800 MN模锻压机用大拉杆热处理调质研究

2019-08-30高阅武屈文霞

大型铸锻件 2019年5期

高阅武屈文霞

(二重(德阳)重型装备有限公司，四川618000)

800 MN模锻压机共有8件大拉杆，是模锻压机关键受力件，吨位大且技术要求高。大拉杆材质为34CrNiMo，调质时轮廓尺寸为∅1090 mm×17 390 mm，重量达107 t，是公司所生产的最重最大的大拉杆。根据大拉杆材质特性，按照工艺规范调质淬火时只能采取油淬[1]，水淬极易淬裂，但大拉杆重达107 t，已经远远超出了热处理车间井式油槽的淬火能力，若强行油淬极易导致火灾，且纯油淬也很难满足工件的芯部力学性能要求；若冒险采取水淬，由于井式水槽设备限制，更进一步加大水淬淬裂风险；同时由于大拉杆力学性能要求高，鼓风或喷雾的淬火形式均无法满足其性能要求。

要实现8件大拉杆的一次性成功制造，是热处理技术的极限挑战。项目组经过大量方案讨论，数据统计分析，在技术上进行大胆创新，在没增加任何设备、工装附具的情况下，利用现有设备，突破设备应用瓶颈，成功实现大拉杆的调质淬火，最终一次性成功制造，8件大拉杆的力学性能全部一次性满足技术要求。

1 大拉干调质前情况介绍

1.1 化学成分要求

大拉杆材质为34CrNiMo，化学成分要求如表1所示。

大拉杆长度达到17.39 m，冶炼过程中主要控制工件两端C偏析和合金聚集，同时将P、S含量控制在≤0.01%，提高钢水的纯净度，减少大拉杆后续的淬裂风险。

表1 34CrNiMo钢化学成分要求Table 1 Chemical composition requirements of 34CrNiMo steel

1.2 力学性能要求

大拉杆力学性能要求为：Rm≥690 MPa，ReL≥490 MPa，A≥12%，Z≥32%，KU2≥31 J，根据制造技术规范JBT 5000.8—2007要求，大拉杆在工件两端的13半径处各套取一组试棒分别进行力学性能检验，两端力学性能均必须合格。调质前粗加工尺寸及性能试样取样位置见图1。

图1 大拉杆调质前粗加工图及取样位置Figure 1 Rough working drawing and sampling position of large pull rod before quenching and tempering

1.3 技术难点分析

大拉杆调质重量达107 t，已经远远超出了热处理车间井式油槽的淬火能力，若强行淬火极易导致火灾，同时由于油温过高，势必会影响淬火效果，淬透性难以满足，所以要保证工件的芯部性能，十分困难。若冒险采取水淬，首先是没有18 m深的井式水槽，其次是淬裂的风险非常高。由于大拉杆力学性能要求高，鼓风或喷雾的淬火形式均无法满足其性能要求。

2 技术措施

项目组对大拉杆的调质热处理工艺进行大胆技术创新，提出全新的淬火方式：将大拉杆进行短暂的喷水冷，喷水冷的主要目的只是降低工件表面温度，为后续的油冷作铺垫，防止油冷着火，但又必须控制喷水冷的程度，将工件温度控制在组织转变之上400～500℃之间，防止组织转变导致组织应力过大，从而降低大拉杆喷水淬裂的风险。大拉杆调质热处理工艺见图2。

图2 大拉杆调质热处理工艺曲线图Figure 2 Curve diagram of quenching and tempering heat treatment process for large pull rod

大拉杆调质工艺主要采取了以下措施来突破设备瓶颈：

(1)适当降低淬火温度，将淬火温度比常规工艺降低约20℃，降低后续喷水淬火的淬裂风险。

(2)喷水之前，进行5 min空冷，主要目的是将工件边角变黑，防止边角喷水过程中裂边。

(3)在热处理车间用喷水装置进行喷水5 min，目的是降低工件整体表面温度，防止油淬时着火，但为了防止喷水导致工件淬裂，所以喷水时从工件全部进入喷水装置后进行计时5 min，经过测量，喷水后工件表面温度大约400～500℃之间，既能保证工件不着火，又防止工件发生组织转变而导致淬裂。喷水压力进行分区控制，主要控制水压从上往下依次减少，水压对位表见表2。

(4)喷水后进行充分油冷，控制终冷温度在250～300℃之间，保证工件的芯部性能，同时，油冷120 min后，将吊卡头提出油面，防止吊卡头薄弱部位淬裂。

(5)淬火后，及时入炉回火，进行长时间的回火保温，充分消除淬火应力和组织转变应力。回火出炉时，采取控速降温，同时降低出炉温度，尽量减少内应力。