[发明专利]汽轮机转子槽锲用异型棒材及其加工方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料压力加工技术领域，更具体地讲，涉及一种汽轮机转子槽锲用SUS304N异型棒材及其加工方法。

背景技术

汽轮机转子槽锲用SUS304N冷拔型钢主要用于核电机组，其成品形状为不全对称的异型棒材并且成品异型棒材的横截面形状具体如图1所示，要求具有高强度，其材料设计的强度指标远高于一般棒材、管材的技术要求，并且材料的尺寸规格大，尺寸精度、表面质量要求及其严格，目前国内核电机组转子槽锲用SUS304N异型棒材全部由日本负责设计和供应。其中，SUS304N是日本牌号，其对应于国内牌号0Cr19Ni9N，属于耐热不锈钢，并且因氮的加入，使得材料在塑性不变的情况下具有更高的强度，广泛应用于化工及原子能工业用设备。

作为转子槽锲用SUS304N异形棒材要求具有高强度、硬度，同时要求具有高的尺寸精度和表面粗糙度以确保使用的安全，这些高要求给坯料生产工艺设计以及成品生产工艺的设计和生产带来较大难题，一直以来我国国内未能成功研制并生产出批量的替代产品。

曾经系统论证热轧+冷拉成材的加工方式，即将圆钢热轧成初始型棒材即冷拉坯料，经过固溶热处理后再进行冷态拉制。因成品为不全对称异型材，所以采用热轧方式制作冷拉坯料时需设计专用孔型轧辊，变形工艺系统的设计较复杂，轧辊系列孔型设计、配置以及导卫装置的配置等涉及的设计环节、参数较多，个别参数、配置不合理就会导致轧制成品出现折叠、扭弯、螺旋弯等缺陷致矫直困难、表面质量较差无法完全清理表面缺陷，若不是采用专用轧机生产，则频繁更换轧辊孔型非常繁琐和复杂，生产组织很不经济，更无法保证成品率和工业化的大批量生产。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于解决上述技术问题中的一个或多个。

本发明的目的在于提供一种采用热挤压结合冷拔方式生产高强度转子槽锲用SUS304N异形棒材的方法，以满足核电机组的使用要求并打破日方垄断。

为了实现上述目的，本发明的一方面提供了一种汽轮机转子槽锲用SUS304N异型棒材的加工方法，所述加工方法包括以下步骤：a、冶炼SUS304N目标棒材，锻造所述SUS304N目标棒材得到挤压坯料；b、将所述挤压坯料进行预热、一次加热、二次加热和润滑后进行热挤压得到冷拔坯料，其中，预热温度为850～950℃，一次加热温度为1100～1180℃，二次加热温度为1195～1220℃，所述冷拔坯料的横截面形状与异型棒材的横截面形状相同并且冷拔坯料的横截面面积比异型棒材的横截面面积大28～32％；c、将冷拔坯料进行四道次冷拔得到异型棒材，控制第一道次冷拔的减面率为5～7％、第二道次冷拔的减面率为9～10％、第三道次冷拔的减面率为4～5％，第四道次冷拔的减面率为2～3％，并且控制四道次冷拔的总减面率为19～23％，其中，在每次冷拔前进行压矫和表面处理，在第一次冷拔后进行固溶热处理并在每道次冷拔后进行去应力退火热处理。

根据本发明的汽轮机转子槽锲用SUS304N异型棒材的加工方法的一个实施例，所述六边形包括互相平行的上底边a与下底边b、互相对称的左上边c与右上边d、互相对称的左下边e与右下边f，并且所述六边形的对称轴为从上底边a的中点至下底边b的中点的连线，其中，上底边a的长度为35.54mm、下底边b的长度为60.61mm、左上边c与左下边e的交点至右上边d与右下边f的交点之间的距离为66.61mm，上底边a与下底边b之间的垂直距离为26.3mm，左上边c与左下边e的交点至右上边d与右下边f的交点的连线至下底边b之间的垂直距离为10.8mm，上底边a的延长线与左上边c或右上边d之间的夹角α为45°，控制长度尺寸公差为(+0，-0.3)mm，控制角度尺寸公差为(+0，-0.5°)。

根据本发明的汽轮机转子槽锲用SUS304N异型棒材的加工方法的一个实施例，以重量百分比计，所述SUS304N目标棒材包括C≤0.08％、Si≤1.0％、Mn≤2.0％、P≤0.045％、S≤0.030％、N 0.10～0.20％、Ni 8.00～10.50％、Cr 18.00～20.00％以及余量的Fe和不可避免的杂质。

根据本发明的汽轮机转子槽锲用SUS304N异型棒材的加工方法的一个实施例，在步骤a中，采用非真空感应冶炼电极棒和电渣重熔冶炼电渣棒获得SUS304N目标棒材，再采用快锻机锻造所述SUS304N目标棒材得到挤压坯料，并将所述挤压坯料进行探伤检验、矫直、切头尾、剥皮后进行热挤压。