金　明　孫統(tǒng)輝　秦紅付　劉　旺　李春輝　汪雨昌　于慎東

(中信重工機(jī)械股份有限公司鑄鍛研究所，河南471003)

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大型電機(jī)磁軛鍛件的制造

金明孫統(tǒng)輝秦紅付劉旺李春輝汪雨昌于慎東

(中信重工機(jī)械股份有限公司鑄鍛研究所，河南471003)

摘要：針對(duì)大型電機(jī)磁軛鍛件的技術(shù)要求，分析鍛件生產(chǎn)過(guò)程中的技術(shù)難點(diǎn)，制定了優(yōu)化的冶煉工藝及鍛造工藝，成功生產(chǎn)出滿(mǎn)足要求的磁軛鍛件。

關(guān)鍵詞：磁軛鍛件；冶煉工藝；鍛造工藝；力學(xué)性能

磁軛是大型電機(jī)上的關(guān)鍵部件，其重量占發(fā)電機(jī)總重的15%，主要作用是產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和固定磁極[1]。電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生巨大的離心力由磁軛本體來(lái)承受，因此對(duì)磁軛的質(zhì)量要求較高。目前中小型電機(jī)的磁軛普遍應(yīng)用鑄鋼件或用中等厚度的鋼板拼接而成，存在質(zhì)量難保證、成本高、采購(gòu)周期長(zhǎng)等問(wèn)題。采用鍛件產(chǎn)品不僅能夠更好地滿(mǎn)足電機(jī)在各種運(yùn)行工況下的力學(xué)性能要求，而且在我公司強(qiáng)大的制造能力保證下，縮短了生產(chǎn)周期，降低了成本。

1磁軛鍛件主要技術(shù)要求

40Mn鋼磁軛鍛件尺寸規(guī)格為?2 375 mm/?700 mm×1 660 mm，鍛件單重52.76 t，采用80.5 t的鋼錠鍛造，鋼錠利用率達(dá)到65.54%。為了滿(mǎn)足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，制定了優(yōu)化的工藝并對(duì)生產(chǎn)操作進(jìn)行嚴(yán)格要求。

1.1化學(xué)成分要求

化學(xué)成分要求見(jiàn)表1。

表1　磁軛鍛件用鋼的化學(xué)成分要求(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)

1.2力學(xué)性能要求

主要力學(xué)性能應(yīng)滿(mǎn)足表2的規(guī)定。

表2　磁軛鍛件用鋼的力學(xué)性能要求

1.3檢測(cè)要求

超聲檢測(cè)應(yīng)符合以下要求：(1)鍛件應(yīng)無(wú)裂紋、白點(diǎn)、縮孔等有害缺陷。(2)鍛件不允許有當(dāng)量直徑大于?6 mm的非金屬夾雜物存在。(3)鍛件不允許有游動(dòng)缺陷信號(hào)存在。(4)鍛件不允許有密集性缺陷存在。

2鍛件生產(chǎn)的技術(shù)難點(diǎn)

2.1冶煉方面

磁軛鍛件要求S、P含量及殘余元素含量較低。主要合金元素的控制范圍較窄，并且要求較高的純凈度。氣體含量、脫硫脫氧形成的夾雜物及耐火材料等外來(lái)夾雜物要盡可能的少，這些都給冶煉帶來(lái)較大的難度。

2.2鍛造方面

為了確保磁軛鍛件的質(zhì)量，除了嚴(yán)格控制冶煉過(guò)程外，還需嚴(yán)格執(zhí)行鍛造工藝。采用WHF鍛造法，保證鍛透鍛件心部。坯料沖孔，降低鍛件心部的冶金缺陷。同時(shí)采用優(yōu)化的鍛后熱處理工藝，避免組織的不均勻性，并提高鍛件的超聲檢測(cè)性能。

