黃宇彬 劉光輝

(北滿特殊鋼有限責任公司，黑龍江161041)

42CrMo4NiV電爐鋼鍛材改制電渣鋼工藝試驗

黃宇彬 劉光輝

(北滿特殊鋼有限責任公司，黑龍江161041)

42CrMo4NiV電爐鋼鍛材在成品超聲檢測時出現(xiàn)批量性夾雜廢品。為減少損失將這些鍛材當作自耗電極進行電渣重熔，經(jīng)鍛造粗加工后進行成分、高倍、超聲檢測及力學性能檢驗，結(jié)果滿足標準要求。

42CrMo4NiV；夾雜；電渣重熔

我公司供某廠的42CrMo4NiV電爐鋼鍛材在檢測過程中出現(xiàn)批量性不合格產(chǎn)品，取片檢驗定性為內(nèi)部夾雜。為了消除42CrMo4NiV電爐鋼鍛材夾雜缺陷，減少廢品損失，選取帶有嚴重缺陷的2支鍛材作為電渣重熔自耗電極，進行電渣重熔錠挽救工藝試驗。電渣錠經(jīng)加熱、鍛造、退火，并在鍛材上取樣檢驗，驗證改制工藝試驗的有效性。

1 改制工藝試驗

1.1 電爐鋼鍛材缺陷檢測

1.1.1 酸浸低倍檢驗

該批鍛材規(guī)格為?270 mm，檢測發(fā)現(xiàn)23支不合格，缺陷當量在?2 mm～?5 mm，呈連續(xù)分布。經(jīng)檢測定位，有代表性地選取點狀缺陷及密集性缺陷進行低倍檢驗。見圖1、圖2。經(jīng)低倍檢驗確定檢測缺陷為低倍夾雜。

1.1.2 電鏡檢驗

為進一步分析夾雜物成分，對低倍試片進行電鏡檢驗分析。夾雜物成分見表1，主要為含Al、Mg、Ca夾雜，且主要是含Al夾雜。

1.2 改制工藝

圖1 低倍試片(點狀缺陷)Figure 1 Specimen at low magnification (spot defects)

圖2 低倍試片(密集性缺陷)Figure 2 Specimen at low magnification (clustered defects)

電渣重熔是利用渣阻熱將自耗電極沿表面逐層熔化，在電極溶化末端熔滴形成過程的鋼渣接觸面積達3 218 mm2/g。在逐漸熔化的過程中，夾雜物與熔渣接觸，和渣進行反應。電渣重熔總的去夾雜率為86%，而在電極熔化至熔滴形成階段去除率達53%，2/3的夾雜物在端頭被去除。因此，電渣重熔鋼中原始夾雜物的去除是很徹底的，重熔后鋼中夾雜物是新生成的夾雜物[1]。利用電渣重熔去除夾雜物的特點，對這些有夾雜的鍛材進行電渣重熔工藝挽救是可行的。

表1 42CrMo4NiV鍛材低倍夾雜物成分(質(zhì)量分數(shù)，%)Table 1 Chemical composition of inclusions at low -magnification in 42CrMo4NiV forging materials(mass fraction，%)

表2 42CrMo4NiV鍛材探傷缺陷Table 2 UT tested defects in 42CrMo4NiV forging materials

表3 電渣重熔參數(shù)Table 3 Electroslag remelting parameters

選取3支帶有缺陷的鍛材，先期電爐鋼錠型為4.79 t，經(jīng)鍛造退火粗加工后成品規(guī)格：?270 mm×6 300 mm。鍛材平均分為三段，每段長2 100 mm。具體爐號及檢測缺陷情況如表2所示。

1.3 電渣重熔

選取5#電渣爐，此爐臺為單向爐臺。由于坯料規(guī)格限制，采用一支假電極焊接三支坯料，坯料規(guī)格為?270 mm×2 100 mm。結(jié)晶器規(guī)格為?780 mm/820 mm，電渣重熔8.8 t錠型。具體見表3。

1.4 鍛造參數(shù)

