文/王旭颖，付兴，谢延安，彭彩霞·太原重工股份有限公司
汽轮发电机转子锻件为电站锻件的核心产品，转子使用工况恶劣，技术条件要求高。该产品为300MW 级汽轮发电机转子的典型产品，材质为25Cr2Ni4MoV，粗加工规格
φ1160mm×11100mm，粗加工重量约65t。
技术要求
工艺流程
图1 转子锻件产品生产工艺流程
化学成分
钢锭冶炼时要求电炉冶炼+真空除气钢锭，具体化学成分要求见表1。
表1 化学成分(质量分数，ω%)
转子锻件的氢含量(质量分数)不应超过1.0×10
-6。
性能要求
表2 机械性能
超声波探伤要求
由制造厂按最新发表的ASTM A418 对转子进行超声波探伤，转子内部探伤的要求如下：
(1)锻件发现裂纹、类似裂纹、白点或缩孔时应立即报废。
(2)锻件不允许有任何条状缺陷， 当量直径
φ ≥1.2mm 的密集缺陷和游动信号。
(3)发现当量直径1.6mm 以上的任何缺陷应记录并报告。
(4)当量直径等于或大于2mm 的非金属夹杂物不允许存在。
(5)用2MHz ～2.5MHz 探头测得的由于缺陷引起的底波衰减值最大为 6dB。
锻造过程要求
应在压力足够的压机上锻造，使锻件整个截面充分地锻透；应尽可能保持锻件的轴线与钢锭的轴心线重合；锻件的汽轮机端应相当于钢锭较清洁的一端。
热处理要求
(1)预备热处理。
整个锻件完工后必须进行正火和回火处理。
(2)性能热处理。
性能热处理为淬火和回火，应均匀加热到高于上临界温度的一个温度，保温足够长时间，达到完全奥氏体，然后水淬。
内部组织转变后进行回火，以达到规定的性能。
(3)去应力处理。
出厂加工前，按照需方标准规定加工后对锻件进行去应力处理，去应力处理温度比性能回火温度低30℃～55℃。
过程控制
冶炼过程
为了达到产品的性能指标和金相要求，钢的化学成分按以下设计：
(1)钢中的Cr、Ni、Mo 为提高钢的淬透性的元素，这些元素控制在规范要求的上限；
(2)Si、P、S、As、Sn、Sb、H、O、N 为有害元素，控制越低越好；
结合我公司以往生产类似产品的经验，并结合此类产品新的性能要求，特提出以下几点冶炼控制要点：
(1)炉料：采用优质碳素钢、优质生铁，配碳量合适；
(2)粗炼钢水P 的保证：严格控制电炉钢水出钢前P 的含量；
(4)真空处理：控制有效真空度不超过67Pa，有效真空时间20 分钟；
(5)吊包之前进入软搅拌，要求软搅拌时间不低于15 分钟。
(1)浇注准备：钢锭模打磨、烘烤；冒口泥料处理干净；中间包清理干净；
(2)浇注：采用外引流，尽量缩短两精炼包交替衔接时间；采用氩气保护浇注；中间包内进行氩气置换；浇注过程中严格卡渣；
锻造过程
转子在12500t 压机上锻造，采用WHF 法锻造，两拔两镦成形，确保锻件探伤合格，锻造要保证锻件冒口及底部有足够的切除量，控制产品元素含量。
加热过程中，在第一火压圆后，第二火采用不低于1230℃的温度保温30 小时以上进行高温扩散，以改善或消除枝晶偏析、均匀合金元素分布。
锻后热处理根据钢锭熔炼分析结果，计算出Ac
3的实际温度，确定锻后热处理正火及回火温度参数。采用三次过冷＋两次正火＋一次回火，确保组织均匀、晶粒细化、应力消除。锻造成形过程如图2 所示。
图2 锻造成形过程
性能热处理
性能热处理为调质处理，利用FORGE 软件提前进行模拟热处理，对热处理预期效果进行理论判定，利用便携式光谱仪做产品本体表面成品分析，综合考虑得出热处理曲线见图3。
图3 性能热处理曲线
统计结果
化学成分结果
熔炼分析及成品分析结果见表3，结果显示熔炼分析及成品分析均符合产品技术要求，且主要合金元素在中上限，可保证产品热处理后各项性能指标。
表3 化学成分(质量分数，ω%)
性能结果
机械性能检测结果见表4，结果符合1.3 条性能要求，且强度均匀性较好，可保证产品各部位屈服强度不超过40MPa。
表4 机械性能
金相检测结果
非金属夹杂物检测结果见表5。由表5 可知，我方原材料质量较好，为产品良好的综合性能奠定了基础。晶粒度检测结果为7.0 级，详见图4。
表5 非金属夹杂物
图4 晶粒度照片
无损检测结果
尺寸检测结果
结束语
我公司通过对冶炼过程控制、锻造过程控制、性能热处理过程控制，证明生产工艺合理可行。300MW 汽轮发电机转子锻件的成功开发，为客户提供了合格的锻件产品，也为我公司开发订货提供了技术支持。
——文章选自《锻造与冲压》2022年第13期
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