本发明涉及钢铁材料制造工艺控制领域，尤其涉及一种2Cr11Mo1VNbN汽轮机叶片用钢锻件的锻造工艺。
背景技术：
目前对于2Cr11Mo1VNbN汽轮机叶片用钢常规的生产方法是：按自由锻件加热通用技术要求Ⅲ组钢进行加热，采用油（水）压机锻造成型，不仅锻造余量大、锻造变形量、变形速度及变形温度很难精确控制，同时组织中δ-铁素体含量高，锻造极易开裂，并严重影响其强韧性，生产成本及废品率较高。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服上述现有技术中生产的2Cr11Mo1VNbN汽轮机叶片用钢组织中δ-铁素体含量高、锻造极易开裂并严重影响其强韧性的缺点而提供一种解决2Cr11Mo1VNbN汽轮机叶片用钢锻件开裂问题、满足其强韧性要求、减少了机加工余量且提高生产效率的2Cr11Mo1VNbN汽轮机叶片用钢锻件的锻造工艺。
为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：一种2Cr11Mo1VNbN汽轮机叶片用钢锻件的锻造工艺，该锻造工艺包括：锻前加热时，控制入炉温度不超过600℃，并在该温度下保温3～5小时，低温升温速度不超过70℃/h，同时在650～750℃均、保温6～8小时，再以不超过100℃/h的升温速度升温至1190±10℃，在1190±10℃保温4～6小时后降温至1100±10℃，保温2～4小时出炉锻造；锻造时，充分利用精锻机的设备优势，采取A、B两夹爪横向拉打或推打锻造，上料后，夹持锭尾端，将冒口端指向B夹头。
控制第一道次压下量为20mm，推打速度为2m/min，以改善锻件内部塑性。
主变形锻造时严格控制每道次压下量为40mm，锻打速度不超过4m/min，确保锻件内部充分锻透并减少应力的产生。
控制最后一道次拉打速度为1.5m/min，以保证锻件表面质量。
为保持良好的锻造塑性及避免δ-铁素体的产生，整个锻造过程控制始锻温度为960～990℃，终锻温度为850～880℃。
其中最优的锻造温度为860℃，控制最后一道次锻造时，始锻温度不超过920℃，最后一道次的终锻温度不超过870℃。
本发明的技术方案产生的积极效果如下：本发明解决了2Cr11Mo1VNbN汽轮机叶片用钢锻件锻造过程中开裂、退火组织中δ-铁素体含量高、锻件强韧性差的技术难题，不仅使产品质量得到保证，而且该生产方法的机械加工余量小、生产效率高、降低了生产成本，同时锻件锻透性好，各部分的力学性能均匀且强韧性高，延长了使用寿命，生产工艺更加经济、科学。
锻前加热时，根据该材料合金元素含量高、热传导率低、锻造塑性差的特点，为防止低温加热时产生温度应力及组织应力而开裂，控制入炉温度不超过600℃并在该温度下保温3～5小时，之后以不超过70℃/h的升温速度升温至650～750℃均、保温6～8小时，使电渣锭内外温度充分一致，避免因温度应力开裂，再以不超过100℃/h的升温速度升温至1190±10℃，为确保电渣锭充分热透并尽量减少或避免δ-铁素体的析出，在1190±10℃保温4～6小时后降温至1100±10℃，保温2～4小时出炉锻造。
锻造过程按如下控制变形量，控制第一道压下量为20mm，主要目的是改善铸态组织、提高锻造塑性；主变形每道次压下量为40mm，控制拉打速度为4m/min，推打速度为2m/min，为保证锻件表面质量，控制最后一道次拉打速度为1.5m/min；同时，锻造过程中反复测温，整个锻造过程，保持锻造温度在850～990℃之间，其中860℃为最优温度；同时控制最后一道次锻造时，温度不超过920℃时方可开始锻造，这样既可确保锻件内部充分锻透，又可避免温升引起锻件内部产生大量δ-铁素体及产生应力引起锻造开裂。
附图说明
图1为本发明实施例的汽轮机叶片钢锻前加热规范曲线图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述与说明。
实施例一
2Cr11Mo1VNbN汽轮机叶片用钢锻件的锻造工艺，以直径为φ125mm规格（锻坯尺寸为φ140mm）的2Cr11Mo1VNbN汽轮机叶片用钢锻件为例，进行分析。该规格叶片用钢锻前加热规范如图1，控制入炉温度不超过600℃并在该温度下保温3小时，之后以不超过70℃/h的升温速度升温至650～750℃均、保温6小时，再以不超过100℃/h的升温速度升温至1190±10℃并保温4小时后降温至1100±10℃，保温2小时出炉锻造；锻造过程控制变形量、变形速度及变形温度，确保均匀变形，避免组织及温度应力。
