一种整圆环磁轭锻件及其调质工艺的制作方法

1.本发明涉及磁轭配件制备方法领域，特别是涉及一种整圆环磁轭锻件及其调质工艺。


背景技术：

2.磁轭是发电电动机的关键部件，在发电电动机组运行过程中起着非常重要的作用，磁轭结构的稳定性直接影响机组的安全、可靠运行。磁轭也是发电电动机磁路的重要组成部分，在运行过程中，磁轭受离心力、电磁力及扭矩的综合作用，因此，发电电动机对磁轭的各项性能要求很高。尤其是抽水蓄能发电电动机，由于其频繁启停、正反转且转速高，工况运行恶劣，对磁轭的要求更为苛刻。
3.现有的磁轭多采用高强度环形厚钢板叠压制成，通过环形厚钢板的叠加、焊接成为一个整体，其制造工艺复杂、可互换性差、技术要求较高、整体刚度有限、板利用率低、制造周期长、钢板间存在缝隙，在生产、运输及安装过程中容易出现变形、错牙等问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种整圆环磁轭锻件及其调质工艺，其为整体锻造，能够满足发电电动机对磁轭的性能要求，避免在生产、运输及安装过程中出现变形、错牙等问题。
5.为满足上述技术目的及其相关技术目的，本发明提供了一种整圆环磁轭锻件，其各组分的质量百分比为c：0.17～0.19％，si≤0.37％，mn：0.80～0.85％，p≤0.006％，s≤0.005％，cr：0.70～0.75％，mo：0.25～0.30％，ni：1.50～1.55％，v：0.01～0.10％，cu≤0.20％，ceq：0.602～0.648％，余量为fe。
6.其中ceq＝c mn/6 (cr mo v)/5 (ni cu)/15。
7.本发明整圆环磁轭锻件的制备方法包括如下步骤：
8.1、采用电炉冶炼、钢包精炼并进行真空脱气，得到合金铸锭；
9.2、在油压机上进行第一次锻造，主变形拔比大于2.2，确保芯部有效压实；
10.3、切除水口和冒口，在油压机上进行第二次锻造，锻造比不低于2；
11.4、修整坯料表面，扩孔精整出成品。
12.本发明还提供了整圆环磁轭锻件的调质工艺，包括如下步骤：
13.1、淬火加热和保温：将整圆环磁轭锻件装炉，升温至650～670℃，进行第一次保温处理，保温时间的计算公式为1.5～2h/100mm，需要根据锻件的具体尺寸计算得出保温时间，如锻件的尺寸为300mm，其保温时间为4.5～6小时，然后升温至890～950℃，进行第二次保温处理，保温时间的计算公式为2.5～3h/100mm；
14.2、淬火：水冷降温，水冷时间大于或等于60分钟，水冷过程中，冷却水温度小于或等于30℃，水冷结束后进行空冷降温，10分钟后用红外线测温枪测温，确保整圆环磁轭锻件的表面温度小于或等于250℃；
15.3、回火：将整圆环磁轭锻件装炉，升温至250～300℃，进行第三次保温处理，保温时间的计算公式为1～1.5h/100mm，然后升温至580～610℃，进行第四次保温处理，保温时间的计算公式为3～4h/100m，保温结束后空冷。
16.在本发明整圆环磁轭锻件的调质工艺一示例中，在步骤1中，整圆环磁轭锻件的装炉温度为小于或等于400℃。
17.在本发明整圆环磁轭锻件的调质工艺一示例中，在步骤1中，炉温是以小于或等于60℃/h升至650～670℃的。
18.在本发明整圆环磁轭锻件的调质工艺一示例中，在步骤1中，炉温是以小于或等于100℃/h升至890～950℃的。
19.在本发明整圆环磁轭锻件的调质工艺一示例中，在步骤2中，自整圆环磁轭锻件出炉开始计时，直至整圆环磁轭锻件全部没入水中为止，所用时间小于或等于4分钟。
20.在本发明整圆环磁轭锻件的调质工艺一示例中，在步骤2中，整圆环磁轭锻件的入水深度大于或等于1米，并且在水冷过程中，整圆环磁轭锻件保持上下运动。
