本發明涉及一種大型水輪發電機鏡板鍛件。

背景技術：

鏡板是大型水電機組的關鍵承載部件，其質量直接關系到機組運行的安全性和可靠性。大型水輪發電機鏡板鍛件承載推力大，甚至高達4500t。大型水輪發電機鏡板為大直徑餅類鍛件，由于所用鋼錠與其鍛件最終形狀差別巨大，其工藝難點是容易產生層狀撕裂缺陷，引起超聲波探傷超標，半精加工后硬度應達到200HBW—250HBW且任何兩點硬度差不大于30HBW，質量風險很高。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種性能優異并穩定的大型水輪發電機鏡板鍛件。

為了達到上述的技術效果，本發明采取以下技術方案：

一種大型水輪發電機鏡板鍛件，澆注鍛件鋼錠的鋼水熔煉成分和鍛件成品成分由下述質量分數的組分組成：

碳：0.20％～0.45％；

硅：≤0.40％，且≠0；

錳：0.50％～0.90％；

磷：≤0.025％，且≠0；

硫：≤0.015％，且≠0；

鉻：0.90％～1.20％；

鉬：0.10％～0.30％；

鎳：≤0.60％，且≠0；

銅：≤0.35％，且≠0；

余量為鐵和不可避免的微量雜質，總組分的含量為100％。

進一步的技術方案是，澆注鍛件鋼錠的鋼水熔煉成分和鍛件成品成分由下述質量分數的組分組成：

碳：0.20％～0.29％；

硅：≤0.40％，且≠0；

錳：0.60％～0.90％；

磷：≤0.025％，且≠0；

硫：≤0.015％，且≠0；

鉻：0.90％～1.20％；

鉬：0.10％～0.30％；

鎳：≤0.30％，且≠0；

銅：≤0.35％，且≠0；

余量為鐵和不可避免的微量雜質，總組分的含量為100％。

進一步的技術方案是，澆注鍛件鋼錠的鋼水熔煉成分和鍛件成品成分由下述質量分數的組分組成：

碳：0.30％～0.45％；

硅：≤0.40％，且≠0；

錳：0.50％～0.80％；

磷：≤0.025％，且≠0；

硫：≤0.015％，且≠0；

鉻：0.90％～1.20％；

鉬：0.10％～0.30％；

鎳：≤0.60％，且≠0；

銅：≤0.35％，且≠0；

余量為鐵和不可避免的微量雜質，總組分的含量為100％。

進一步的技術方案是，所述的大型水輪發電機鏡板鍛件用于單機容量500MW以上水輪發電機組，鏡板外徑4000mm以上。如某電站水輪發電機鏡板尺寸為Φ5445×Φ3975×H146mm，重量12.42t，鏡面上任何兩點硬度差≤30HB，承載推力4500t。

進一步的技術方案是，所述的鍛件的屈服強度≥390MPa；抗拉強度≥690MPa；斷后伸長率≥15％；沖擊吸收能量≥40J；硬度為200～250HBW。

進一步的技術方案是，對鍛件進行超聲波探傷(UT)、磁粉探傷(MT)或液體滲透探傷(PT)及目視(VT)等無損檢測，鍛件無損檢測的區域、狀態和時機、檢測項目及驗收要求符合下表的規定。

本發明與現有技術相比，具有以下的有益效果：

本發明的大型水輪發電機鏡板鍛件的屈服強度≥390MPa；抗拉強度≥690MPa；斷后伸長率≥15％；沖擊吸收能量(20℃)≥40J；硬度200～250HBW，且任何兩點硬度差不大于30HBW。鏡板鍛件不存在裂紋缺陷；超聲探傷UT檢測，在距鍛件交貨表面15mm范圍內，不允許有當量直徑1mm及以上的缺陷，在距鍛件交貨表面15mm以下的區域不允許有當量直徑超過5mm的單個缺陷，且在每1dm³的區域中當量直徑3mm～5mm的缺陷總數不超過10個；滲透探傷檢測，不允許有超過0.8mm×0.8mm(或相應面積)的單個缺陷，不允許存在線性缺陷；磁粉探傷檢測，不允許有超過當量直徑3mm的單個缺陷，在任意100cm²的面積內，長度1mm～3mm缺陷不允許有超過10個。

附圖說明

圖1為鏡板鍛件示意圖(正視圖)；

圖2為鏡板鍛件示意圖(俯視圖)。

具體實施方式

下面結合本發明的實施例對本發明作進一步的闡述和說明。

1、大型水輪發電機鏡板鍛件的制造步驟如下：

1.1、冶煉：鍛件用鋼錠采用電爐冶煉，真空精煉后真空澆注；

1.2、鍛造：鋼錠的水口、冒口應有足夠的切除量；在足夠能力的鍛壓機上鍛造，使鍛件整個截面得到充分的塑性變形。

1.3、性能熱處理：性能熱處理采用調質處理；性能熱處理后使鍛件獲得均勻的組織和性能，特別要保證鏡板表面硬度均勻性。

1.4、粗加工：鍛件性能熱處理后，按照產品尺寸留適當的余量進行粗加工。

1.5、無損檢測：對鍛件進行無損檢測，具體見2.5。

1.6、消除應力熱處理：粗加工后，鍛件在低于性能回火溫度至少30℃且不低于550℃的溫度下進行消除應力退火。

1.7出廠前加工：消除應力后，鍛件表面加工至要求。

2、檢驗

2.1化學成分分析

對澆注鍛件鋼錠的鋼水進行熔煉化學成分分析和鍛件成品化學成分分析，其化學成分符合表1規定，分析方法按GB/T 223、GB/T 4336、GB/T 20066規定進行。

表1化學成分

2.2鍛件力學性能試驗

2.3.1拉伸試驗按照GB/T 228.1規定進行。

2.3.2沖擊試驗按照GB/T 229規定進行。

鍛件經性能熱處理后，其切向力學性能符合表2規定。

表2力學性能

2.4鍛件鏡板軸承表面硬度檢測

2.4.1按照GB/T 231用便攜式里式硬度計或其他硬度計檢測硬度。

在平面距外圓圓周100mm和內外圓平均半徑處，每隔90°測一處硬度值。

鍛件最終熱處理(包括粗加工消應力退火)后，其鏡板軸承表面半精加工后硬度應達到HBW200～HBW250，且任何兩點硬度差不大于HBW30。

2.5無損檢測：

在不同的狀態和時機分別對鍛件不同檢測區域進行超聲波探傷、磁粉探傷或液體滲透探傷及目視等無損檢測，鍛件無損檢測的區域、狀態和時機、檢測項目及驗收要求符合表3的規定。

表3無損檢測

實施例1：

澆注鍛件鋼錠的鋼水進行熔煉化學成分分析如下：

碳：0.27％；硅：0.3％；錳：0.7％；磷：0.0 2％；硫：0.015％；鉻：1.0％；鎳：0.26％；鉬：0.19％；余量為鐵和不可避免的雜質。對應的屈服強度425MPa，抗拉強度732MPa，斷后伸長率2 2％，斷面收縮率7 6％，沖擊吸收能量66J，硬度213HB。

盡管這里參照本發明的解釋性實施例對本發明進行了描述，上述實施例僅為本發明較佳的實施方式，本發明的實施方式并不受上述實施例的限制，應該理解，本領域技術人員可以設計出很多其他的修改和實施方式，這些修改和實施方式將落在本申請公開的原則范圍和精神之內。