鋼錠電渣重熔后熱送鍛造加熱爐，鍛造加熱溫度1 200～1 220℃，終鍛溫度控制在700～800℃。鍛造規(guī)格為?375 mm×8 500 mm，鍛比4.5。

2 檢驗

2.1 檢驗計劃

(1)在鋼材頭、尾各切取1個低倍試片，試片規(guī)格為?360 mm×(20～30) mm。在頭部切完低倍試片后，切取?360 mm×300 mm性能試樣進行整體熱處理。

(2)檢驗項目：成分偏析、低倍、夾雜、帶狀、魏氏組織、晶粒度、力學性能。

2.2 檢驗結(jié)果

2.2.1 化學成分分析

尾試片切取成分試樣，做成分全分析，其中C含量用C-S分析儀進行分析。從端頭邊緣起每間隔R/4取一個成分試樣。鍛材頭部取樣見圖3。尾部取樣見圖4。

圖3 鍛材頭部取樣位置Figure 3 Sample taking position at the forging material head

圖4 鍛材尾部取樣位置Figure4 Sample taking position at the forging material tail end

圖5 電渣鍛材C、Si、Mn成分分析曲線Figure5 Analytic curve for C & Si & Mn contents in electroslag forge material

表4 電渣鍛材成分(質(zhì)量分數(shù)，%)Table 4 Chemical composition of electroslag forging material (mass fraction, %)

電渣重熔過程電極坯料使用順序為： 第一組爐號為61346，第二組爐號為61346，第三組爐號為61346，第四組爐號為61432(最后補縮坯料爐號61432用坯料量較少，鍛造切頭量已經(jīng)切除掉)，電渣重熔爐號為50261。成材后鍛材尾成分母爐號為61346。

具體成分檢驗結(jié)果見表4。C、Si、Mn的分析曲線見圖5。

由表4和圖5可知：

(1)整體[C]成分比較均勻。在先期造渣過程中加入了[C]粉0.5 kg，可能是此原因造成尾部[C]略高。

(2)尾部[Si]成分比熔煉成分高，造成了增[Si]。原因是在造渣過程中加入了Fe-Si粉2.3 kg，導致尾部[Si]成分增加。

(3)頭尾[Mn]元素都有不同燒損，其中頭部的心部燒損最多，越往邊緣燒損越少。尾部的錳含量比較均勻。

(4)鉻、鎳與熔煉成分相接近。

(5)釩比較均勻。

(6)經(jīng)重熔后[S]含量有所降低。[P]含量頭部沒有變化，尾部[P]含量增加0.002%左右。

整體來看，電渣重熔后成分滿足標準要求。電渣鋼成分均勻，各元素成分偏析較小。成品主要是心部的各元素成分偏低，越往邊緣處成分含量有所提升。電渣重熔過程中[Si]、[Mn]元素有燒損，[P]降低了0.002%～0.05%。

表5 非金屬夾雜物檢驗結(jié)果Table 5 Non-metallic inclusions examination results

表6 力學性能檢驗結(jié)果Table 6 Mechanical properties test

2.2.2 高倍檢驗

(1)在頭尾試片半徑1/2處各取2塊試樣，按GB/T10561檢驗。夾雜物檢驗結(jié)果見表5。重熔后夾雜物級別有所降低。

(2)按DIN 50602檢驗非金屬夾雜K4=1.19。奧氏體晶粒度為8級。帶狀為1，魏氏組織為0。

2.2.3 力學性能檢驗

在頭部切完低倍后，接著切取?360 mm×300 mm性能試樣。試樣經(jīng)880℃正火、860℃淬火(油冷)、610℃回火后，在試樣半徑1/2處取1個拉伸試樣和3個沖擊試樣。檢驗結(jié)果見表6。

鍛材經(jīng)退火粗加工后，采用?2 mm探頭進行檢測，未發(fā)現(xiàn)缺陷。檢驗合格，符合要求。

3 結(jié)論

對存在低倍夾雜的電爐鋼42CrMo4NiV鍛材進行電渣重熔。電渣錠經(jīng)鍛造、退火、粗加工后，采用?2 mm探頭進行檢測，未發(fā)現(xiàn)缺陷。成分、高倍組織、力學性能檢驗結(jié)果合格，符合協(xié)議要求。改制試驗方案可消除電爐鋼鍛材?2 mm～?5 mm內(nèi)部夾雜缺陷，改制工藝方案可行

[1] 李正邦.電渣冶金的理論與實踐.北京：冶金工業(yè)出版社，2010：52-58.