21.在本发明整圆环磁轭锻件的调质工艺一示例中，在步骤2中，在整圆环磁轭锻件入水前，确保水温小于或等于20℃。
22.在本发明整圆环磁轭锻件的调质工艺一示例中，在步骤3中，炉温是以小于或等于60℃/h升至580～610℃的。
23.本发明整圆环磁轭锻件为整体锻造，能够满足发电电动机对磁轭的性能要求，避免在生产、运输及安装过程中出现变形、错牙等问题。
附图说明
24.图1为本发明整圆环磁轭锻件的调质工艺曲线图；
25.图2为本发明实施例1制备的整圆环磁轭锻件样品a和样品b的显微组织图；
26.图3为本发明实施例1制备的整圆环磁轭锻件样品a和样品b的晶粒度检验图。
具体实施方式
27.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。
28.当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本发明中使用的所有技术和科学术语与本技术领域的技术人员对现有技术的掌握及本发明的记载，还可以使用与本发明实施例中的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本发明。
29.本发明提供了一种整圆环磁轭锻件，其各组分的质量百分比为c：0.17～0.19％，
si≤0.37％，mn：0.80～0.85％，p≤0.006％，s≤0.005％，cr：0.70～0.75％，mo：0.25～0.30％，ni：1.50～1.55％，v：0.01～0.10％，cu≤0.20％，ceq：0.602～0.648％，余量为fe。
30.其中ceq＝c mn/6 (cr mo v)/5 (ni cu)/15。
31.请参阅图1，图1是本发明整圆环磁轭锻件的调质工艺曲线图。本发明还提供了一种整圆环磁轭锻件的调质工艺，包括如下步骤：
32.1、淬火加热和保温：将整圆环磁轭锻件装炉，升温至650～670℃，进行第一次保温处理，保温时间的计算公式为1.5～2h/100mm，然后升温至890～950℃，进行第二次保温处理，保温时间的计算公式为2.5～3h/100mm；
33.2、淬火：水冷降温，水冷时间大于或等于60分钟，冷却过程中，冷却水温度小于或等于30℃，水冷结束后进行空冷降温，10分钟后用红外线测温枪测温，确保整圆环磁轭锻件的表面温度小于或等于250℃；
34.3、回火：将整圆环磁轭锻件装炉，升温至250～300℃，进行第三次保温处理，保温时间的计算公式为1～1.5h/100mm，然后升温至580～610℃，进行第四次保温处理，保温时间的计算公式为3～4h/100m，保温结束后空冷。
35.在本发明整圆环磁轭锻件的调质工艺一示例中，在步骤1中，整圆环磁轭锻件的装炉温度为小于或等于400℃。
36.在本发明整圆环磁轭锻件的调质工艺一示例中，在步骤1中，炉温是以小于或等于60℃/h升至650～670℃的。
37.在本发明整圆环磁轭锻件的调质工艺一示例中，在步骤1中，炉温是以小于或等于100℃/h升至890～950℃的。
38.在本发明整圆环磁轭锻件的调质工艺一示例中，在步骤2中，自整圆环磁轭锻件出炉开始计时，直至整圆环磁轭锻件全部没入水中为止，所用时间小于或等于4分钟。
39.在本发明整圆环磁轭锻件的调质工艺一示例中，在步骤2中，整圆环磁轭锻件的入水深度大于或等于1米，并且在水冷过程中，整圆环磁轭锻件保持上下运动。
40.在本发明整圆环磁轭锻件的调质工艺一示例中，在步骤2中，在整圆环磁轭锻件入水前，确保水温小于或等于20℃。
41.在本发明整圆环磁轭锻件的调质工艺一示例中，在步骤3中，炉温是以小于或等于60℃/h升至580～610℃的。
