一种预防奥氏体不锈钢锻件制造过程表面开裂的方法与流程

1.本发明涉及一种预防奥氏体不锈钢锻件制造过程表面开裂的工艺，属于钢材加工锻造领域。


背景技术：

2.奥氏体不锈钢，是指在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。钢中含cr约18%、ni8%～10%、c约0.1%时，具有稳定的奥氏体组织。奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性，但强度较低，不可能通过相变使之强化，仅能通过冷加工进行强化，如加入s，ca，se，te等元素，则具有良好的易切削性。
3.奥氏体不锈钢锻件广泛应用于核电、化工容器、石油炼化等领域，奥氏体不锈钢材质由于导热系数小，线膨胀系数大、锻造温度区间窄、变形抗力大、裂纹敏感性强等特点在锻造过程中表面极易出现锻造裂纹，奥氏体不锈钢锻造开裂问题一直是重机行业所关注和研究的重大问题之一。传统奥氏体不锈钢锻件的制造采用钢锭作为原材料，其思想为“以大制大”，大钢锭制造大锻件的思路。采用钢锭的锻件表面普遍出现不同程度的裂纹，造成每火次基本都需要清伤，锻件制造周期较长，制造费用较高。


技术实现要素：

4.本发明目的在于针对上述现有的技术缺陷，提供一种奥氏体不锈钢锻件预防锻造过程中表面开裂的新型制坯工艺，包括板坯锯切、板坯热处理、板坯铣加工、钢坯封焊、钢坯构筑、坯料扒皮、锻造开坯等工艺环节。通过特殊的工艺措施保证奥氏体不锈钢锻件在制造过程中表面无开裂现象。
5.本发明的技术方案如下，包括如下步骤：（1）板坯锯切，便于后续热处理吊装；（2）板坯热处理，使内部组织均质化、消除内应力，降低坯料开裂风险；（3）板坯铣加工，去除表面的氧化层和皮下缺陷；（4）板坯打磨、清洗，打磨提高表面粗糙度，减少板坯之间夹气问题，清洗去除表面油污等杂质；（5）板坯组坯、真空封焊，封装钢坯四周，防止加热过程中空气进入板坯之间氧化表面；（6）封焊钢坯加热，提高坯料的塑性；（7）封焊钢坯构筑，通过特殊工艺，使界面融合成为一个整体坯料；（8）坯料扒皮处理，去除坯料表面容易开裂机体；（9）锻造开坯、锻造成型；（10）锻件固溶处理；（11）半精加工；（12）超声波检测；
（13）取样、理化检测；（14）精加工；（15）包装、发运。
6.本发明的有益效果在于：a、实现大尺寸金属器件的均质化制造。采用多块体积更小的金属坯作为构筑基元，由于凝固速度快，因此其成分均匀性远远好于传统整体铸造的大型金属坯，在此基础上构筑而成的大尺寸金属器件不存在显著的宏观偏析；b、实现大尺寸金属器件的致密化制造。采用多块体积更小的金属坯作为构筑基元，由于凝固速度快，几乎可以实现同时凝固，因此坯料内部集中的缩孔疏松少。焊合界面经变形、保温和多向锻造后，致密性高于传统整体钢锭制成的锻件；c、实现大尺寸金属器件的纯净化制造。采用多块体积更小的金属坯作为构筑基元，由于制备成本、难度低，因此可采用各种灵活的精炼方法实现基元的纯净化，在此基础上构筑而成的大尺寸金属器件纯净度高于传统整体铸坯制成的锻件。
7.采用真空封焊+钢坯构筑后机加工扒皮的工艺方案创造性的解决奥氏体不锈钢锻造过程中表面开裂的问题。真空封焊的钢坯采用小单元连铸板坯作为基元，连铸板坯具有均质化，致密化、纯净化的特点，在加上构筑后的坯料有机加工扒皮工序进一步去除表面的微裂纹或锻造缺陷。通过以上两个措施可有效避免奥氏体不锈钢锻件锻造过程开裂的风险。
附图说明
8.图1为板坯组坯示意图；图2为实施例1中坯料两端加工50
×
45
°
的斜角平面图；图3为实施例2中坯料两端加工70
×
45
°
的斜角平面图。
具体实施方式
9.为了使本领域技术人员更了解本发明，本发明人将通过以下的具体实施例来对本发明进行更进一步的说明和阐述，但并不以此限制本发明。
10.实施例1本技术人承接某客户订购的304材质的φ6879xφ6379x222mm的顶部支撑锻环为例，锻环毛坯重量：14.8吨，下料重量16.7吨。