編輯 杜青泉

專利

專利名稱：超大臺面激光平板焊接機專利申請?zhí)枺篊N201120548786.2公開號：CN202411660U

申請日：2011.12.26公開日：2012.09.05

申請人：蘇州領創(chuàng)激光科技有限公司

本實用新型公開了一種超大臺面激光平板焊接機，包括主機底座、工作臺、位于工作臺上端面的平行導軌、固定于工作臺上與導軌平行且位于導軌內(nèi)側(cè)的凸楞、橫跨并固連在主機底座上方的橫梁、夾持送料裝置、移動導向裝置和位于橫梁下方的壓緊裝置。通過壓緊裝置上能夠上下同步移動的前后壓緊梁壓緊板料形成焊接區(qū)，利用壓緊梁上壓塊和工作臺上壓墊之間的相互作用實現(xiàn)對板料的壓緊；利用夾持送料裝置上的送料小車進行板料的輸送，同時利用固連在送料小車上的氣動夾鉗微調(diào)板料輸送過程中形成的振動誤差；利用移動導向裝置防止板料在工作臺上移動時走偏，使得激光焊接的過程能夠?qū)崿F(xiàn)高精度、高平穩(wěn)性。

專利名稱：用于大直徑鋼管切割坡口的旋轉(zhuǎn)裝置專利申請?zhí)枺篊N201120417346.3公開號：CN202411618U

申請日：2011.10.28公開日：2012.09.05

申請人：武漢一冶鋼結(jié)構(gòu)有限責任公司

本實用新型提供一種結(jié)構(gòu)簡單、操作性強，在不轉(zhuǎn)動鋼管的條件下用于大直徑鋼管切割坡口的旋轉(zhuǎn)裝置。包括支撐桿和工作桿，支撐桿支撐在鋼管內(nèi)壁，工作桿與支撐桿通過主軸鉸接，并可繞主軸沿管口轉(zhuǎn)動。所述的支撐桿包括短套筒，短套筒內(nèi)上下兩頭設置有滑槽，滑槽中設置有撐桿，撐桿可在滑槽中滑動。支撐桿中部水平固定連接有主軸，主軸上設置有調(diào)節(jié)旋鈕，調(diào)節(jié)旋鈕可在主軸上左右移動，調(diào)節(jié)旋鈕通過連桿分別與焊接在撐桿上的連接塊活動連接。所述的工作桿套接在主軸的另一端，工作桿上設置有與主軸垂直的長套筒，長套筒內(nèi)安裝有L形狀的可在長套筒內(nèi)伸縮的加長桿，加長桿的末端安裝有割嘴夾持頭。此裝置結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，能有效的提高坡口加工的質(zhì)量。該支架裝置可用于管徑350 mm～700 mm、質(zhì)量大不宜轉(zhuǎn)的大直徑鋼管的坡口加工。

專利名稱：大方圓坯火焰切割裝置專利申請?zhí)枺篊N201120503105.0公開號：CN202411619U

申請日：2011.12.06公開日：2012.09.05

申請人：武漢大西洋連鑄設備工程有限責任公司

本實用新型公開了一種大方圓坯火焰切割裝置，它包括支架，支架上固定有驅(qū)動裝置。所述支架上支撐固定齒輪，驅(qū)動裝置的輸出端與固定齒輪傳動連接，固定齒輪與從動齒輪嚙合，從動齒輪的端面連接有切割槍座，切割槍座上連接有切割槍。其結(jié)構(gòu)簡單，易實現(xiàn)控制。

