(jí)高強(qiáng)度鋼板的實(shí)物性能水平，采用鍛件制造的磁軛材料利用率高，節(jié)約大量的原材料成本和生產(chǎn)制造成本（每臺(tái)機(jī)組可節(jié)約成本情況見(jiàn)表1）。目前每年磁軛鍛件的需求量至少為6臺(tái)，可節(jié)約制造成本：（42.6+87）×6=777.6萬(wàn)，可節(jié)約生產(chǎn)周期：6×6=36天。因此，采用整鍛磁軛代替鋼板疊壓磁軛是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

　　附圖說(shuō)明

　　圖1是本發(fā)明水電抽水蓄能機(jī)組18mncrnimo磁軛整體鍛件制造方法結(jié)構(gòu)熱處理工藝曲線圖。

　　圖2是本發(fā)明水電抽水蓄能機(jī)組18mncrnimo磁軛整體鍛件制造方法制造的磁軛各截面屈服強(qiáng)度實(shí)測(cè)結(jié)果圖。

　　圖3是q690鋼板疊壓磁軛鍛件示意圖。

　　圖4是本發(fā)明水電抽水蓄能機(jī)組18mncrnimo磁軛整體鍛件制造方法制造的磁軛示意圖。

　　具體實(shí)施方式

　　本發(fā)明水電抽水蓄能機(jī)組18mncrnimo磁軛整體鍛件制造方法其加工步驟為：

　　18mncrnimo磁軛整體鍛件成分為（按重量%計(jì)量）：

　　c：0.10-0.22，mn：0.40-1.8，si：≤0.37，p：≤0.015，s：≤0.005，ni：0.80-2.00，cr：0.30-1.50，mo：0.20-0.50，v：≤0.10，cu：≤0.20，nb：≤0.03，ceq：≤0.65，其余為fe。

　　實(shí)施例1：

　　c：0.10，mn：1.0，si：≤0.37，p：≤0.015，s：≤0.005，ni：1.5，cr：0.8，mo：0.3，v：≤0.10，cu：≤0.20，nb：≤0.03，ceq：≤0.65，其余為fe。

　　實(shí)施例2：

　　c：0.22，mn：0.40，si：≤0.37，p：≤0.015，s：≤0.005，ni：0.80，cr：0.30，mo：0.20，v：≤0.10，cu：≤0.20，nb：≤0.03，ceq：≤0.65，其余為fe。

　　實(shí)施例3：

　　c：0.16，mn：1.8，si：≤0.37，p：≤0.015，s：≤0.005，ni：2.00，cr：1.50，mo：0.50，v：≤0.10，cu：≤0.20，nb：≤0.03，ceq：≤0.65，其余為fe。

　　實(shí)施例4：

　　制作方法：

　　1、冶煉：鍛件用鋼水采用電爐冶煉、鋼包真空精煉，使用真空碳脫氧方式去除鋼水中氣體和夾雜物。粗煉鋼水采用電爐冶煉，配入優(yōu)質(zhì)生鐵和返回廢鋼，保證足夠脫碳量以去除鋼水中夾雜物，加入白灰造渣，盡可能降低鋼水磷含量。粗煉鋼水兌入精煉爐時(shí)嚴(yán)格卡掉氧化渣，精煉爐采用活性石灰和優(yōu)質(zhì)螢石造高堿度精煉渣，采用碳粉擴(kuò)散脫氧，鋼水進(jìn)行真空脫氣處理，在真空狀態(tài)下碳氧深度反應(yīng)降低鋼水中氧含量。澆注時(shí)采用真空上注，在高真空狀態(tài)下鋼水中碳氧進(jìn)一步深度反應(yīng)降低氧含量，提高鋼水純凈度。

　　2、鍛造：10000t及以上水壓機(jī)鍛造，水口切除＞鋼錠錠身重的5%，冒口切除：鋼錠整個(gè)冒口，鍛比：≥5。

　　鍛造變形過(guò)程：

　　來(lái)錠入爐加熱：

　　第一火次：鋼錠整體倒棱拔長(zhǎng)φ1350，切除水口棄料（約7.8%），切除整個(gè)冒口，鍛造比1.47；

　　第二火次：鐓粗至坯料高度h=770,沖孔，氣割清理沖孔毛邊，鍛造比5.0；

　　第三火次：馬杠擴(kuò)孔至壁厚越t=620，鍛造比1.61；

　　第四火次：平整坯料高度至h=450，鍛造比1.71；

　　第五火次：馬杠擴(kuò)孔，修整坯料上下面，擴(kuò)孔精整出成品。鍛造比1.32；

　　鍛件總鍛造比＞7。

　　3、熱處理：通過(guò)模擬熱處理試驗(yàn)，確定了調(diào)質(zhì)熱處理工藝參數(shù)，淬火冷卻方式采用水冷。熱處理工藝曲線如圖1所示。

　　調(diào)質(zhì)熱處理加熱采用大型電爐，鍛件擺放在爐體中間墊鐵上，保證加熱過(guò)程中溫度場(chǎng)的均勻性，鍛件與墊鐵之間墊平、墊實(shí)防止產(chǎn)生過(guò)大變形。

　　低溫升溫時(shí)采用限速升溫，因?yàn)榈蜏仉A段鍛件心部還處于彈性狀態(tài)，過(guò)高的溫差易造成過(guò)大的熱應(yīng)力而導(dǎo)致鍛件的開(kāi)裂可能。

　　隨著爐溫的升高，到相變點(diǎn)前保持一段時(shí)間，其目的是減小鍛件內(nèi)外溫差；為相變做準(zhǔn)備，使相變?cè)阱懠恼麄€(gè)截面上均勻地進(jìn)行，可以避免產(chǎn)生較大的組織應(yīng)力；減少高溫保持時(shí)間，避免造成較大的氧化和晶粒粗大。

　　當(dāng)爐溫到達(dá)相變點(diǎn)溫度后，進(jìn)行均溫，均溫完成后進(jìn)入保溫階段，使工件心部溫度也達(dá)到加熱溫度，并完成奧氏體轉(zhuǎn)變。

　　冷卻采用大型循環(huán)水水槽進(jìn)行冷卻，最終得到綜合機(jī)械性能較好的貝氏體組織，防止鐵素體析出。

　　通過(guò)采取上述技術(shù)方案，使18mncrnimo磁軛鍛件各項(xiàng)性能指標(biāo)完全達(dá)到了q690等級(jí)高強(qiáng)度鋼板的性能水平；機(jī)械性能實(shí)測(cè)結(jié)果如圖2所示；實(shí)現(xiàn)了18mncrnimo整鍛磁軛技術(shù)代替多層q690鋼板疊壓磁軛技術(shù)。

　　圖3所示為q690鋼板疊壓磁軛鍛件結(jié)構(gòu)，為多層q690鋼板疊壓磁軛。