42.实施例1
43.制备300mm的整圆环磁轭锻件，其各组分的质量百分比为c：0.17％，si：0.37％，mn：0.80％，p：0.006％，s：0.005％，cr：0.75％，mo：0.30％，ni：1.55％，v：0.10％，cu：0.20％，ceq：0.648％，余量为fe。
44.将上述原料用电炉冶炼、钢包精炼并进行真空脱气，得到合金铸锭。将合金铸锭加热至1250℃，保温20小时后在油压机上进行第一次锻造，主变形拔比大于2.2，确保芯部有效压实，然后切除水口和冒口。将锻造后的合金铸锭加热至1250℃，保温9小时后进行第二次锻造，锻造比不低于2。将经两次锻造后的合金铸锭进行修理，扩孔精整出成品。
45.整圆环磁轭锻件的调质工艺：
46.1、淬火加热和保温：在炉温小于或等于400℃时，将整圆环磁轭锻件装炉，炉温以60℃/h的速度升温至650℃，保温4.5小时，然后炉温以100℃/h的速度升温至890℃，保温
7.5小时。
47.2、淬火：将整圆环磁轭锻件用吊具吊起，自整圆环磁轭锻件出炉开始计时，直至整圆环磁轭锻件全部没入水中为止，所用时间为4分钟。
48.用水冷法对整圆环磁轭锻件进行降温，，在整圆环磁轭锻件入水前，冷却水的温度为小于或等于20℃，整圆环磁轭锻件入水后，向水槽内不断加入冷水，并将水槽内的热水排出，确保水冷过程中冷却水温度小于或等于30℃，水冷时间为60分钟。在水冷过程中，整圆环磁轭锻件的入水深度大于或等于1米，并且在水冷过程中，整圆环磁轭锻件保持上下运动。水冷结束后进行空冷降温，10分钟后用红外线测温枪测温，确保整圆环磁轭锻件的表面温度小于或等于250℃。
49.3、回火：将整圆环磁轭锻件装炉，升温至250℃，保温3小时，然后炉温以60℃/h的速度升温至580℃，保温9小时，保温结束后用吊具将整圆环磁轭锻件取出空冷，调质工艺结束。
50.实施例2
51.制备300mm的整圆环磁轭锻件，其各组分的质量百分比为c：0.17％，si：0.3％，mn：0.80％，p：0.005％，s：0.004％，cr：0.70％，mo：0.25％，ni：1.50％，v：0.01％，cu：0.10％，ceq：0.602％，余量为fe。
52.将上述原料用电炉冶炼、钢包精炼并进行真空脱气，得到合金铸锭。将合金铸锭加热至1250℃，保温20小时后在油压机上进行第一次锻造，主变形拔比大于2.2，确保芯部有效压实，然后切除水口和冒口。将锻造后的合金铸锭加热至1250℃，保温9小时后进行第二次锻造，锻造比不低于2。将经两次锻造后的合金铸锭进行修理，扩孔精整出成品。
53.整圆环磁轭锻件的调质工艺：
54.1、淬火加热和保温：在炉温小于或等于400℃时，将整圆环磁轭锻件装炉，炉温以50℃/h的速度升温至670℃，保温6小时，然后炉温以90℃/h的速度升温至950℃，保温9小时。
55.2、淬火：将整圆环磁轭锻件用吊具吊起，自整圆环磁轭锻件出炉开始计时，直至整圆环磁轭锻件全部没入水中为止，所用时间为3分钟。
56.用水冷法对整圆环磁轭锻件进行降温，在整圆环磁轭锻件入水前，冷却水的温度为小于或等于20℃，整圆环磁轭锻件入水后，向水槽内不断加入冷水，并将水槽内的热水排出，确保水冷过程中冷却水温度小于或等于30℃，水冷时间为70分钟。在水冷过程中，整圆环磁轭锻件的入水深度大于或等于1米，并且在水冷过程中，整圆环磁轭锻件保持上下运动。水冷结束后进行空冷降温，10分钟用红外线测温枪测温，确保整圆环磁轭锻件的表面温度小于或等于250℃。
57.3、回火：将整圆环磁轭锻件装炉，升温至300℃，保温4.5小时，然后炉温以50℃/h的速度升温至610℃，保温12小时，保温结束后用吊具将整圆环磁轭锻件取出空冷，调质工艺结束。