其工艺路线为：电炉冶炼+真空精炼→电渣重熔→精锻机锻造成型→退火→校直→理化检测、检验→机加至成品→检测、检验→包装→交货。
所用材质为2Cr11Mo1VNbN钢，电渣锭为我公司自己生产。
具体生产流程为：电炉冶炼+真空精炼→电渣重熔→加热→精锻机锻造成形→锻后退火→表面检验、理化检测（低倍、非金属夹杂、晶粒度、力学性能（一拉三冲、持久试验）、δ-铁素体含量、超声波探伤）、下料→机加工→磁粉检测、尺寸检验→交货。
锻造所用设备为SXP-65型精锻机，充分利用SXP-65精锻机的设备优势，根据锻造工艺编制的锻造程序，采取A、B两夹爪夹紧后横向拉打或推打，将坯料锻至预先设计的外形尺寸。锻造结束后进行锻后正回火、校直、检验、超声波探伤、下料、机加工、磁粉检测、调质处理等工作，最终生产出满足高质量要求的汽轮机叶片用钢锻件，使各项力学性能指标达到：抗拉强度Rm≥965N/mm2，屈服强度Rp0.2≥690N/mm2，断后伸长率δ5≥15%，断面收缩率Z≥45%，冲击吸收功Akv2≥11J，在649℃下进行高温试验，在228Mpa力作用下，断裂时间不短于25小时。
精锻机锻造时，控制各道次变形尺寸依次为φ480mm-φ460mm-φ420mm-φ380mm-φ340mm-φ300mm-φ260mm-φ220mm-φ180mm-φ140mm。锻造过程中拉打、推打交替进行，并控制拉打速度为4m/min，推打速度为2m/min，为保证锻件表面质量，控制最后一道次拉打速度为1.5m/min，整个锻造过程，保持锻造温度在850～990℃之间，其中860℃为最优温度，同时控制最后一道次锻造时，温度不超过920℃时方可开始锻造。
实施例二
2Cr11Mo1VNbN汽轮机叶片用钢锻件的锻造工艺，以直径为φ185mm规格（锻坯尺寸为φ200mm）的2Cr11Mo1VNbN汽轮机叶片用钢锻件为例，进行分析。控制该规格叶片用钢锻前加热为：入炉温度不超过600℃并在该温度下保温5小时，之后以不超过70℃/h的升温速度升温至650～750℃均、保温8小时，再以不超过100℃/h的升温速度升温至1190±10℃并保温6小时后降温至1100±10℃，保温4小时出炉锻造；锻造过程控制变形量、变形速度及变形温度，确保均匀变形，避免组织及温度应力。
具体生产流程为：电炉冶炼+真空精炼→电渣重熔→加热→精锻机锻造成形→锻后退火→表面检验、理化检测（低倍、非金属夹杂、晶粒度、力学性能（一拉三冲、持久试验）、δ-铁素体含量、超声波探伤）、下料→机加工→磁粉检测、尺寸检验→交货。
锻造所用设备为SXP-65型精锻机，充分利用SXP-65精锻机的设备优势，根据锻造工艺编制的锻造程序，采取A、B两夹爪夹紧后横向拉打或推打，将坯料锻至预先设计的外形尺寸。锻造结束后进行锻后正回火、校直、检验、超声波探伤、下料、机加工、磁粉检测、调质处理等工作，最终生产出满足高质量要求的汽轮机叶片用钢锻件，使各项力学性能指标达到：抗拉强度Rm≥965N/mm2，屈服强度Rp0.2≥690N/mm2，断后伸长率δ5≥15%，断面收缩率Z≥45%，冲击吸收功Akv2≥11J，在649℃下进行高温试验，在228Mpa力作用下，断裂时间不短于25小时。
精锻机锻造时，控制各道次变形尺寸依次为φ580mm-φ560mm-φ520mm-φ480mm-φ440mm-φ400mm-φ360mm-φ320mm-φ280mm-φ240mm-φ200mm。锻造过程中拉打、推打交替进行，并控制拉打速度为4m/min，推打速度为2m/min，为保证锻件表面质量，控制最后一道次拉打速度为1.5m/min，整个锻造过程，保持锻造温度在850～990℃之间，其中860℃为最优温度，同时控制最后一道次锻造时，温度不超过920℃时方可开始锻造。
通过以上各过程控制，大大减少了锻造余量，不仅使材料利用率及锻造效率大大提高，后续机加工量也相应减少，从而降低了汽轮机叶片用钢产品的综合成本；同时避免了δ-铁素体的产生，使材料的强韧性也得到极大提高。
通过上述各工序的严格控制，得到理化检测结果如表1。
表1 实例的检测结果