含Cr、Mo合金耐热钢大型挤压厚壁制坯件的缓冷方法
阅读说明：本技术 含Cr、Mo合金耐热钢大型挤压厚壁制坯件的缓冷方法 (Slow cooling method for large-scale extruded thick-wall blank made of Cr and Mo alloy heat-resistant steel ) 是由 冯伟 邵忠伟 胡永平 周仲成 涂明金 郭运来 杜红强 黄艳丽 刘正伟 赵先锋 刘 于 2019-09-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种含Cr、Mo合金耐热钢大型挤压厚壁制坯件的缓冷方法,包括：坯料入炉、待料、保温、炉冷、出炉空冷；其中,坯料空冷至500℃以上入炉,坯料壁厚200mm～500mm,待料温度≥500℃,保温温度600-850℃,保温时间25h-55h,炉冷速度≤40℃/h。本发明解决了低合金、高合金各类制坯坯料由高温热态缓冷至室温产生表面硬度高、应力开裂及白点组织缺陷,避免坯料由高温冷却至室温时造成坯料表面过硬或报废的问题。(The invention discloses a slow cooling method for a large-scale extruded thick-wall blank made of Cr-Mo alloy heat-resistant steel, which comprises the following steps: charging blanks into a furnace, waiting for the blanks, preserving heat, cooling the furnace, and discharging from the furnace for air cooling; wherein, the blank is air-cooled to more than 500 ℃ and put into a furnace, the wall thickness of the blank is 200 mm-500 mm, the temperature of the blank is more than or equal to 500 ℃, the heat preservation temperature is 600-. The invention solves the defects of high surface hardness, stress cracking and white point organization caused by slowly cooling various blank blanks of low alloy and high alloy from a high-temperature thermal state to room temperature, and avoids the problem that the blank surface is too hard or scrapped when the blank is cooled from the high temperature to the room temperature.)
技术领域
本发明涉及一种大型挤压成型的热加工方法，具体说，涉及一种含Cr、Mo合金耐热钢大型挤压厚壁制坯件的缓冷方法。
背景技术
国内首套3.6万吨垂直挤压机、1.5万吨垂直制坯机在2009年7月挤压一次成功，标志着我国高端成型制造技术获得重大突破，打破了国外在大型工件制坯、挤压领域的技术垄断。
钢锭作为挤压的原材料，在150MN制坯压机上通过镦粗、穿孔工序，为360MN挤压机提供挤压坯料，实践证明：穿孔坯料的质量直接决定挤压管的表面质量。前期挤压工艺普遍采用“制坯-挤压”的方式一次成形为管坯，成形后管坯存在壁厚差大、表面质量缺陷严重的现象。
但是，对于低合金、高合金各类制坯坯料来说，存在由高温热态缓冷至室温会产生表面硬度高、应力开裂及白点组织缺陷，坯料由高温冷却至室温时造成坯料表面过硬或报废的问题。
发明内容
本发明所解决的技术问题是提供一种含Cr、Mo合金耐热钢大型挤压厚壁制坯件的缓冷方法，解决了低合金、高合金各类制坯坯料由高温热态缓冷至室温产生表面硬度高、应力开裂及白点组织缺陷，避免坯料由高温冷却至室温时造成坯料表面过硬或报废的问题。
技术方案如下：
一种含Cr、Mo合金耐热钢大型挤压厚壁制坯件的缓冷方法，包括：坯料入炉、待料、保温、炉冷、出炉空冷；其中，坯料空冷至500℃以上入炉，坯料壁厚200mm～500mm，待料温度≥500℃，保温温度600-850℃，保温时间25h-55h，炉冷速度≤40℃/h。
进一步，应用于含Cr、Mo低合金的15CrMo、P12或者P22坯料，坯料空冷至500℃以上入炉，待料温度≥500℃，保温温度600-800℃，坯料壁厚200mm～500mm，均保温时间：均保温时间采用25h-40h，炉冷速度≤40℃/h，出炉温度≤400℃后出炉空冷。
进一步，应用于含Cr、Mo高合金的P91或者P92坯料，坯料空冷至650℃以上入炉，待料温度≥650℃，保温温度700-850℃，坯料壁厚200mm～500mm，保温时间35h-55h，炉冷速度≤30℃/h，出炉温度≤300℃后出炉空冷。