3磁軛鍛件生產(chǎn)工藝過(guò)程及控制措施

3.1冶煉工藝

綜合考慮磁軛鍛件的冶煉難點(diǎn)以及公司的生產(chǎn)能力，采用目前非常成熟的雙真空冶煉工藝：EBT電爐初煉→LF精煉→VD真空處理→VC真空澆注。為保證將殘余有害元素控制在盡可能低的范圍，采用優(yōu)質(zhì)的生鐵等原料進(jìn)行冶煉。為滿(mǎn)足力學(xué)性能指標(biāo)，優(yōu)化了磁軛鍛件的化學(xué)成分，并加入了合金元素Nb，起到了細(xì)晶強(qiáng)化的作用[2]，提高了磁軛鍛件的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度，同時(shí)也能改善鋼的韌性。在冶煉過(guò)程中，采用了先進(jìn)的夾雜物控制技術(shù)——首創(chuàng)的滑動(dòng)水口中間包真空澆注技術(shù)。在鋼錠澆注過(guò)程中，精煉中間包具有普通精煉包和中間包雙重功能，減少了倒中間包的環(huán)節(jié)，避免了鋼水在倒包過(guò)程中的二次污染，純凈了鋼液，提升了鋼錠質(zhì)量。同時(shí)減少了鋼包用量，降低了生產(chǎn)成本，減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。

3.2鍛造工藝

根據(jù)磁軛鍛件的鍛造難點(diǎn)及特點(diǎn)，在生產(chǎn)過(guò)程中采取以下措施：(1)鋼錠熱送，采用高溫?cái)U(kuò)散加熱工藝，有效均勻合金元素，減輕鋼錠的枝晶偏析[3]。(2)采用WHF法拔方時(shí)嚴(yán)格控制砧寬比和壓下量，達(dá)到破碎鑄造組織和壓實(shí)心部的目的。(3)坯料沖孔時(shí)，先采取旋壓的方法鍛至工藝尺寸，再進(jìn)行沖孔拔長(zhǎng)至工藝高度，既降低鍛件心部缺陷，也嚴(yán)格控制了鍛造尺寸。(4)嚴(yán)格執(zhí)行鍛后熱處理工藝，采用兩次正火和一次回火的工藝，如圖1。消除鍛造過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力，改善鍛件的粗大組織，降低了金相組織的不均勻性，長(zhǎng)時(shí)間的高溫回火細(xì)化了晶粒，避免形成網(wǎng)狀碳化物而導(dǎo)致沖擊韌性降低，并提高了鍛件的超聲檢測(cè)性能。(5)磁軛鍛件具體工藝步驟如下：Ⅰ火加熱→壓鉗口→倒棱→氣割錠尾；Ⅱ火加熱→鐓粗→

WHF法拔方→四方倒八方→滾圓→氣割下料；Ⅲ火加熱→鐓粗→旋壓→沖孔→滾圓拔長(zhǎng)→修整。

4檢測(cè)結(jié)果

經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的生產(chǎn)過(guò)程控制，成功制造了磁軛鍛件，其化學(xué)成分符合標(biāo)準(zhǔn)要求。在粗加工后，取試樣進(jìn)行力學(xué)性能檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3。磁軛鍛件經(jīng)超聲檢測(cè)符合標(biāo)準(zhǔn)要求，未發(fā)現(xiàn)可記錄缺陷。從檢測(cè)結(jié)果來(lái)看，生產(chǎn)的磁軛鍛件完全達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

圖1　磁軛鍛件鍛后熱處理工藝圖

取樣位置Rm/MPaRe/MPaA5(%)Z(%)KU/J切向0°切向180°65866637138024.52851496656

5結(jié)論

通過(guò)對(duì)磁軛鍛件材料成分、冶煉工藝、鍛造工藝的優(yōu)化及操作過(guò)程的控制，生產(chǎn)出了滿(mǎn)足技術(shù)要求的大型電機(jī)磁軛鍛件，為提高公司的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]張?zhí)斓?水輪發(fā)電機(jī)磁軛、磁極沖片的材料與制造.東方電機(jī)，2013(5):17-19.

[2]王祖濱，東濤，等.低合金高強(qiáng)度鋼.原子能出版社，1996.

[3]姚澤坤.鍛造工藝學(xué).西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，1998.

Production of Magnet Yoke Forging for Heavy Motor

Jin Ming, Sun Tonghui, Qin Hongfu, Liu Wang,

Li Chunhui, Wang Yuchang, Yu Shendong

Abstract：Against the technical requirements of magnet yoke forging for heavy motor, by analyzing the technical difficulties appeared during the production process of forgings, the optimized smelting process and forging process have been prepared. Meanwhile, the magnet yoke forging, which is satisfied the requirements, has been manufactured successfully.

Key words：magnet yoke forging; smelting process; forging process; mechanical property

作者簡(jiǎn)介：金明，工程師。電話(huà)：18736277409，E-mail: jinming8674@163.com

收稿日期：2015—08—11

中圖分類(lèi)號(hào)：TG316

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B