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葛洲壩葉片熱處理工藝

2021-01-26 10:49:13 作者：段振偉，張鑫，王清宇，陶韜來源：金屬加工（熱加工）分享至：

葛洲壩改造項(xiàng)目是公司的重點(diǎn)產(chǎn)品，也是公司第一次生產(chǎn)如此大噸位的軸流式葉片，葉片法蘭直徑將近1500mm，最大截面厚度將近600mm。在國內(nèi)外生產(chǎn)歷史上，截面如此大的鑄件。在熱處理時，均采用兩次或三次性能熱處理，方能保證熱處理質(zhì)量，這樣的操作對能源造成了大量的浪費(fèi)。為了達(dá)到提高生產(chǎn)效率及降低能源消耗的目的，我們對葛洲壩葉片熱處理問題進(jìn)行立項(xiàng)研究，最終滿足葛洲壩葉片的批量生產(chǎn)。

1.確定裝爐方式

為了保證葉片整體冷卻速度基本一致，根據(jù)葉片結(jié)構(gòu)，葉片采用立式裝爐方式，并設(shè)計專用的熱處理墊鐵，把葉片法蘭放置在專用熱處理墊鐵上。

2.葛洲壩葉片熱處理墊鐵設(shè)計

設(shè)計專用的熱處理托盤，如圖1所示。

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設(shè)計專用的葛洲壩葉片插鐵，如圖2所示。

3.葉片裝爐

葛洲壩葉片裝爐前清理臺車面，要保證臺車面沒有雜物，熱處理托盤和葉片插鐵按工藝要求放置好，葉片法蘭立放在熱處理托盤上，用楔鐵固定后點(diǎn)焊牢固，再放置葉片插鐵1，調(diào)整插鐵位置。裝爐方案按圖3執(zhí)行。

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4.熱處理工藝的制定及分析

葛洲壩葉片性能值沒有特殊要求，工藝參數(shù)沒有進(jìn)行調(diào)整，只是針對本次工藝研究的目的，對保溫時間和冷卻方式進(jìn)行了調(diào)整。

（1）保溫時間

考慮了葉片厚薄不均的情況，保溫時間過長可能會導(dǎo)致葉形晶粒過大，保溫時間過短葉片法蘭心部區(qū)域沒有完全奧氏體化，所以，保溫時間的控制非常重要。經(jīng)過對比分析，以及和以前生產(chǎn)的類似產(chǎn)品進(jìn)行比較，最終制定了符合葛洲壩葉片實(shí)際情況的保溫時間。

（2）正火后冷卻方式的調(diào)整

由于葛洲壩葉片法蘭的下方有是冒口，軸徑處還有較大的工藝增肉，在正火冷卻過程中該區(qū)域蓄熱過大，致使心部達(dá)不到工藝要求的冷卻速度，從而導(dǎo)致葉片軸心部晶粒過大，最終導(dǎo)致UT探傷不合格。通過增加法蘭及軸徑局部冷卻速度來達(dá)到細(xì)化晶粒的目的。

葉片整體采用風(fēng)機(jī)進(jìn)行吹風(fēng)冷卻。截面最大的區(qū)域采用噴霧冷卻的方式進(jìn)行冷卻。在噴霧過程中，時刻觀察葉片表面溫度變化情況，及時調(diào)整噴霧方向及噴霧量。增加風(fēng)機(jī)數(shù)量，單側(cè)采用8臺風(fēng)機(jī)進(jìn)行吹風(fēng)冷卻。通過改進(jìn)工藝生產(chǎn)的葉片探傷情況可以得出：增加了風(fēng)機(jī)及噴霧裝置后，經(jīng)過一次性能熱處理的葛洲壩葉片性能（見附表）均滿足了圖樣技術(shù)要求。葉片UT探傷結(jié)果來看，也滿足了葛洲壩葉片圖樣的探傷要求。

5.經(jīng)濟(jì)效益分析

（1）葛洲壩葉片一次性能熱處理周期在10天左右，每個熱處理周期需要天然氣約20000m3，燃?xì)赓M(fèi)用大約6萬元，再加上其他消耗，每個爐次的成本大約為9萬元。通過改進(jìn)熱處理工藝，可以減少最少一個熱處理周期，可節(jié)約大量能源和資金，對公司節(jié)能減排的能源管理目標(biāo)有很大促進(jìn)意義。

（2）生產(chǎn)過程成本：葛洲壩每個熱處理周期結(jié)束后，均需要進(jìn)行卸爐、噴砂、氣刨及打磨操作。減少一次性能熱處理周期，可以節(jié)約大量生產(chǎn)過程成本和人工消耗。

（3）提高燃?xì)鉄崽幚頎t的使用效率：每減少一個熱處理周期，可節(jié)省10天熱處理時間，能夠顯著提高燃?xì)鉄崽幚頎t的使用率。

葛洲壩轉(zhuǎn)輪每臺有5個葉片，熱處理工藝改進(jìn)后，每臺能源消耗可減少約10萬m3，可節(jié)約資金約30萬元，并且可以大量降低生產(chǎn)成本。通過工藝改進(jìn)已經(jīng)熱處理葉片10余片，節(jié)約資金60萬～100萬元。

6.結(jié)語

（1）通過葛洲壩葉片的實(shí)際生產(chǎn)情況匯總及后序性能數(shù)據(jù)統(tǒng)計、UT探傷結(jié)果分析。所生產(chǎn)的葛洲壩葉片性能值全部滿足其技術(shù)要求，法蘭晶粒度檢測也達(dá)到了圖樣的技術(shù)要求。

（2）熱處理工藝改進(jìn)后，葉片只需要一次性能熱處理即可滿足要求，顯著的提高了熱處理爐的使用效率。

（3）減少了一個熱處理周期，節(jié)約了大量的燃?xì)庀暮推渌o助消耗，達(dá)到了節(jié)能減排的效果。

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