專利名稱：高速大幅面激光切割機用分體式驅(qū)動結(jié)構(gòu)專利申請?zhí)枺篊N201120548786.2公開號：CN202411660U

申請日：2011.12.26公開日：2012.09.05

申請人：蘇州領創(chuàng)激光科技有限公司

本實用新型公開了一種高速大幅面激光切割機用分體式驅(qū)動結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)將固連在一起的激光發(fā)生器及激光發(fā)生器伺服驅(qū)動裝置獨立出來，安裝在直線導軌上并使二者能夠沿直線導軌滑動，同時在橫梁與激光發(fā)生器之間通過彈性連接件連接，使激光發(fā)生器及激光發(fā)生器伺服驅(qū)動裝置的質(zhì)量在橫梁小范圍內(nèi)移動時不參與切割的頻繁高速往復移動。提高了切割機的切割速度、動態(tài)響應性能、定位速度、定位精度和重復定位精度。同時激光發(fā)生器可脫離橫梁運動，而且能夠四面開放，有利于激光發(fā)生器的檢測維修。

專利名稱：高速大幅面激光切割機專利申請?zhí)枺篊N201120548765.0公開號：CN202411663U

申請日：2011.12.26公開日：2012.09.05

申請人：蘇州領創(chuàng)激光科技有限公司

本實用新型公開了一種高速大幅面激光切割機，該切割機的激光發(fā)生器與其伺服驅(qū)動裝置均安裝在直線導軌上并能夠沿直線導軌滑動，激光發(fā)生器與其伺服驅(qū)動裝置之間為剛性連接，橫梁與激光發(fā)生器之間通過彈性連接件連接；橫梁伺服驅(qū)動裝置包括位于槽內(nèi)的調(diào)控塊，調(diào)控塊上端面與減速器剛性連接，下端面與導軌上端面相抵，調(diào)控塊能夠在槽內(nèi)與橫梁軸向中心線相平行的水平面上進行滑動；調(diào)控塊的下部凸起部分上設有通孔，床身上對應通孔位置設有長條狀通孔；兩平行機床底座之間設有除塵結(jié)構(gòu)，所述除塵結(jié)構(gòu)包括用隔板垂直分隔的一組吸塵風道，每個吸塵風道一側(cè)設有吸塵口，每個吸塵口對應設有風門，風門的啟閉由數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)當前激光切割頭的實際位置控制。

專利名稱：一種大口徑孔坡口切割裝置專利申請?zhí)枺篊N201120484565.3公開號：CN202428092U

申請日：2011.11.29公開日：2012.09.12

申請人：廣州文沖船廠有限責任公司

本實用新型包括可固定安裝于所需切割板上的機架，機架上設有垂直于所需切割板的中心軸，中心軸上部安裝有可繞中心軸旋轉(zhuǎn)的位置調(diào)節(jié)機構(gòu)，位置調(diào)節(jié)機構(gòu)的下方設有用于火焰切割的氣割嘴。此大口徑孔的坡口切割裝置將中心軸設置于所需切割孔的中心處，并通過機架夾設于所需切割板上進行固定，將切割嘴對準所需切割坡口處，并調(diào)節(jié)至所需切割坡口的角度后，點燃氣割嘴，并讓位置調(diào)節(jié)機構(gòu)繞中心軸旋轉(zhuǎn)對所需切割板進行坡口切割，從而有效實現(xiàn)了大口徑孔坡口的機械切割。可有效提高坡口切割的質(zhì)量，減少坡口切割完成后的打磨量。此實用新型用于坡口切割領域。

專利名稱：一種大口徑管道單弧雙絲全位置焊接控制系統(tǒng)專利申請?zhí)枺篊N201210044762.2公開號：CN102672309A

申請日：2012.02.23公開日：2012.09.19

申請人：中國石油天然氣集團公司；中國石油天然氣管道局

本發(fā)明公開了一種大口徑管道單弧雙絲全位置焊接控制系統(tǒng)，屬于油氣管道焊接技術領域。所述系統(tǒng)包括電源單元、手持單元、角度傳感單元、ARM信號處理單元、PMAC卡控制單元、焊接小車驅(qū)動單元、焊接小車單元、焊接電源控制單元和電焊機單元。本發(fā)明提供的大口徑管道單弧雙絲全位置焊接控制系統(tǒng)，可以獲得不弱于傳統(tǒng)焊接技術的焊接效率和平穩(wěn)的熔滴過渡過程，焊接過程平穩(wěn)，能有效地解決焊接過程中的未熔現(xiàn)象，提高了一次焊接的合格率。

