姜曉霞

(中國(guó)一重集團(tuán)鑄鍛鋼事業(yè)部水壓機(jī)鍛造廠，黑龍江 齊齊哈爾 161042)

造船業(yè)是為水上交通、海洋開發(fā)和國(guó)防建設(shè)等行業(yè)提供技術(shù)裝備的現(xiàn)代化綜合性產(chǎn)業(yè)，隨著中國(guó)與世界造船業(yè)的接軌日益緊密，以及生產(chǎn)能力的提升，許多船廠已開始涉足國(guó)際市場(chǎng)，并雇用國(guó)外的船級(jí)社進(jìn)行船用鍛件產(chǎn)品的監(jiān)制，如：英勞(LR)、挪威(DNV)、法國(guó)(BV)、美國(guó)(ABS)、德國(guó)(GL)等，而每家船級(jí)社對(duì)鍛件的性能要求也有所不同。

近年來(lái)，中國(guó)一重集團(tuán)鑄鍛鋼事業(yè)部水壓機(jī)鍛造廠生產(chǎn)的50Mn-C材質(zhì)船件草狀波、性能不合格問題較為嚴(yán)重，多次返修，造成額外生產(chǎn)成本的產(chǎn)生。后經(jīng)數(shù)據(jù)采集整理及分析總結(jié)，提出相應(yīng)問題解決方案并嚴(yán)格實(shí)施，從而有效控制了50Mn-C船件質(zhì)量問題的發(fā)生，降低了生產(chǎn)成本。

1 鍛件種類和技術(shù)要求

生產(chǎn)的50Mn-C船件主要有中間軸和螺旋槳軸，見圖1?；瘜W(xué)成分要求見表1。

50Mn-C船件探傷要求如表2所示。各船級(jí)社對(duì)性能要求有所不同，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，熱處理配爐生產(chǎn)很難保證鍛件不同的性能要求，具體要求如表3所示。

圖1 (a)中間軸;(b)螺旋槳軸

表1 50Mn-C化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)

表2 50Mn-C船件探傷要求

表3 力學(xué)性能要求

2 質(zhì)量問題統(tǒng)計(jì)

共統(tǒng)計(jì)生產(chǎn)50Mn-C船件近50件，熱處理后出現(xiàn)批量草狀波現(xiàn)象，而且其中多件經(jīng)數(shù)次返修后仍出現(xiàn)草狀波，最高正火次數(shù)達(dá)到7次，最低也進(jìn)行3次，草狀波主要體現(xiàn)在鍛件法蘭處。而與此同時(shí)，鍛件一次熱處理性能不合格率達(dá)到20%，主要體現(xiàn)在鍛件強(qiáng)度未達(dá)到指標(biāo)，其中部分鍛件為強(qiáng)度超出上限要求。并且GL監(jiān)制船件增加了沖擊要求，生產(chǎn)的50Mn-C船件很難達(dá)到?jīng)_擊性能要求的指標(biāo)。

表4 2017下半年-2018年初船件探傷情況

3 生產(chǎn)流程

在船檢師正式進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)前，對(duì)鍛件進(jìn)行毛坯探傷和性能自檢，經(jīng)確認(rèn)鍛件合格后，再進(jìn)行報(bào)檢工作。具體的生產(chǎn)流程如圖2所示。

4 控制措施

針對(duì)船件草狀波、性能不合格問題，對(duì)煉鋼、鍛造和熱處理等工藝方案均進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)整，采取了必要地措施[1]。

4.1 微調(diào)化學(xué)成分

為了盡可能地提高鍛件的沖擊韌性，同時(shí)又能有效保障鍛件的強(qiáng)度，結(jié)合以往同類材質(zhì)的船件生產(chǎn)情況，對(duì)C、Si、Cr、Ni等元素含量進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整，制定了相應(yīng)的化學(xué)成份內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)，并要求煉鋼分廠對(duì)各目標(biāo)值進(jìn)行點(diǎn)控[2]，如表5所示。

圖2 船件的生產(chǎn)流程

表5 化學(xué)成分內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)于無(wú)沖擊要求的50Mn-C船件采用新內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)1進(jìn)行煉鋼，較以往工藝按上限控制合金元素Cr、Ni，以此起到提高強(qiáng)度、細(xì)化晶粒作用[3]。

表中新內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)2主要是針對(duì)GL監(jiān)制船件所制定的，由于GL船件增加了沖擊要求，通過降低C含量以提高其沖擊韌性，在后序熱處理過程中采取不同空冷方式彌補(bǔ)因C含量降低而導(dǎo)致強(qiáng)度下降。

4.2 改進(jìn)生產(chǎn)工藝

鍛造方面，通過增加墩粗序(原生產(chǎn)無(wú)墩粗)更充分地打碎鍛件內(nèi)部粗大組織，將鍛件法蘭處的鍛比由原來(lái)的≥1.5提高到≥2.5，為后期鍛后熱處理時(shí)控制鍛件的晶粒度、提高鍛件的綜合性能奠定了基礎(chǔ)[4]。

圖3 改進(jìn)后熱處理工藝

鍛后熱處理方面，采用兩次正火的工藝方案(如圖3示)，并根據(jù)熱處理爐的實(shí)際情況控制了裝爐量(每爐生產(chǎn)鍛件的數(shù)量不超過4件)，同時(shí)加強(qiáng)過程控制。根據(jù)每爐鍛件性能要求不同，正火空冷時(shí)，分別對(duì)鍛件進(jìn)行鼓風(fēng)、噴霧、吊下等方式，如圖4所示。以此獲得不同的冷卻速度，分別滿足鍛件性能要求，最終能夠達(dá)到熱處理工藝方案的預(yù)期效果[5]。

(a)噴霧；(b)鼓風(fēng)；(c)吊下

5 結(jié)論

1)通過化學(xué)成分調(diào)整，有效地保證了鍛件的強(qiáng)度及沖擊性能的要求；

2)將鍛造工藝增加墩粗序，提高法蘭鍛比，細(xì)化鍛件內(nèi)部粗大組織，保證了鍛件熱處理后探傷效果；

3)在熱處理過程中合理控制，采用不同空冷方式，保證了每個(gè)鍛件不同性能的要求；

4)通過上述方案實(shí)施，提高了鍛件產(chǎn)品質(zhì)量，縮短了鍛件生產(chǎn)周期。