长江三峡工程永久船闸用不锈钢0Cr19Ni9N锻件的开发

长江三峡工程永久船闸用不锈钢0Cr19Ni9N锻件的开发

乔晓勇

摘要：本文对长江三峡工程永久船闸用不锈钢0Cr19Ni9N锻件的试制工艺进行了论述，主要是对钢进行氮合金化，对钢的硬度进行调整及固溶处理，从而达到最佳使用性能。

长江三峡工程是我国跨世纪的宏伟工程，经过招标，太钢与长江三峡公司签订了1000T三峡工程永久船闸人字门支垫块、枕垫块专用不锈钢0Cr19Ni9N锻件的供货合同，占全部三峡工程永久船闸不锈钢支、枕势块合同的80%以上。由于该锻件的特殊用途用特殊工艺要求，开发试制难度较大，经过多轮试验，终于获得一套较为成熟的工艺，从而得到质量稳定的锻钢件，并且取得良好的经济效益。

1、三峡工程锻件的工艺技术要求

1）化学成分：下表1为对化学成分的要求。

2）工艺流程：经三峡工程监理工程师认可，并提供ISO9002质量体系认证文件及相关的资质证书。

3）锻件按三峡工程标准SOZO16-85《水利电力部机械制造局标准一锻件通用技术条件》要求检验和供货。

4）锻件规格：支垫块300mm*130mm*L,300mm*138mm*L；枕垫块440mm*209mm*L。

机械加工余量为12mm，公差为0～+8mm，长度方向公差为0～+50mm。

5）布氏硬度：严于国标。国标：硬度HB≤217；合同：硬度HB192-230。

6）交货状态：固溶。

表1  化学成分/%

2、经三峡工程监理工程师认定的工艺流程

EF电炉化钢→AOD炉精炼→初轧开坯→1000T快锻机成材→固溶处理→试验→交库。

3、试制过程中的工艺难点及控制

3.1 炼钢

18T电炉化钢，经AOD炉精炼后浇注成5.6T矩型锭。针对三峡工程对支、枕垫块要求承受高水压、高耐腐蚀及沙石长期冲击的特性，在冶炼时有针对性的把氮含量控制在0.17-0.21%之间。对全部化学成分进行内控，并且加入0.1%的铌元素，从而保证固溶后HB值在192-230之间。氮是扩大奥氏体区的元素，它间隙固溶于奥氏体不锈钢中，在不降低奥氏体不锈钢塑性和韧性的前提下，增加钢的强度，并且可以提高钢的耐腐蚀性。通过对氮含量进行内控，锻件在固溶后硬度值HB平均达到220以上。

3.2 开坯

0Cr19Ni9N属高合金钢，变形抗力大，压力加工成形困难，轧制温度范围窄，温度过高过低都易发生裂口，造成表面质量不好，加大了坯料磨削量。另外，开坯规格为530mm*350mm，尺寸太大，翻钢困难，极易造成坯料脱方。在生产过程中，通过工艺改进，提高钢锭的温度均匀性，减少裂口的发生，从而保证了坯料表面质量，为锻造成形打下了良好的基础。

3.3 快锻机成材

在加热过程中延长保温时间，适当提高开锻温度，从而改善塑性，降低变形抗力。锻造工艺采用开锻温度1300℃，终锻温度≥1000℃。增加回炉次数，平均3次以上。通过采取以上工艺措施，有效避免了锻件表面及棱角产生裂纹和表裂口。

3.4 固溶处理

试制第1批钢时，固溶后力学性能达不到标准要求，经过分析是锻件截面积大，保温时间短和奥氏体成分不均匀造成的。通过把保温时间延长到7h后，性能复验一次合格（见表2）。

表2  工艺改变前后检验数值比较

4、结束语

第1批支垫块交付用户使用，太钢进行了质量跟踪。用户通过入厂检验，毛坯尺寸公差小，锻件各项技术指标完全合格，完全满足三峡工程的要求。这为太钢不锈钢赢得了良好声誉，受到三峡公司通报表扬，并且经济效益显著，全部利润可达数百万元以上。