張　鵬，李雅范，鄭吉偉，趙忠剛，謝新佳

(1. 哈電集團(tuán)哈爾濱電氣動(dòng)力裝備有限公司，黑龍江哈爾濱　150046；

2. 沈陽(yáng)科金特種材料有限公司，遼寧沈陽(yáng)　110101；

3. 中國(guó)第一重型機(jī)械集團(tuán)公司，黑龍江齊齊哈爾　161042)

第三代核反應(yīng)堆冷卻泵電機(jī)用轉(zhuǎn)子軸鍛件的研制

張鵬1，李雅范1，鄭吉偉1，趙忠剛2，謝新佳3

(1. 哈電集團(tuán)哈爾濱電氣動(dòng)力裝備有限公司，黑龍江哈爾濱150046；

2. 沈陽(yáng)科金特種材料有限公司，遼寧沈陽(yáng)110101；

3. 中國(guó)第一重型機(jī)械集團(tuán)公司，黑龍江齊齊哈爾161042)

摘要：403馬氏體不銹鋼轉(zhuǎn)子軸鍛件，為能夠獲得良好的磁性能、較高的強(qiáng)韌性、高的抗彈性變形能力及擁有較高的壽命,通過(guò)采用EAF+VOD+ESR三聯(lián)冶煉工藝，獲得高致密、高純度、低偏析的純凈鋼液；通過(guò)選擇合理的鍛造工藝，充分破碎鋼錠的晶粒，提高材料各項(xiàng)組織均勻性及組織致密性；選擇合適的熱處理工藝獲得穩(wěn)定的回火馬氏體組織，較低的殘余應(yīng)力。最終獲得滿足力學(xué)性能要求、磁性能要求的合格轉(zhuǎn)子軸鍛件。

關(guān)鍵詞：冶煉；鍛造；熱處理；力學(xué)性能

0引言

403轉(zhuǎn)子軸不銹鋼鍛件是第三代核主泵電機(jī)中最為重要的傳動(dòng)部件，在惡劣的環(huán)境中始終處于高速旋轉(zhuǎn)的工作狀態(tài)，同步轉(zhuǎn)速可達(dá)1 800 r/min，因此要求其具有良好的磁性能、強(qiáng)韌性和高的抗彈性變形能力和高壽命，才能確保60年的設(shè)計(jì)壽命。因此，需要采用合理的熔煉工藝以獲得合理的化學(xué)成分，采用適當(dāng)?shù)腻懺旃に?，以獲得均勻致密的組織結(jié)構(gòu)，采用優(yōu)化的熱處理工藝以獲得穩(wěn)定的回火馬氏體組織及較小的殘余應(yīng)力，最終獲得力學(xué)性能、磁性能都滿足要求的軸鍛件。

1冶煉工藝

403馬氏體不銹鋼在熱變形時(shí)很容易開(kāi)裂，因此要求有純凈度較高的低偏析的鋼錠作為原材料。因此如何獲得高純凈度的鋼錠是本課題的研制難點(diǎn)，為了克服此難點(diǎn)，獲得純凈、雜質(zhì)含量低、組織均勻、良好力學(xué)性能的軸鍛件，應(yīng)選擇采用EAF+VOD+ESR三聯(lián)工藝冶煉鋼液。此工藝即由電弧爐熔煉粗鋼液，經(jīng)預(yù)脫碳，脫磷及合金化后倒入真空吹氧精煉爐中進(jìn)行脫碳、脫氧、脫硫、脫氣和還原，出鋼前進(jìn)行成分微調(diào)和氮合金化。為了改善鋼錠的冶金質(zhì)量和提高材料的利用率，再進(jìn)行電渣重熔精煉，與一般的熔煉方法不同，電渣重熔把精煉和鑄錠臺(tái)合二為一，在同一個(gè)水冷銅模中進(jìn)行，不接觸耐火材料。電渣重熔時(shí)熔渣的覆蓋避免了一般冶煉方法在鋼液澆注過(guò)程中的二次氧化，消除了夾雜物的外部來(lái)源。電渣重熔過(guò)程中，金屬是以薄膜形式熔化，以細(xì)小熔滴下落穿過(guò)熔池。鋼反應(yīng)界接觸界面大，加之渣池過(guò)熱度大，電磁力及熱對(duì)流的強(qiáng)烈攪拌，電制度、渣制度、溫度制度、脫氧制度和速度制度等工藝自由度大，可對(duì)重熔金屬的不同雜質(zhì)實(shí)現(xiàn)有選擇性的可控精煉，這些都為金屬的充分熔煉及高的純凈度提供了可靠的保證。電渣錠在頂部大功率高溫電渣加熱，底部強(qiáng)制水冷具有很陡的溫度梯度的條件下，邊精煉邊凝固，即以微量的液態(tài)金屬漸進(jìn)定向結(jié)晶的方式進(jìn)行可控快速凝固，不但凝固收縮可以源源不斷的得到電極金屬的補(bǔ)充，而且枝晶間距小，因此組織致密，成分均勻，模壁與鋼錠之間形成的薄薄的渣皮還使電渣錠表面平滑光潔，不銹鋼電渣錠無(wú)需精整剝皮，可直接鍛造。因此經(jīng)電渣重熔后，鋼錠的利用率大大提高，而廢品率極低。

