本發明涉及一種水電抽水蓄能機組18mncrnimo磁軛整體鍛件制造方法，屬于水電站設備大型鍛件制造技術領域。

　　背景技術：

　　水電轉子磁軛是抽水蓄能機組發電電動機的關鍵部件，其重量占發電電動機總重的15%，主要作用是產生轉動慣量和固定磁極。由于抽水蓄能機組具有啟停機頻繁、正反轉且轉速高等特點，運行工況極為惡劣，電機運轉時產生巨大的離心力、電磁力均由磁軛本體來承受，因此對磁軛的質量要求很高。

　　近年來，隨著抽水蓄能機組的容量越來越大，水頭越來越高，對轉子磁軛的材料提出了更高的要求，轉子磁軛以往一直沿用q690等級高強度鋼板制造，鋼板制造工藝水平較為成熟，但鋼板受軋機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、加工后易錯牙、平面度差、局部應力大等缺點，因此，采用鋼板制造磁軛還是存在一定的局限性。

　　技術實現要素：

　　為了克服上述技術上的不足，本發明的目的在于提供了一種水電抽水蓄能機組18mncrnimo磁軛整體鍛件制造方法，實現了整鍛磁軛鍛件代替多層鋼板疊壓磁軛技術。

　　本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：本發明水電抽水蓄能機組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，配入優質生鐵和返回廢鋼，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嚴格卡掉氧化渣，精煉爐采用活性石灰和優質螢石造高堿度精煉渣，采用碳粉擴散脫氧，鋼水進行真空脫氣處理，在真空狀態下碳氧深度反應降低鋼水中氧含量。澆注時采用真空上注，在高真空狀態下鋼水中碳氧進一步深度反應降低氧含量，提高鋼水純凈度。

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

　　鍛造變形過程：

　　來錠入爐加熱：

　　第一火次：鋼錠整體倒棱拔長φ1350，切除水口棄料（約7.8%），切除整個冒口，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：馬杠擴孔，修整坯料上下面，擴孔精整出成品。鍛造比1.32；

　　鍛件總鍛造比＞7。

　　3、熱處理：通過模擬熱處理試驗，確定了調質熱處理工藝參數，淬火冷卻方式采用水冷。

　　調質熱處理加熱采用大型電爐，鍛件擺放在爐體中間墊鐵上，保證加熱過程中溫度場的均勻性，鍛件與墊鐵之間墊平、墊實防止產生過大變形。

　　低溫升溫時采用限速升溫，因為低溫階段鍛件心部還處于彈性狀態，過高的溫差易造成過大的熱應力而導致鍛件的開裂可能。

　　隨著爐溫的升高，到相變點前保持一段時間，其目的是減小鍛件內外溫差；為相變做準備，使相變在鍛件的整個截面上均勻地進行，可以避免產生較大的組織應力；減少高溫保持時間，避免造成較大的氧化和晶粒粗大。

　　當爐溫到達相變點溫度后，進行均溫，均溫完成后進入保溫階段，使工件心部溫度也達到加熱溫度，并完成奧氏體轉變。

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

　　本發明的有益效果是：相對于鋼板而言，鍛件具有可制造厚度大、受空間尺寸限制小、材料利用率高等優點，通過合理的成分設計、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到q690等級高強度鋼板的實物性能水平，采用鍛件制造的磁軛材料利用率高，節約大量的原材料成本和生產制造成本（每臺機組可節約成本情況見表1）。目前每年磁軛鍛件的需求量至少為6臺，可節約制造成本：（42.6+87）×6=777.6萬，可節約生產周期：6×6=36天。因此，采用整鍛磁軛代替鋼板疊壓磁軛是未來的發展趨勢。

　　附圖說明

　　圖1是本發明水電抽水蓄能機組18mncrnimo磁軛整體鍛件制造方法結構熱處理工藝曲線圖。

　　圖2是本發明水電抽水蓄能機組18mncrnimo磁軛整體鍛件制造方法制造的磁軛各截面屈服強度實測結果圖。

　　圖3是q690鋼板疊壓磁軛鍛件示意圖。

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

　　具體實施方式

　　本發明水電抽水蓄能機組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，配入優質生鐵和返回廢鋼，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嚴格卡掉氧化渣，精煉爐采用活性石灰和優質螢石造高堿度精煉渣，采用碳粉擴散脫氧，鋼水進行真空脫氣處理，在真空狀態下碳氧深度反應降低鋼水中氧含量。澆注時采用真空上注，在高真空狀態下鋼水中碳氧進一步深度反應降低氧含量，提高鋼水純凈度。

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

　　鍛造變形過程：

　　來錠入爐加熱：

　　第一火次：鋼錠整體倒棱拔長φ1350，切除水口棄料（約7.8%），切除整個冒口，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：馬杠擴孔，修整坯料上下面，擴孔精整出成品。鍛造比1.32；

　　鍛件總鍛造比＞7。

　　3、熱處理：通過模擬熱處理試驗，確定了調質熱處理工藝參數，淬火冷卻方式采用水冷。熱處理工藝曲線如圖1所示。

　　調質熱處理加熱采用大型電爐，鍛件擺放在爐體中間墊鐵上，保證加熱過程中溫度場的均勻性，鍛件與墊鐵之間墊平、墊實防止產生過大變形。

　　低溫升溫時采用限速升溫，因為低溫階段鍛件心部還處于彈性狀態，過高的溫差易造成過大的熱應力而導致鍛件的開裂可能。

　　隨著爐溫的升高，到相變點前保持一段時間，其目的是減小鍛件內外溫差；為相變做準備，使相變在鍛件的整個截面上均勻地進行，可以避免產生較大的組織應力；減少高溫保持時間，避免造成較大的氧化和晶粒粗大。

　　當爐溫到達相變點溫度后，進行均溫，均溫完成后進入保溫階段，使工件心部溫度也達到加熱溫度，并完成奧氏體轉變。

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

　　通過采取上述技術方案，使18mncrnimo磁軛鍛件各項性能指標完全達到了q690等級高強度鋼板的性能水平；機械性能實測結果如圖2所示；實現了18mncrnimo整鍛磁軛技術代替多層q690鋼板疊壓磁軛技術。

　　圖3所示為q690鋼板疊壓磁軛鍛件結構，為多層q690鋼板疊壓磁軛。