58.实施例3
59.制备300mm的整圆环磁轭锻件，其各组分的质量百分比为c：0.19％，si：0.2％，mn：0.85％，p：0.004％，s：0.003％，cr：0.70％，mo：0.25％，ni：1.50％，v：0.05％，cu：0.10％，ceq：0.638％，余量为fe。
60.将上述原料用电炉冶炼、钢包精炼并进行真空脱气，得到合金铸锭。将合金铸锭加热至1250℃，保温20小时后在油压机上进行第一次锻造，主变形拔比大于2.2，确保芯部有效压实，然后切除水口和冒口。将锻造后的合金铸锭加热至1250℃，保温9小时后进行第二次锻造，锻造比不低于2。将经两次锻造后的合金铸锭进行修理，扩孔精整出成品。
61.整圆环磁轭锻件的调质工艺：
62.1、淬火加热和保温：在炉温小于或等于400℃时，将整圆环磁轭锻件装炉，炉温以40℃/h的速度升温至650℃，保温4.5小时，然后炉温以80℃/h的速度升温至930℃，保温9小时。
63.2、淬火：将整圆环磁轭锻件用吊具吊起，自整圆环磁轭锻件出炉开始计时，直至整圆环磁轭锻件全部没入水中为止，所用时间为4分钟。
64.用水冷法对整圆环磁轭锻件进行降温，，在整圆环磁轭锻件入水前，冷却水的温度为小于或等于20℃，整圆环磁轭锻件入水后，向水槽内不断加入冷水，并将水槽内的热水排出，确保水冷过程中冷却水温度小于或等于30℃，水冷时间为60分钟。在水冷过程中，整圆环磁轭锻件的入水深度大于或等于1米，并且在水冷过程中，整圆环磁轭锻件保持上下运动。水冷结束后进行空冷降温，10分钟后用红外线测温枪测温，确保整圆环磁轭锻件的表面温度小于或等于250℃。
65.3、回火：将整圆环磁轭锻件装炉，升温至300℃，保温4.5小时，然后炉温以45℃/h的速度升温至600℃，保温9小时，保温结束后用吊具将整圆环磁轭锻件取出空冷，调质工艺结束。
66.对实施例1～3制备完成的整圆环磁轭锻件进行取样，取样位置为距内孔边缘90mm的1/2厚度处，取关于中轴线对称的两组样品，即样品a与样品b，将取得的样品a与样品b制成试验用试样，进行拉伸试验、冲击试验、金相组织检验和晶粒度检验。下面以实施例1制备完成的整圆环磁轭锻件的样品检验结果为例，对检验结果进行分析。
67.应用万能材料试验机对样品a与样品b的试样进行拉伸试验，应用冲击试验机对样品a和样品b的试样进行冲击试验，试验结果如下表。
68.表1为整圆环磁轭锻件样品a和样品b的力学性能试验结果
[0069][0070]
从上表可以看出整圆环磁轭锻件的力学性能能够满足发电电动机对整圆环磁轭的要求，并且整圆环磁轭锻件是整体锻件，能够避免在生产、运输及安装过程中出现的变形、错牙等问题。
[0071]
请参阅图2，图2是本发明整圆环磁轭锻件样品a和样品b的显微组织图。应用金相显微镜对样品a和样品b的试样进行金相分析试验，放大倍数为500倍，从图2中可以看出，样品a的金相组织为细小的贝氏体组织和少量的珠光体组织，样品b的金相组织为细小的贝氏
体组织和少量的珠光体组织，所以实施例1制备的整圆环磁轭锻件的金相组织主要是细小的贝氏体组织和少量的珠光体组织，能够满足发电电动机对整圆磁轭锻件的性能要求。
[0072]
请参阅图3，图3是本发明整圆环磁轭锻件样品a和样品b的晶粒度检验图。应用金相显微镜对样品a和样品b的试样进行晶粒度检验，放大倍数为100倍，从图3中可以看出，样品a的晶粒度为7级，样品b的晶粒度为6.5级，所以实施例1制备的整圆环磁轭锻件的晶粒度等级很高，能够满足发电电动机对整圆磁轭锻件的性能要求。
[0073]
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。