11.本发明实施包括以下步骤：（1）板坯锯切：板坯入厂复验合格后锯切成尺寸（长
×
宽
×
高）1230x1120x200mm小单元板坯共9块；（2）板坯热处理：固溶处理，加热温度为1060℃
±
10℃；（3）铣加工：小单元板坯铣加工6个面，尺寸为（长
×
宽
×
高）1220x1110x193mm，上下面粗糙度为ra6.3，其余面为ra12.5；（4）清洗打磨，每块坯料上下表面的清洁度rfu=5；（5）组坯：板坯提前在平台组坯，整体装入真空室的时间为8小时，见图1；（6）一级坯料真空封焊：真空室气压≤10-2
pa，焊接电压100kv，焊接电流=120ma，焊
接速度=200mm/min；（7）加热：封焊钢坯放入燃气加热炉，炉温设定为1230℃
±
20℃；（8）构筑成型：封焊钢坯经镦粗、高温扩散，滚圆至φ1500mm圆棒，锻后水冷至室温；（9）坯料机加工扒皮：φ1500mm圆棒单边去除量30mm，机加工至φ1440mm，坯料两端加工成50x45
°
的斜角，见图2；（10）锻造开坯：扒皮后的坯料经三向锻造、镦粗、冲孔、扩孔等环件，开坯尺寸为φ2980/φ1800/450mm；（11）轧制成型：最终锻件毛坯尺寸为φ6940/φ6315/285mm；（12）锻后热处理：固溶处理，加热温度为1060℃
±
10℃；（13）半精加工：四面见光，粗糙度ra6.3；（14）超声波检测：对该锻件进行超声波探伤，结果显示锻件内部无任何缺陷，满足jb/t4730.3-2005 i级要求；（15）取样：分解试样、理化检测；（16）精加工：符合客户图纸要求；（17）包装。
12.采用此工艺制造的奥氏体不锈钢锻件在锻造过程中没有出现表面开裂的现场，制造过程较为顺利。
13.实施例2本技术人承接某客户订购的f316h材质的φ4825xφ3930x185mm的某核电项目环件为例，锻环毛坯重量：22吨，下料重量26.5吨。
14.本发明实施包括以下步骤：（1）板坯锯切：板坯尺寸为9210mm
×
1545mm
×
200mm，入厂复验合格后锯切成尺寸（长
×
宽
×
高）1545
×
1150
×
200mm小单元板坯共10块。
15.（2）板坯热处理：先固溶处理，加热温度为1060℃
±
10℃。
16.（3）铣加工：小单元板坯铣加工6个面，尺寸为（长x宽x高）1530x1130x193mm，上下面粗糙度为ra6.3，其余面为ra12.5。
17.（4）清洗打磨，每块坯料上下表面的清洁度rfu=6。
18.（5）组坯：板坯提前在平台组坯，整体装入真空室的时间为10小时，见图1。
19.（6）一级坯料真空封焊：真空室气压≤10-2
pa，焊接电压100kv，焊接电流=120ma，焊接速度=180mm/min。
20.（7）加热：封焊钢坯放入燃气加热炉，炉温设定为1230℃
±
20℃。
21.（8）构筑成型：封焊钢坯经镦粗、高温扩散，滚圆至φ1700mm圆棒，锻后水冷至室温。
22.（9）坯料机加工扒皮：φ1700mm圆棒单边去除量35mm，机加工至φ1630mm，坯料两端加工成70
×
45
°
的斜角，见图3。
23.（10）锻造开坯：扒皮后的坯料经三向锻造、镦粗、冲孔、扩孔等环件，开坯尺寸为φ3820/φ2500/430mm。
24.（11）轧制成型：最终锻件毛坯尺寸为φ4905/φ3850/430mm。
25.（12）锻后热处理：固溶处理，加热温度为1050℃
±
10℃。
26.（13）半精加工：四面见光，粗糙度ra6.3。
27.（14）超声波检测：经检验锻件内部满足照nb/t 20003.2-2010的标准要求。
28.（15）取样：分解试样、理化检测。
29.（16）精加工：符合客户图纸要求。
30.（17）包装。
31.采用此工艺制造的奥氏体不锈钢锻件在锻造过程中没有出现表面开裂的现场，制造过程较为顺利。