專利名稱：一種大絲盤自動管板焊接機專利申請?zhí)枺篊N201210117631.2公開號：CN102672312A

申請日：2012.04.20公開日：2012.09.19

申請人：無錫市迪索數(shù)控焊接設備有限公司

本發(fā)明公開了一種大絲盤自動管板焊接機，包括焊接機頭、送絲裝置、絲盤焊絲、機架。絲盤焊絲為大絲盤焊絲，位于焊接機頭的外部；送絲裝置位于焊接機頭和大絲盤焊絲之間；機架包括機架橫臂機構(gòu)。焊接機頭、送絲裝置、大絲盤焊絲依次安裝在機架橫臂機構(gòu)上。大絲盤焊絲通過送絲裝置連接到焊接機頭，另外，還具有焊絲防纏繞套件。本發(fā)明的優(yōu)點在于：大絲盤焊絲為標準件，采購經(jīng)濟方便；避免了因手工繞絲造成的焊絲的纏卷松動，同時增設了焊絲防纏繞機構(gòu)，保證了焊接的質(zhì)量；本發(fā)明的大絲盤焊絲位于焊接機的外部，更換安裝簡單快捷，且大大降低了更換的頻率，從而提高了生產(chǎn)效率；降低了焊接機出故障的幾率，提高了其使用壽命。

專利名稱：大幅面激光切割機用分區(qū)除塵裝置專利申請?zhí)枺篊N201120548438.5公開號：CN202438788U

申請日：2011.12.26公開日：2012.09.19

申請人：蘇州領創(chuàng)激光科技有限公司

本實用新型公開了一種大幅面激光切割機用分區(qū)除塵裝置，該裝置包括兩平行機床底座、橫跨于兩平行機床底座上方并能夠沿直線導軌滑動的橫梁和懸臂梁。懸臂梁一端能在橫梁上沿橫梁長度方向滑動，懸臂梁另一端設有能相對懸臂梁自由運動的激光切割頭，兩平行機床底座之間設有除塵結(jié)構(gòu)。除塵結(jié)構(gòu)包括使用隔板垂直分隔的一組吸塵風道，每個吸塵風道一側(cè)設有吸塵口，每個吸塵口對應設有風門。本裝置采用多腔分區(qū)式除塵系統(tǒng)，由數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)當前激光切割頭的實際位置控制相應風門的啟閉，使吸塵口與產(chǎn)生粉塵的區(qū)域相對應，且吸塵口風門可獨立開合，使得同樣的風機功率在分割后的小范圍內(nèi)吸塵時的除塵效率提高，煙塵除凈率可達96%。

專利名稱：大直徑管道焊接裝置專利申請?zhí)枺篊N201210191677.9公開號：CN102689122A

申請日：2012.06.11公開日：2012.09.26

申請人：珠海市新維焊接器材有限公司

本發(fā)明公開了一種大直徑管道焊接裝置，包括管道支撐工裝，該管道支撐工裝包括水平設置的管道支撐懸臂，設置在該管道支撐懸臂兩端的第一立柱和第二立柱，還包括設置在管道支撐懸臂上的軌道、可滑動地設置在該軌道上的背氣小車、驅(qū)動該背氣小車運動的驅(qū)動裝置、設置在該背氣小車上的氣盒以及氣管，在氣盒的頂部設置有出氣口，氣管的出氣端與氣盒的內(nèi)腔連通。本發(fā)明提供的管道焊接背氣保護裝置，設置有與焊炬同步運動的背氣小車，并在背氣小車上安裝有氣盒，惰性氣體通過氣管輸送到氣盒內(nèi)以達到局部背氣保護的目的。與現(xiàn)有技術相比，采用本發(fā)明的管道焊接背氣保護裝置，可大大縮減充氣時間，生產(chǎn)效率大大提高，且減少惰性氣體的用量，成本大幅下降。