經(jīng)過(guò)三聯(lián)工藝冶煉后的鋼錠組織均勻、致密，氣體、夾雜物少，化學(xué)成分如表1。

表1　冶煉鋼錠的化學(xué)成分

采用三聯(lián)工藝冶煉出合格的鋼錠，鍛件在鋼錠中的位置圖如圖1。

圖1　軸用電渣錠草圖及鍛件在鋼錠中的位置圖

2鍛造工藝

2.1　鍛造工藝目標(biāo)

核主泵電機(jī)要求軸鍛件具有很高的綜合性能指標(biāo)，因此必須選擇合理的鍛造工藝。充分破碎鋼錠的晶粒，細(xì)化晶粒，增加晶界，提高材料各向組織均勻性及致密性，良好的力學(xué)性能是主要的工藝目標(biāo)。

整個(gè)鍛造過(guò)程確定鍛造的始終溫度、終鍛溫度及鍛造比為難點(diǎn)。根據(jù)鐵碳相圖初步確定始鍛溫度1 150℃，溫度太高容易使鋼錠產(chǎn)生過(guò)燒，對(duì)于大型鍛件鍛造，最后一火的始鍛溫度，應(yīng)根據(jù)剩余鍛比確定，以避免鍛后晶粒粗大。確定終鍛溫度時(shí)，如果溫度過(guò)高，會(huì)使鍛件晶粒粗大，甚至?xí)霈F(xiàn)魏氏組織，降低鋼錠的成品率，溫度太低又會(huì)增加金屬流動(dòng)的變形抗力，不僅導(dǎo)致鍛造后期加工硬化嚴(yán)重，可能引起斷裂，而且會(huì)使鍛件局部處于臨界變形狀態(tài)，產(chǎn)生粗大晶粒。增加成本。因此，通常鋼的終鍛溫度應(yīng)高于其再結(jié)晶溫度，綜合考慮擬定850℃為鋼錠的終鍛溫度。

在前期實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)45×45×L實(shí)驗(yàn)用料在鍛造過(guò)程中選取單一拔長(zhǎng)變形，總鍛比為4，經(jīng)熱處理后性能檢測(cè)滿足要求。

a) 拔長(zhǎng)壓鉗口

隨后試制產(chǎn)品件，尺寸為φ970×φ920×2 355的電渣錠在鍛造過(guò)程中進(jìn)行充分變形的鍛造工藝并嚴(yán)格控制加熱溫度、保溫時(shí)間和每一火次的變形量。從而提高材料的綜合性能指標(biāo)要求。

2.2　具體鍛造工藝

軸在6 000 t壓機(jī)上進(jìn)行鍛造，鍛造用鋼錠在100 t煤氣加熱爐中進(jìn)行加熱。采取500℃以下裝爐預(yù)熱后轉(zhuǎn)入加熱爐中繼續(xù)加熱，850℃均溫，1 180℃透燒的加熱工藝，第一火加熱曲線如圖2，其余火次的工藝如下。

CEACAM5是人類組織和腫瘤細(xì)胞分化及增殖的重要調(diào)節(jié)分子，可作為結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移早期復(fù)發(fā)的預(yù)測(cè)標(biāo)志[13]，并在2型糖尿病血清中顯著高表達(dá)[14]。本研究顯示CEACAM5在結(jié)直腸癌樣本中高表達(dá)，但在不同血糖狀態(tài)腫瘤樣本中的表達(dá)無(wú)差異，其mRNA表達(dá)與結(jié)直腸癌血管累及、原發(fā)灶浸潤(rùn)深度、TNM分期均呈顯著正相關(guān)，CEACAM5與結(jié)直腸癌病程進(jìn)展密切相關(guān)。