本发明技术效果包括：
1、本发明解决了低合金、高合金各类制坯坯料由高温热态缓冷至室温产生表面硬度高、应力开裂及白点组织缺陷，避免坯料由高温冷却至室温时造成坯料表面过硬或报废的问题。
本发明通过该缓冷方法，消除了坯料内应力，降低表面硬度，优化坯料内部组织，达到扩氢效果，避免了应力开裂及白点组织缺限的产生。
2、经济效益和社会效益显著。
采取坯料缓冷机加后进行挤压的管坯表面质量大幅提高，表面裂纹、壁厚差打磨10mm以上由70％减少至20％。因为管坯壁厚差及打磨，造成的原材料损失费用、能源费用、人工费用及其它辅助费用约30.08万元/年。在未进行坯料缓冷机加前，由于表面裂纹及壁厚差报废管坯占1.3％(年)，采取坯料缓冷后，无坯料原因导致表面裂纹及壁厚差而直接产生管坯报废，挽回直接年经济损失为：3760支×1.3％×6550元×8吨
因此采取坯料缓冷机加工后挤压管坯共计节约价值约256.13+30.08-3760支×0.07万元＝23.01万元。
本发明为挤压这一新型技术突破挤压坯料质量问题打下了坚实基础，为大口径无缝钢管的挤压方式的革新提供了支持。
附图说明
图1是本发明中含Cr、Mo低合金15CrMo、P12、P22坯料的缓冷工艺图；
图2是本发明中含Cr、Mo高合金P91、P92坯料的缓冷工艺图。
具体实施方式
以下描述充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践和再现。
含Cr、Mo合金耐热钢大型挤压厚壁制坯件的缓冷方法，包括：坯料入炉、待料、保温、炉冷、出炉空冷；其中，坯料空冷至500℃以上入炉，坯料壁厚200mm～500mm，待料温度≥500℃，保温温度600-850℃，保温时间25h-55h，炉冷速度≤40℃/h。
为了提高挤压管坯表面质量，挤压工序采用了“制坯-机加工-挤压”的方式；工艺流程为：钢锭制坯、穿孔——加热——挤压——管坯退火。
将150MN制坯机制出的高温坯料冷却至室温，为后续机加工作好准备，坯料缓冷的目的是为了将高温坯料冷却至室温，保证其硬度满足后续加工，同时防止坯料由于内应力过大产生裂纹，也有防止坯料内部产生白点等组织缺陷。其次，制坯是在我国首台150制坯机上进行，该成型方法不同于以往的锻造，具有成型快、变形量大的特点。从机理上讲，由于制坯件的成分、成型方法不同于传统的锻造件，成分决定组织不同，变形能力不同，坯料变形后内应力及扩氢能力不同；变形方式不同，坯料内部的畸变能不同，导致再结晶温度及回复时间大大不同。
如图1所示，是本发明中含Cr、Mo低合金15CrMo、P12、P22坯料的缓冷工艺图。
含Cr、Mo低合金15CrMo、P12、P22坯料缓冷工艺。该方法针对的对象为大型挤压厚壁制坯件，该工件的成型方式不同于普通锻造，该方法由我厂首次突破国外技术封锁，自主研制而成。由于成型方法不同，其退火缓冷方法自然不同于普通锻造后的去氢退火。缓冷方法：包括坯料入炉、待料、保温、炉冷、出炉空冷，坯料空冷至500℃以上入炉，待料温度≥500℃，均保温度600-800℃，坯料壁厚200mm～500mm，均保温时间：均保温时间采用25h-40h，炉冷速度≤40℃/h，出炉温度≤400℃后出炉空冷。
如图2所示，是本发明中含Cr、Mo高合金P91、P92坯料的缓冷工艺图。
本发明含Cr、Mo高合金P91、P92坯料缓冷工艺。高合金P91、P92合金为超超临界电站用钢，该类钢种由国外引进，热处理手册中没有该类钢种的缓冷方法，并且该钢种的成形方式特殊，成分、成型方法不同于传统的锻造件，成分决定组织、组织不同，变形能力不同，坯料变形后内应力及扩氢能力不同；变形方式不同，坯料内部的畸变能不同，导致再结晶温度及回复时间大大不同。缓冷方法：包括坯料入炉、待料、保温、炉冷、出炉空冷。坯料空冷至650℃以上入炉，待料温度≥650℃，保温温度700-850℃，坯料壁厚200mm～500mm，均保温时间：保温时间35h-55h，炉冷速度≤30℃/h，出炉温度≤300℃后出炉空冷。
小批量试制生产按高、低合金三种材质，分别选取三炉进行试验验证，根据生产情况，选取某一合同的15CrMo、P12、P22低合金坯料(各3～5炉)，选取某一合同的P91、P92高合金坯料(各3～5炉)进行挤压坯料缓冷试验。具体见表1：
表1选取批量壁厚及工艺执行过程
坯料出炉后，进行白点检测，无白点产生。在坯料加工前进行了坯料表面硬度检测，P91硬度在160～170HB，P92硬度在168～180HB。另一方面对坯料加工过程进行了跟踪观察，发现在坯料加工过程中金属切削正常，无裂纹产生。为进一步考核验证，分别对高、低合金材质管坯进行了理化检测，检测项目包括低倍组织、金相试验及力学性能试验，试验符合技术指标要求，具体见表2、表3所示。
表2低倍组织试验结果
表3性能和高倍组织试验结果
通过本次小批量试制情况来看：按此工艺进行坯料缓冷后，坯料硬度适中，适合机械加工；坯料及管坯均无裂纹、白点现象；后续管坯性能合格。进一步验证了缓冷温度及保温时间计算原则的合理性。实践证明该方法能够满足技术要求，目前，该方法已推广使用，能够达到预期效果，保证产品质量。
本发明所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。