專利名稱：復合并聯(lián)機構(gòu)的大幅面切割機專利申請?zhí)枺篊N201210189983.9公開號：CN102689124A

申請日：2012.06.11公開日：2012.09.26

申請人：常熟理工學院

本發(fā)明公開了一種復合并聯(lián)機構(gòu)的大幅面切割機，其在機體兩側(cè)設置有縱向支撐導軌，在縱向支撐導軌之間設置有縱向移動的橫梁。所述橫梁上設置有切割頭和可沿橫梁移動的豎直滑臺，豎直滑臺上設置有可沿豎直滑臺上下移動的并聯(lián)機構(gòu)托架，并聯(lián)機構(gòu)托架上設置有一組伺服電機，伺服電機分別連接有內(nèi)連桿，內(nèi)連桿分別通過活動鉸鏈連接有外連桿，外連桿與切割頭連接。本發(fā)明減少橫梁往復運動的次數(shù)，確保了大幅面切割的效率，同時減少大質(zhì)量橫梁往復運動的工作能耗。

專利名稱：一種用于大型精密設備焊接的自主移動式抖動熱絲TIG焊機器人系統(tǒng)專利申請?zhí)枺篊N201210185599.1公開號：CN102689085A

申請日：2012.06.07公開日：2012.09.26

申請人：中國東方電氣集團有限公司

本發(fā)明屬于機器人焊接技術領域。具體來說是一種用于大型精密設備焊接的自主移動式抖動熱絲TIG焊機器人系統(tǒng)，包括機器人本體、控制系統(tǒng)和抖動熱絲TIG焊接系統(tǒng)，機器人本體包括爬行機構(gòu)和操作機構(gòu)；控制系統(tǒng)包括傳感系統(tǒng)、機器人本體控制箱和機器人主控系統(tǒng)；抖動熱絲TIG焊接系統(tǒng)包括抖動熱絲TIG焊槍、抖動熱絲TIG焊接電源、送絲機、保護氣和焊接冷卻系統(tǒng)。本發(fā)明的優(yōu)點在于爬行機構(gòu)系統(tǒng)采用接觸式磁輪吸附和非接觸式間隙吸附的復合方式以及三輪全驅(qū)動式移動方式，機器人可在大型鋼結(jié)構(gòu)表面全位置自主靈活移動、可靠吸附并實施抖動熱絲TIG全位置焊接作業(yè)，系統(tǒng)綜合性能好。

專利名稱：大型筒閥消應力和穩(wěn)定尺寸的振動時效工藝專利申請?zhí)枺篊N201210163735.74公開號：CN102676793A

申請日：2012.05.2公開日：2012.09.19

申請人：哈爾濱電機廠有限責任公司

本發(fā)明公開了一種大型筒閥消應力和穩(wěn)定尺寸的振動時效工藝，采用振動時效的方法對筒閥進行振動消除應力處理，確定了筒閥振動時效工藝過程中的支撐位置、激振位置、拾振器位置、振動時效時間等工藝參數(shù)。通過振動時效有效地穩(wěn)定了筒閥的尺寸精度，解決了大型筒閥這種大直徑薄壁圓筒結(jié)構(gòu)的機械加工變形問題，有效提高了筒閥的加工質(zhì)量及生產(chǎn)效率，減少了資源能源消耗，降低了溫室氣體排放。

(金 專 提供)

欄目編輯 傅冬梅

Modified Electroslag Steel Technological Test for 42CrMo4NiV Electrical Steel

HuangYubin,LiuGuanghui

When the finished products of 42CrMo4NiV electric steel forgings are ultrasonic tested, a batch of products have been rejected due to internal inclusions. To reduce the loss, these forging materials are used as the consumable electrode for the electroslag remelting, after being forged and rough machined, chemical composition analysis, high-magnification structure examination, ultrasonic examination and mechanical property test have been conducted, these test results meet requirements specified in the standard.

42CrMo4NiV; inclusion; electroslag remelting

2013—09—11

黃宇彬(1973—)，冶煉工程師，從事電渣冶煉工藝研究。

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