本文采用2005—2015年《海南省統(tǒng)計(jì)年鑒》《海南省環(huán)境狀況公報(bào)》的原始數(shù)據(jù)，構(gòu)建海南省旅游經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展指標(biāo)體系(見(jiàn)表1)。

圖2　軸用鋼錠第一火加熱曲線

鍛造工藝流程：

第四，“高校師資培訓(xùn)一體化”認(rèn)同上存在差異。認(rèn)同是影響師資培訓(xùn)效果的重要因素，甚至是關(guān)鍵因素，但又是常被忽略的因素。北京聚集了全國(guó)的優(yōu)質(zhì)教育資源，對(duì)津冀的高校人才產(chǎn)生了“虹吸效應(yīng)”，高等教育超常規(guī)發(fā)展，優(yōu)勢(shì)和“優(yōu)越感”并存。津冀教師希望能夠借助這些資源來(lái)提升自己，而北京的師資在本地區(qū)即可獲取優(yōu)質(zhì)資源，加之傳統(tǒng)觀念和慣性思維，缺乏協(xié)同發(fā)展的愿景和使命感，對(duì)于一體化的培訓(xùn)存在認(rèn)同差異，“協(xié)同文化”需進(jìn)一步形成。從2017年和2018年京津冀高校師資培訓(xùn)體系組織的相關(guān)培訓(xùn)來(lái)看，北京高校教師參與的積極性不高。

從工件本體上切取30×30×L的試料，在12 kW箱式電阻爐中進(jìn)行970℃淬火和732℃回火，隨后模擬消除應(yīng)力處理，試驗(yàn)的力學(xué)性能見(jiàn)表2。

圖3　軸拔長(zhǎng)壓鉗口圖

b) 拔長(zhǎng)成型

第二火加熱：1 180℃×6 h，鍛后轉(zhuǎn)熱處理車間，進(jìn)行鍛后熱處理。

c) 鍛造的主要參數(shù)

在6 000 t油壓機(jī)上進(jìn)行鍛造：拔長(zhǎng)成型。坯料拔長(zhǎng)到尺寸，精整。鍛比為2.5。軸拔長(zhǎng)成型圖見(jiàn)圖4。

圖4　軸拔長(zhǎng)成型圖

體育小鎮(zhèn)的空間布局受居民體育旅游需求以及體育旅游資源的吸引定向性等主客觀因素的影響[8]。因此，體育小鎮(zhèn)的空間布局需要考慮居民體育旅游的多樣性偏好、出游半徑以及出游成本等方面的因素，在空間布局過(guò)程中，應(yīng)避免某一區(qū)域同類型體育小鎮(zhèn)的重復(fù)建設(shè)，從異質(zhì)性的角度出發(fā)，差異化布局，實(shí)現(xiàn)體育小鎮(zhèn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。以環(huán)太湖體育圈為例，作為體育小鎮(zhèn)空間布局的軸線，環(huán)太湖體育旅游資源有一定的相似性，在后續(xù)體育小鎮(zhèn)的建設(shè)中，應(yīng)發(fā)揮地域特色優(yōu)勢(shì)，如蘇州漁洋山飛行傘訓(xùn)練基地、宜興湖父鎮(zhèn)竹海風(fēng)景區(qū)等可依據(jù)特色體育項(xiàng)目開(kāi)展體育小鎮(zhèn)建設(shè)。

鋼錠的收弧端(T端)切除量:1 000 kg占總重量的7.2%；

鋼錠的底墊端(B端)切除量:1 000 kg占總重量的7.2%；

總鍛造比為4。

單一的技術(shù)能力不能夠滿足企業(yè)用人需求，例如：java方向、不僅有java的教學(xué)內(nèi)容，還需要前端開(kāi)發(fā)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)、設(shè)計(jì)模式與架構(gòu)、高并發(fā)與分布式技術(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)域算法。無(wú)經(jīng)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)者都沒(méi)有任何競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，因此教師課堂教學(xué)有必要讓企業(yè)中的項(xiàng)目案例，讓學(xué)生在學(xué)校就滿足企業(yè)要求的項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)。再者，學(xué)生多元化的學(xué)習(xí)需求倒逼單一講授教學(xué)模式的淘汰，教師應(yīng)從教學(xué)方法進(jìn)行改革，探索提高“教”與“學(xué)”效率的教學(xué)模式，如探索MOOC新型在線教學(xué)模式。

