大型水轮发电机镜板锻件的制作方法

本发明涉及一种大型水轮发电机镜板锻件。

背景技术：

镜板是大型水电机组的关键承载部件，其质量直接关系到机组运行的安全性和可靠性。大型水轮发电机镜板锻件承载推力大，甚至高达4500t。大型水轮发电机镜板为大直径饼类锻件，由于所用钢锭与其锻件最终形状差别巨大，其工艺难点是容易产生层状撕裂缺陷，引起超声波探伤超标，半精加工后硬度应达到200HBW—250HBW且任何两点硬度差不大于30HBW，质量风险很高。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种性能优异并稳定的大型水轮发电机镜板锻件。

为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：

一种大型水轮发电机镜板锻件，浇注锻件钢锭的钢水熔炼成分和锻件成品成分由下述质量分数的组分组成：

碳：0.20％～0.45％；

硅：≤0.40％，且≠0；

锰：0.50％～0.90％；

磷：≤0.025％，且≠0；

硫：≤0.015％，且≠0；

铬：0.90％～1.20％；

钼：0.10％～0.30％；

镍：≤0.60％，且≠0；

铜：≤0.35％，且≠0；

余量为铁和不可避免的微量杂质，总组分的含量为100％。

进一步的技术方案是，浇注锻件钢锭的钢水熔炼成分和锻件成品成分由下述质量分数的组分组成：

碳：0.20％～0.29％；

硅：≤0.40％，且≠0；

锰：0.60％～0.90％；

磷：≤0.025％，且≠0；

硫：≤0.015％，且≠0；

铬：0.90％～1.20％；

钼：0.10％～0.30％；

镍：≤0.30％，且≠0；

铜：≤0.35％，且≠0；

余量为铁和不可避免的微量杂质，总组分的含量为100％。

进一步的技术方案是，浇注锻件钢锭的钢水熔炼成分和锻件成品成分由下述质量分数的组分组成：

碳：0.30％～0.45％；

硅：≤0.40％，且≠0；

锰：0.50％～0.80％；

磷：≤0.025％，且≠0；

硫：≤0.015％，且≠0；

铬：0.90％～1.20％；

钼：0.10％～0.30％；

镍：≤0.60％，且≠0；

铜：≤0.35％，且≠0；

余量为铁和不可避免的微量杂质，总组分的含量为100％。

进一步的技术方案是，所述的大型水轮发电机镜板锻件用于单机容量500MW以上水轮发电机组，镜板外径4000mm以上。如某电站水轮发电机镜板尺寸为Φ5445×Φ3975×H146mm，重量12.42t，镜面上任何两点硬度差≤30HB，承载推力4500t。

进一步的技术方案是，所述的锻件的屈服强度≥390MPa；抗拉强度≥690MPa；断后伸长率≥15％；冲击吸收能量≥40J；硬度为200～250HBW。

进一步的技术方案是，对锻件进行超声波探伤(UT)、磁粉探伤(MT)或液体渗透探伤(PT)及目视(VT)等无损检测，锻件无损检测的区域、状态和时机、检测项目及验收要求符合下表的规定。

本发明与现有技术相比，具有以下的有益效果：

本发明的大型水轮发电机镜板锻件的屈服强度≥390MPa；抗拉强度≥690MPa；断后伸长率≥15％；冲击吸收能量(20℃)≥40J；硬度200～250HBW，且任何两点硬度差不大于30HBW。镜板锻件不存在裂纹缺陷；超声探伤UT检测，在距锻件交货表面15mm范围内，不允许有当量直径1mm及以上的缺陷，在距锻件交货表面15mm以下的区域不允许有当量直径超过5mm的单个缺陷，且在每1dm³的区域中当量直径3mm～5mm的缺陷总数不超过10个；渗透探伤检测，不允许有超过0.8mm×0.8mm(或相应面积)的单个缺陷，不允许存在线性缺陷；磁粉探伤检测，不允许有超过当量直径3mm的单个缺陷，在任意100cm²的面积内，长度1mm～3mm缺陷不允许有超过10个。

附图说明

图1为镜板锻件示意图(正视图)；

图2为镜板锻件示意图(俯视图)。

具体实施方式

下面结合本发明的实施例对本发明作进一步的阐述和说明。

1、大型水轮发电机镜板锻件的制造步骤如下：

1.1、冶炼：锻件用钢锭采用电炉冶炼，真空精炼后真空浇注；

1.2、锻造：钢锭的水口、冒口应有足够的切除量；在足够能力的锻压机上锻造，使锻件整个截面得到充分的塑性变形。

1.3、性能热处理：性能热处理采用调质处理；性能热处理后使锻件获得均匀的组织和性能，特别要保证镜板表面硬度均匀性。

1.4、粗加工：锻件性能热处理后，按照产品尺寸留适当的余量进行粗加工。

1.5、无损检测：对锻件进行无损检测，具体见2.5。

1.6、消除应力热处理：粗加工后，锻件在低于性能回火温度至少30℃且不低于550℃的温度下进行消除应力退火。

1.7出厂前加工：消除应力后，锻件表面加工至要求。

2、检验

2.1化学成分分析

对浇注锻件钢锭的钢水进行熔炼化学成分分析和锻件成品化学成分分析，其化学成分符合表1规定，分析方法按GB/T 223、GB/T 4336、GB/T 20066规定进行。

表1化学成分

2.2锻件力学性能试验

2.3.1拉伸试验按照GB/T 228.1规定进行。

2.3.2冲击试验按照GB/T 229规定进行。

锻件经性能热处理后，其切向力学性能符合表2规定。

表2力学性能

2.4锻件镜板轴承表面硬度检测

2.4.1按照GB/T 231用便携式里式硬度计或其他硬度计检测硬度。

在平面距外圆圆周100mm和内外圆平均半径处，每隔90°测一处硬度值。

锻件最终热处理(包括粗加工消应力退火)后，其镜板轴承表面半精加工后硬度应达到HBW200～HBW250，且任何两点硬度差不大于HBW30。

2.5无损检测：

在不同的状态和时机分别对锻件不同检测区域进行超声波探伤、磁粉探伤或液体渗透探伤及目视等无损检测，锻件无损检测的区域、状态和时机、检测项目及验收要求符合表3的规定。

表3无损检测

实施例1：

浇注锻件钢锭的钢水进行熔炼化学成分分析如下：

碳：0.27％；硅：0.3％；锰：0.7％；磷：0.0 2％；硫：0.015％；铬：1.0％；镍：0.26％；钼：0.19％；余量为铁和不可避免的杂质。对应的屈服强度425MPa，抗拉强度732MPa，断后伸长率2 2％，断面收缩率7 6％，冲击吸收能量66J，硬度213HB。

尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。