馬 謙 馬廷威 劉志華 王玉紅 劉 巍

(1.渤海石油裝備巨龍鋼管南京公司，江蘇210061；2.中冶京誠(營口)裝備技術(shù)有限公司，遼寧115004)

耳軸是轉(zhuǎn)爐上的重要部件，與托圈連接在一起，承受轉(zhuǎn)爐的重量，受高溫?zé)彷椛?。耳軸也是傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，在工作中承受轉(zhuǎn)動(dòng)力矩、彎矩、扭矩，高溫的熱傳導(dǎo)和輻射，同時(shí)還要承受頻繁開啟、制動(dòng)引起的沖擊，其工作情況非常復(fù)雜，因此耳軸的設(shè)計(jì)和制造要求非常高。本文以75 t轉(zhuǎn)爐的驅(qū)動(dòng)端耳軸為例，說明其制造過程。

1 驅(qū)動(dòng)端耳軸鍛件

根據(jù)耳軸的零件圖和余量要求繪制出鍛件圖，如圖1所示，鍛件材質(zhì)為20MnMoNb鋼，鍛后正回火熱處理，粗加工后調(diào)質(zhì)，精加工后交貨。通過計(jì)算得出毛坯的重量為28 520 kg，根據(jù)我單位的實(shí)際情況，與游動(dòng)端耳軸合錠，采用76 t鋼錠鍛造生產(chǎn)。鋼錠利用率為62.3%，設(shè)備采用80 MN液壓機(jī)，鍛比為4.0。

鍛件技術(shù)要求：

(1)材質(zhì)符合JB/T6400—1992的要求，S≤0.02%，P≤0.02%；

(2)按照J(rèn)B/T5000.8—1998 的規(guī)定取樣，力學(xué)性能按照Ⅴ組鍛件檢驗(yàn)，Rm≥490 MPa，Re≥420 MPa，A5≥14%，Z≥38%，Aku(Akv)=39 J；

(3)淬火+回火處理，硬度為190～229HBW；

(4)粗加工后超聲波探傷按照J(rèn)B/T5000.15—2007執(zhí)行，表面到?650 mm區(qū)域不允許有大于Ⅰ級(jí)的缺陷，從?650 mm到?350 mm區(qū)域不允許有大于Ⅱ級(jí)的缺陷。

圖1 驅(qū)動(dòng)端耳軸鍛件圖Figure 1 The forging drawing of trunnion at driving end

表1 鋼錠化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)Table 1 Chemical composition of steel ingot(mass fraction,%)

2 制造工藝

2.1 工藝路線

工藝路線：電爐(真空冶煉)→鑄錠(真空澆注)→熱送鍛造廠→鍛造→鍛后熱處理→檢驗(yàn)→粗加工→探傷→調(diào)質(zhì)→精加工→交貨。

2.2 冶煉

由于驅(qū)動(dòng)端耳軸工作環(huán)境的特殊性，使其對(duì)各方面的要求非常嚴(yán)格，在冶煉時(shí)應(yīng)盡可能降低S、P等有害夾雜含量。采用真空冶煉，真空澆注，以提高鋼錠的純凈度，減少鋼錠的偏析、縮孔等缺陷。鋼錠的實(shí)際成分見表1。

2.3 鍛造

鍛件用76 t鋼錠鍛造，為了保證鍛合鋼錠內(nèi)部的孔洞與疏松，破碎鋼錠中的鑄態(tài)組織，使鋼錠內(nèi)部能夠被完全壓實(shí)并得到致密的組織，我們結(jié)合公司現(xiàn)有附具情況，采用900 mm上下寬V型砧進(jìn)行KD法鍛造。

利用KD法鍛造的三個(gè)優(yōu)勢(shì)來保證鍛件質(zhì)量：

(1)高溫?cái)U(kuò)散加熱，增加了內(nèi)部封閉界面的原子擴(kuò)散和躍遷能力，提高了內(nèi)部孔洞缺陷的鍛合能力，同時(shí)高溫保溫時(shí)間的延長，對(duì)于改善內(nèi)部偏析具有重要作用。

(2)上下寬V型砧，使得鍛件上下變形一致，能夠減少偏心的發(fā)生，同時(shí)零件中間部位需要加工成冷卻水道，這樣能把中間的夾雜或沒有完全鍛合的部分除去，保證了鍛件質(zhì)量。另外上下寬V型砧使鍛件處于三向壓應(yīng)力狀態(tài)，保證缺陷部位的閉合，閉合部位原子在高溫下通過擴(kuò)散達(dá)到鍛合缺陷的目的。

(3)大壓下量，能夠保證鍛造變形的程度，使得變形力能夠傳導(dǎo)到鋼錠的中心位置，對(duì)鋼錠中心的鍛合具有重要作用。

第一火次：壓鉗口，倒棱，去錠底。

第二火次：鐓粗鋼錠至高1 650 mm，直徑約為2 350 mm。采用900 mm上下寬V型砧拔長至?1 450 mm，長度約為4 330 mm。每道次壓下量在20%左右。每壓一趟后翻轉(zhuǎn)90°再壓，每一趟與上一趟錯(cuò)半砧。要適當(dāng)提高加熱溫度和保溫時(shí)間，為鋼錠鐓粗和KD法鍛造提供條件。

第三火次：換上平下V砧按圖2所示分料，鍛出各部分尺寸，切斷。G+水口部分為游動(dòng)端耳軸。精整出成品。

最大法蘭處鍛比為4.0，因?yàn)樵诜ㄌm處容易發(fā)生探傷不合格。鍛造過程中若出現(xiàn)裂紋要及時(shí)吹氧清理或留出余量，防止出現(xiàn)廢品。

2.4 鍛后正回火

鍛后采用正回火處理，工藝如圖3所示。650℃為擴(kuò)氫溫度，通過鍛后正回火處理細(xì)化晶粒，消除組織應(yīng)力，為后續(xù)的淬火作組織準(zhǔn)備。

圖2 分料圖Figure 2 Dividing diagram

圖3 熱處理工藝
Figure 3 Heat treatment process

3 檢驗(yàn)結(jié)果

對(duì)鍛件按要求進(jìn)行了無損檢測(cè)及力學(xué)性能檢驗(yàn)，各項(xiàng)檢驗(yàn)結(jié)果均符合技術(shù)要求。

4 結(jié)論

通過雙真空冶煉保證了鋼錠的冶金質(zhì)量，采用KD法鍛造，減少了大鋼錠內(nèi)部的缺陷，提高了鍛件的內(nèi)部質(zhì)量。我公司生產(chǎn)的驅(qū)動(dòng)端耳軸鍛件完全滿足用戶技術(shù)要求。

[1] 劉寧，張相福，肖百文.大型鋼水罐耳軸的鍛造工藝改進(jìn)[J].鍛壓技術(shù)，2005(2)：7-8.

[2] 張福祿，付冬齊.轉(zhuǎn)爐耳軸的結(jié)構(gòu)與計(jì)算方法[J].一重技術(shù)，1999(2)：25-26.