为克服现有技术冲击式水轮机转轮制造方法中存在的铸造材料材质疏松、焊接部位容易断裂和水斗圆周重量分布不均匀等问题,本发明提出一种冲击式水轮机转轮整体制造方法,包括采用氩氧脱碳法AOD或真空吹氧脱碳法VOD对转轮锻坯进行精炼,采用整体锻造方式对转轮的水斗和轮盘进行锻造,采用数控加工方式对转轮的水斗外形进行加工。本发明冲击式水轮机转轮整体制造方法的有益技术效果是大幅度的提高了水轮机转轮的材质性能和整体强度,避免了焊接部位容易断裂和水斗圆周重量分布不均匀等问题,有效的提高了冲击式水轮机转轮使用性能和使用寿命。
1.一种冲击式水轮机转轮整体制造方法,其特征在于:采用氩氧脱碳法AOD或真空吹氧脱碳法VOD对转轮锻坯进行精炼,采用整体锻造方式对转轮的水斗和轮盘进行锻造,采用数控加工方式对转轮的水斗外形进行加工;包括以下步骤:(1)根据技术要求浇铸转轮精炼坯件;(2)采用氩氧脱碳法AOD或真空吹氧脱碳法VOD对转轮锻坯进行精炼,要求钢锭的化学成分达到以下要求:对于超低碳材料,各种牌号的化学元素的重量百分比含量为:00Cr13Ni4Mo:C≤0.03,Si≤1.00,Mn≤1.00,P≤0.030,S≤0.025,Cr为11.5~13.5,Ni为3.5~4.5,Mo为0.40~1.00,Cu≤0.50,W≤0.50,V≤0.03;00Cr13Ni5Mo:C≤0.03,Si≤1.00,Mn≤1.00,P≤0.030,S≤0.025,Cr为11.5~13.5,Ni为4.0~5.5,Mo为0.40~1.00,Cu≤0.50,W≤0.50,V≤0.03;00Cr16Ni5Mo:C≤0.03,Si≤1.00,Mn≤1.00,P≤0.030,S≤0.025,Cr为15.5~17.5,Ni为4.0~5.0,Mo为0.40~1.00,Cu≤0.50,W≤0.50,V≤0.03;对于低碳材料,各种牌号的化学元素的重量百分比含量为:06Cr13Ni4Mo:C≤0.06,Si≤1.00,Mn≤1.00,P≤0.035,S≤0.030,Cr为11.5~13.5,Ni为3.5~5.0,Mo为0.40~1.00,Cu≤0.50,W≤0.50,V≤0.03;06Cr16Ni5Mo:C≤0.06,Si≤1.00,Mn≤1.00,P≤0.035,S≤0.030,Cr为15.5~17.5,Ni为4.5~6.0,Mo为0.40~1.00,Cu≤0.50,W≤0.50,V≤0.03;06Cr13Ni6Mo:C≤0.06,Si≤1.00,Mn≤1.00,P≤0.035,S≤0.030,Cr为11.5~13.5,Ni为5.0~6.5,Mo为0.40~1.00,Cu≤0.50,W≤0.50,V≤0.03;其中:Cu、W、V为残余元素,每种材料残余元素总量≤0.80%;(3)锻件用钢锭的上、下端应有足够的切除量,以确保锻件无缩孔和成分偏析;(4)锻造成型应使锻件的整个截面得到充分的锻造,锻件与钢锭的中心线应较好的重合;锻件表面不应有肉眼可见的裂纹、折叠和影响其使用的外观缺陷;局部缺陷可以清除,但清除的深度不得超过精加工余量的75%;(5)锻件应在锻造成型后按相关要求进行正火、回火处理,并保证锻件的机械性能达到以下要求:对于超低碳材料,各种牌号的机械性能达到以下要求:00Cr13Ni4Mo:σ_s≥750MPa,σ_b≥850MPa,δ₅≥15%,ψ≥50%,A_kv≥60J,HB为221~330;00Cr13Ni5Mo:σ_s≥750MPa,σ_b≥850MPa,δ₅≥16%,ψ≥50%,A_kv≥60J,HB为221~330;00Cr16Ni5Mo:σ_s≥800MPa,σ_b≥900MPa,δ₅≥16%,ψ≥50%,A_kv≥60J,HB为217~330;对于低碳材料,各种牌号的机械性能达到以下要求:06Cr13Ni4Mo:σ_s≥550MPa,σ_b≥750