3熱處理工藝

3.1　工藝試驗(yàn)

試驗(yàn)前查詢國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)資料得知，970℃時(shí)該鋼中合金元素已能充分溶解于基體中，達(dá)到材料較理想的淬火狀態(tài)；732℃左右的回火狀態(tài)，使材料達(dá)到該鋼種的較大沖擊韌性使用狀態(tài)，通過(guò)大量金相組織觀察，材料在732℃左右的回火組織較為均衡穩(wěn)定。

在6 000 t油壓機(jī)上進(jìn)行鍛造：拔長(zhǎng)壓鉗口見(jiàn)圖3。鋼錠拔長(zhǎng)到670 mm方，在收弧端壓鉗口，壓670 mm方×250 mm長(zhǎng)，拔至φ480×600。鍛比為1.6。

如果不了解一些“特色”“怪味”醬料的原料，那就盡量少加點(diǎn)。怎么辨別是否是芝麻醬還是花生醬？芝麻醬的顏色發(fā)黑，吃在嘴里會(huì)有一絲苦味，而用花生制作的醬料顏色發(fā)黃，會(huì)有淡淡的甜味，仔細(xì)分辨可以察覺(jué)出來(lái)。

表2　工藝試驗(yàn)后試料的力學(xué)性能

通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果得出材料的性能滿足設(shè)計(jì)要求，因此確定此熱處理工藝合理。

3.2　熱處理工藝

為保證工件在熱處理過(guò)程中不變形、不開(kāi)裂、不彎曲，在工藝上采取如下措施：

1) 將軸放在井式爐的均溫區(qū)中，垂直熱處理；

2) 考慮到軸材料的導(dǎo)熱率較低，且鍛件尺寸較大，為避免熱應(yīng)力開(kāi)裂，采取低溫裝爐和緩慢升溫的措施；

3) 為提高淬透性，采取油冷淬火。

毛澤東的論述充滿智慧的光輝和精神的力量，是馬克思主義中國(guó)化的典范，也是中國(guó)共產(chǎn)黨思想文化建設(shè)史上的一座里程碑。此后，經(jīng)歷新中國(guó)建立、社會(huì)主義改造、“反右”等政治運(yùn)動(dòng)，中國(guó)共產(chǎn)黨基本上執(zhí)行著毛澤東的這一文化思想。1978年底，中國(guó)共產(chǎn)黨召開(kāi)了十一屆三中全會(huì)，確立了“一個(gè)中心（以經(jīng)濟(jì)建設(shè)為中心）、兩個(gè)基本點(diǎn)（堅(jiān)持四項(xiàng)基本原則，堅(jiān)持改革開(kāi)放）”的新時(shí)期治國(guó)方略。隨著中國(guó)社會(huì)的逐步轉(zhuǎn)型和國(guó)民思想逐步解放，一些在新中國(guó)成立后已經(jīng)消失了的東西如反動(dòng)會(huì)道門等又沉渣泛起。這種多元文化思想的碰撞、交叉，使得中國(guó)人民甚至某些共產(chǎn)黨員在思想上產(chǎn)生了迷惘、彷徨。

開(kāi)展港口碼頭船舶污染物接收處置能力建設(shè)首先需要明確“船舶污染物接收處置能力”的內(nèi)涵和組成，這是船舶污染物接收處置能力建設(shè)開(kāi)展的前提。

經(jīng)過(guò)熱處理后顯微組織如圖5。可以發(fā)現(xiàn)組織均勻致密，滿足要求。

圖5　970℃淬火+732℃回火+模擬消應(yīng)熱處理的顯微組織圖(放大500倍)

4理化檢驗(yàn)

根據(jù)前期摸索的工藝，試制了轉(zhuǎn)子軸產(chǎn)品，并在轉(zhuǎn)子軸產(chǎn)品上取樣，得出的結(jié)果顯示力學(xué)性能、磁性能均滿足設(shè)計(jì)要求。如表3、表4。

表3　試制產(chǎn)品的力學(xué)性能

表4　試制產(chǎn)品的磁性能

5結(jié)語(yǔ)

通過(guò)此次鍛件的研制，摸索到了此類核主泵軸鍛件的最佳冶煉工藝、鍛造工藝及熱處理工藝，獲得了滿足設(shè)計(jì)要求的結(jié)果。掌握了此牌號(hào)軸鍛件的制造工藝技術(shù)。