文/王旭穎，付興，謝延安，彭彩霞·太原重工股份有限公司
汽輪發電機轉子鍛件為電站鍛件的核心產品，轉子使用工況惡劣，技術條件要求高。該產品為300MW 級汽輪發電機轉子的典型產品，材質為25Cr2Ni4MoV，粗加工規格
φ1160mm×11100mm，粗加工重量約65t。
技術要求
工藝流程
圖1 轉子鍛件產品生產工藝流程
化學成分
鋼錠冶煉時要求電爐冶煉+真空除氣鋼錠，具體化學成分要求見表1。
表1 化學成分(質量分數，ω%)
轉子鍛件的氫含量(質量分數)不應超過1.0×10
-6。
性能要求
表2 機械性能
超聲波探傷要求
由制造廠按最新發表的ASTM A418 對轉子進行超聲波探傷，轉子內部探傷的要求如下：
(1)鍛件發現裂紋、類似裂紋、白點或縮孔時應立即報廢。
(2)鍛件不允許有任何條狀缺陷， 當量直徑
φ ≥1.2mm 的密集缺陷和游動信號。
(3)發現當量直徑1.6mm 以上的任何缺陷應記錄并報告。
(4)當量直徑等于或大于2mm 的非金屬夾雜物不允許存在。
(5)用2MHz ～2.5MHz 探頭測得的由于缺陷引起的底波衰減值最大為 6dB。
鍛造過程要求
應在壓力足夠的壓機上鍛造，使鍛件整個截面充分地鍛透；應盡可能保持鍛件的軸線與鋼錠的軸心線重合；鍛件的汽輪機端應相當于鋼錠較清潔的一端。
熱處理要求
(1)預備熱處理。
整個鍛件完工后必須進行正火和回火處理。
(2)性能熱處理。
性能熱處理為淬火和回火，應均勻加熱到高于上臨界溫度的一個溫度，保溫足夠長時間，達到完全奧氏體，然后水淬。
內部組織轉變后進行回火，以達到規定的性能。
(3)去應力處理。
出廠加工前，按照需方標準規定加工后對鍛件進行去應力處理，去應力處理溫度比性能回火溫度低30℃～55℃。
過程控制
冶煉過程
為了達到產品的性能指標和金相要求，鋼的化學成分按以下設計：
(1)鋼中的Cr、Ni、Mo 為提高鋼的淬透性的元素，這些元素控制在規范要求的上限；
(2)Si、P、S、As、Sn、Sb、H、O、N 為有害元素，控制越低越好；
結合我公司以往生產類似產品的經驗，并結合此類產品新的性能要求，特提出以下幾點冶煉控制要點：
(1)爐料：采用優質碳素鋼、優質生鐵，配碳量合適；
(2)粗煉鋼水P 的保證：嚴格控制電爐鋼水出鋼前P 的含量；
(4)真空處理：控制有效真空度不超過67Pa，有效真空時間20 分鐘；
(5)吊包之前進入軟攪拌，要求軟攪拌時間不低于15 分鐘。
(1)澆注準備：鋼錠模打磨、烘烤；冒口泥料處理干凈；中間包清理干凈；
(2)澆注：采用外引流，盡量縮短兩精煉包交替銜接時間；采用氬氣保護澆注；中間包內進行氬氣置換；澆注過程中嚴格卡渣；
鍛造過程
轉子在12500t 壓機上鍛造，采用WHF 法鍛造，兩拔兩鐓成形，確保鍛件探傷合格，鍛造要保證鍛件冒口及底部有足夠的切除量，控制產品元素含量。
加熱過程中，在第一火壓圓后，第二火采用不低于1230℃的溫度保溫30 小時以上進行高溫擴散，以改善或消除枝晶偏析、均勻合金元素分布。
鍛后熱處理根據鋼錠熔煉分析結果，計算出Ac
3的實際溫度，確定鍛后熱處理正火及回火溫度參數。采用三次過冷＋兩次正火＋一次回火，確保組織均勻、晶粒細化、應力消除。鍛造成形過程如圖2 所示。
圖2 鍛造成形過程
性能熱處理
性能熱處理為調質處理，利用FORGE 軟件提前進行模擬熱處理，對熱處理預期效果進行理論判定，利用便攜式光譜儀做產品本體表面成品分析，綜合考慮得出熱處理曲線見圖3。
圖3 性能熱處理曲線
統計結果
化學成分結果
熔煉分析及成品分析結果見表3，結果顯示熔煉分析及成品分析均符合產品技術要求，且主要合金元素在中上限，可保證產品熱處理后各項性能指標。
表3 化學成分(質量分數，ω%)
性能結果
機械性能檢測結果見表4，結果符合1.3 條性能要求，且強度均勻性較好，可保證產品各部位屈服強度不超過40MPa。
表4 機械性能
金相檢測結果
非金屬夾雜物檢測結果見表5。由表5 可知，我方原材料質量較好，為產品良好的綜合性能奠定了基礎。晶粒度檢測結果為7.0 級，詳見圖4。
表5 非金屬夾雜物
圖4 晶粒度照片
無損檢測結果
尺寸檢測結果
結束語
我公司通過對冶煉過程控制、鍛造過程控制、性能熱處理過程控制，證明生產工藝合理可行。300MW 汽輪發電機轉子鍛件的成功開發，為客戶提供了合格的鍛件產品，也為我公司開發訂貨提供了技術支持。
——文章選自《鍛造與沖壓》2022年第13期