MPa,δ₅≥15%,ψ≥35%,A_kv≥50J,HB为221~286;06Cr13Ni6Mo:σ_s≥550MPa,σ_b≥750MPa,δ₅≥15%,ψ≥35%,A_kv≥50J,HB为221~286;06Cr16Ni5Mo:σ_s≥588MPa,σ_b≥785MPa,δ₅≥15%,ψ≥35%,A_kv≥40J,HB为221~286;(6)在锻件两平面进行超声波探伤,不应有白点、裂纹、缩孔缺陷;超声波探伤标准参照JB4730-2005中压力容器锻件超声检测执行,水斗区检测等级按I级执行,且超过φ3mm以上的缺陷,其两缺陷之间的间距应大于较大缺陷的5倍;轮盘区检测等级按III级执行;(7)采用普通机械加工将锻件加工到精加工坯件所要求的尺寸精度和表面粗糙度;(8)采用数控加工方式对转轮的水斗外形进行加工且要求尺寸到位。技术领域
本发明涉及到冲击式水轮机转轮制造方法,特别涉及到一种冲击式水轮机转轮整体制造方法。
背景技术
冲击式水轮机转轮是水电站水轮机的核心部件,由于其使用环境恶劣,需承受较大的冲击力和扭矩,因此,具有较高的技术要求。如,对于低碳产品要求断裂强度σ_s≥550Mpa,对于超低碳产品要求断裂强度σ_s≥750Mpa,并且,要求其内部组织不得有白点、裂纹、缩孔等缺陷。冲击式水轮机转轮的形状类似于一个圆盘,中间部分被称为轮盘,边缘部分被称为水斗。现有技术冲击式水轮机转轮锻件采用铸造、焊接和人工打磨相结合的加工方法,即分别铸造轮盘和水斗,将其焊接为一体,再采用人工打磨的方法加工水斗。当然,对于轴孔和端面还要进行机械加工。显然,现有冲击式水轮机转轮制造方法生产出的转轮存在以下几点不足:(1)铸造材料材质疏松,内部缺陷多,不耐冲刷与气蚀;(2)水斗根部焊接部位在长期交变应力作用下容易断裂;(3)水斗圆周重量分布不均匀,在高速旋转的情况下容易产生振动。
发明内容
为克服现有技术冲击式水轮机转轮制造方法中存在的铸造材料材质疏松、焊接部位容易断裂和水斗圆周重量分布不均匀等问题,本发明提出一种冲击式水轮机转轮整体制造方法。本发明冲击式水轮机转轮整体制造方法,包括采用氩氧脱碳法AOD或真空吹氧脱碳法VOD对转轮锻坯进行精炼,采用整体锻造方式对转轮的水斗和轮盘进行锻造,采用数控加工方式对转轮的水斗外形进行加工。本发明冲击式水轮机转轮制造方法,包括以下步骤:(1)根据技术要求浇铸转轮精炼坯件;(2)采用氩氧脱碳法AOD或真空吹氧脱碳法VOD对转轮锻坯进行精炼,要求钢锭的化学成分达到下表1的要求:表1化学成分(%)ntent="drawing" img-format="tif" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/>ntent="drawing" img-format="tif" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/>(3)锻件用钢锭的上、下端应有足够的切除量,以确保锻件无缩孔和成分偏析;(4)锻造成型应使锻件的整个截面得到充分的锻造,锻件与钢锭的中心线应较好的重合;锻件表面不应有肉眼可见的裂纹、折叠和影响其使用的外观缺陷;局部缺陷可以清除,但清除的深度不得超过精加工余量的75%;(5)锻件应在锻造成型后按相关要求进行正火、回火处理,并保证锻件的机械性能达到下表2的要求:表2锻件的机械性能ntent="drawing" img-format="tif" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/>(6)在锻件两平面进行超声波探伤,不应有白点、裂纹、缩孔等缺陷;超声波探伤标准参照JB4730-2005中压力容器锻件超声检测执行,水斗区检测等级按I级执行,且超过φ3mm以上的缺陷,其两缺陷之间的间距应大于较大缺陷的5倍;轮盘区检测等级按III级执行;(7)采用普通机械加工将锻件加工到精加工坯件所要求的尺寸精度和表面粗糙度;(8)采用数控加工方式对转轮的水斗外形进行加工且要求尺寸到位。本发明冲击式水轮机转轮整体制造方法的有益技术效果是大幅度的提高了水轮机转轮的材质性能和整体强度,避免了焊接部位容易断裂和水斗圆周重量分布不均匀等问题,有效的提高了冲击式水轮机转轮使用性能和使用寿命。
