LZ锻造压实理论述在工业汽轮机转子上的应用.doc

LZ锻造压实理论在工业 汽轮机转子上的应用 刘秀珍 高全德 中原特钢股份有限公司 河南济源 454685 摘要：本文介绍了公司生产的28CrMoNiV汽轮机转子在轴身主变形阶段利用LZ锻造压实理论合理选择砧宽比与料宽比，实现压实效果；在轴颈成型及精整阶段改变本厂传统的在上下平砧上拔长、滚圆，改为在上平下V砧上拔长、滚圆，并合理调整压下量与翻转角度的匹配关系，有效防止了裂纹的产生和扩展，使探伤要求达到了用户要求。同时，通过试制发现，探伤合格率进一步提高，台阶偏心控制在要求范围之内，进一步验证了锻造过程的科学合理，为将来大锻件锻造积累了宝贵的经验。 关键词：LZ锻造法、砧宽比、料宽比、上平砧下V砧 1 引言 近年来,随着中国经济的蓬勃发展,电力不足的问题日益突出。为此,各地陆续兴建了许多大型电厂，对发电机组的需求也日益增多。而作为发电机组中重要零部件的汽轮机转子，特别是各种综合性能较好的新材料转子其需求也随之增加。其中，杭汽转子规格相对较大，内部质量、性能等均要求较严,而且转子所用材料锻造时易产生表面裂纹，但产品附加值相对较高，所以我公司研究决定对汽轮机转子进行试制生产，探索锻造工艺环节的参数，并对参数进行确定，从而开发出合格的新产品，增加公司产品品种，扩大市场空间。 2 锻造过程 2.1主变形阶段锻造 2.1.1LZ锻造法简述 LZ锻造法【1】是1994年提出的，该理论论证了只有砧宽比W/H一个参数的不足，补充了一个工艺参数——料宽比B/H。在此理论的指导下，形成了同时用两种工艺参数控制锻件内部质量的拔长工艺，简称LZ锻造法。如图1所示。文献【1】指出为实现较好的锻造效果，选用压下率η1=10.5%，ηi=20%(i=2,3,4...),可满足其他工艺参数达到最佳配比；砧宽比在0.85～1.06范围内时不出现轴向拉应力，料宽比在0.85～1.18范围内时不出现横向拉应力。我公司采用此种方法，生产的转子解决了探伤不合的问题。 图1 LZ锻造法 1—上砧 2—坯料 3—下砧 2.1.2公司应用实例 我公司采用21.5t钢锭，镦粗后钢锭直径为φ1520，转子轴身直径为φ785，锻件图如图2所示。 图2 转子锻件图 主变形阶段主要考虑的是保证压实效果，破碎钢锭内粗大的柱状晶和夹杂物，焊合心部缺陷。为此，考虑了压下量、砧宽比与料宽比等因素。因此，主变形阶段锻造过程及参数如表1所示。从表中可见，锻造参数几乎均在LZ锻造法所要求的范围内变化。 2.1.3有限元模拟结果 针对以上所设计的工艺参数，在实施以前我们通过计算机仿真模拟手段，进一步确定其参数的准确性。根据表1的参数，我们利用Deform模拟软件，对锻件中心应力状态进行了模拟，模拟结果如下： 2.2成型阶段锻造 型砧拔长圆轴常用的方法有上下型砧拔长、上平下V形砧拔长，我公司力求通过上平下V形砧拔长使锻件能够具有较好的锻透性且能有效的防治偏移的发生。经过大量的试验研究，我们克服了困难，成功的研究出了使用上平下V砧锻造阶梯轴的关键技术。制定了上平下V砧锻造阶梯轴台阶的操作原则，明确了坯料转动角度与压下量的匹配关系等。压下量较小时，坯料轴心区域存在较大横向拉应力，不利于缺陷的压实；压下量较大时，有利于缺陷的进一步压实，但是坯料转动后压缩时易发生压偏，导致轴线偏移量增大。因此，我们选择的压下量是10%～15%【2】，翻转角度我们选择45°，滚圆时选择30°。 表1 主变形阶段锻造过程参数 工步 压前H0/mm 压后H/mm 压下率/% 砧宽比B/H 翻转角度/度 送进量/mm 料宽比/mm 1 1520 1360 10.5 0.789 0 1200 1 2 1550 1385 10.5 0.774 90 1200 0.877 3 1385 1115 19.5 0.866 90 1200 1 4 1545 1245 19.4 0.777 90 1200 0.721 5 1235 995 19.4 0.972 90 1200 1.008 6 1370 1105 19.3 0.876 90 1200 0.725 7 1110 890 19.8 0.901 90 1000 0.995 8 1225 985 19.6 0.816 90 1000 0.729 9 1000 805 19.5 0.100 90 1000 0.984 10 1100 885 19.6 0.909 90 1000 0.734 11 910 730 19.8 0.879 90 900 0.973 12 990 800 19.2 0.909 90 900 0.734 我公司使用宽度700mm上平砧、下V砧，下V砧120°V型角、开口宽度880mm，两端小台卡台后在上下平砧上拔长至热φ797。根据操作原