附图说明
附图1为冲击式水轮机转轮结构的正视示意图;附图2为冲击式水轮机转轮结构的俯视局部示意图。下面结合附图及具体实施例对冲击式水轮机转轮整体制造方法做进一步说明。
具体实施方式
附图1为冲击式水轮机转轮结构的正视示意图,附图2为冲击式水轮机转轮结构的俯视局部示意图,图中,1为轮盘,2为水斗。由图可知,冲击式水轮机转轮的形状类似于一个圆盘,中间部分被称为轮盘,边缘部分被称为水斗,并且,水斗的形状较为复杂和难于加工。现有技术冲击式水轮机转轮锻件采用铸造、焊接和人工打磨相结合的加工方法,即分别铸造轮盘和水斗,将其焊接为一体,再采用人工打磨的方法加工水斗。当然,对于轴孔和端面还要进行机械加工。显然,现有技术冲击式水轮机转轮加工方法生产出的转轮存在以下几点不足:(1)铸造材料材质疏松,内部缺陷多,不耐冲刷与气蚀;(2)水斗根部焊接部位在长期交变应力作用下容易断裂;(3)水斗圆周重量分布不均匀,在高速旋转的情况下容易产生振动。为克服现有技术冲击式水轮机转轮制造方法中存在的铸造材料材质疏松、焊接部位容易断裂和水斗圆周重量分布不均匀等问题,本发明提出一种冲击式水轮机转轮整体制造方法。本发明冲击式水轮机转轮整体制造方法,包括采用氩氧脱碳法AOD或真空吹氧脱碳法VOD对转轮锻坯进行精炼,采用整体锻造方式对转轮的水斗和轮盘进行锻造,采用数控加工方式对转轮的水斗外形进行加工。本发明冲击式水轮机转轮制造方法,包括以下步骤:(1)根据技术要求浇铸转轮精炼坯件;(2)采用氩氧脱碳法AOD或真空吹氧脱碳法VOD对转轮锻坯进行精炼,要求钢锭的化学成分达到下表1的要求:表1化学成分(%)ntent="drawing" img-format="tif" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/>ntent="drawing" img-format="tif" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/>(3)锻件用钢锭的上、下端应有足够的切除量,以确保锻件无缩孔和成分偏析;(4)锻造成型应使锻件的整个截面得到充分的锻造,锻件与钢锭的中心线应较好的重合;锻件表面不应有肉眼可见的裂纹、折叠和影响其使用的外观缺陷;局部缺陷可以清除,但清除的深度不得超过精加工余量的75%;(5)锻件应在锻造成型后按相关要求进行正火、回火处理,并保证锻件的机械性能达到下表2的要求:表2锻件的机械性能ntent="drawing" img-format="tif" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/>(6)在锻件两平面进行超声波探伤,不应有白点、裂纹、缩孔等缺陷;超声波探伤标准参照JB4730-2005中压力容器锻件超声检测执行,水斗区检测等级按I级执行,且超过φ3mm以上的缺陷,其两缺陷之间的间距应大于较大缺陷的5倍;轮盘区检测等级按III级执行;(7)采用普通机械加工将锻件加工到精加工坯件所要求的尺寸精度和表面粗糙度;(8)采用数控加工方式对转轮的水斗外形进行加工且要求尺寸到位。显然,本发明冲击式水轮机转轮整体制造方法的有益技术效果是大幅度的提高了水轮机转轮的材质性能和整体强度,避免了焊接部位容易断裂和水斗圆周重量分布不均匀等问题,有效的提高了冲击式水轮机转轮使用性能和使用寿命。