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葛洲壩葉片熱處理工藝

2021-01-26 10:49:13 作者：段振偉，張鑫，王清宇，陶韜來源：金屬加工（熱加工）分享至：

葛洲壩改造項目是公司的重點產品，也是公司第一次生產如此大噸位的軸流式葉片，葉片法蘭直徑將近1500mm，最大截面厚度將近600mm。在國內外生產歷史上，截面如此大的鑄件。在熱處理時，均采用兩次或三次性能熱處理，方能保證熱處理質量，這樣的操作對能源造成了大量的浪費。為了達到提高生產效率及降低能源消耗的目的，我們對葛洲壩葉片熱處理問題進行立項研究，最終滿足葛洲壩葉片的批量生產。

1.確定裝爐方式

為了保證葉片整體冷卻速度基本一致，根據葉片結構，葉片采用立式裝爐方式，并設計專用的熱處理墊鐵，把葉片法蘭放置在專用熱處理墊鐵上。

2.葛洲壩葉片熱處理墊鐵設計

設計專用的熱處理托盤，如圖1所示。

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設計專用的葛洲壩葉片插鐵，如圖2所示。

3.葉片裝爐

葛洲壩葉片裝爐前清理臺車面，要保證臺車面沒有雜物，熱處理托盤和葉片插鐵按工藝要求放置好，葉片法蘭立放在熱處理托盤上，用楔鐵固定后點焊牢固，再放置葉片插鐵1，調整插鐵位置。裝爐方案按圖3執行。

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4.熱處理工藝的制定及分析

葛洲壩葉片性能值沒有特殊要求，工藝參數沒有進行調整，只是針對本次工藝研究的目的，對保溫時間和冷卻方式進行了調整。

（1）保溫時間

考慮了葉片厚薄不均的情況，保溫時間過長可能會導致葉形晶粒過大，保溫時間過短葉片法蘭心部區域沒有完全奧氏體化，所以，保溫時間的控制非常重要。經過對比分析，以及和以前生產的類似產品進行比較，最終制定了符合葛洲壩葉片實際情況的保溫時間。

（2）正火后冷卻方式的調整

由于葛洲壩葉片法蘭的下方有是冒口，軸徑處還有較大的工藝增肉，在正火冷卻過程中該區域蓄熱過大，致使心部達不到工藝要求的冷卻速度，從而導致葉片軸心部晶粒過大，最終導致UT探傷不合格。通過增加法蘭及軸徑局部冷卻速度來達到細化晶粒的目的。

葉片整體采用風機進行吹風冷卻。截面最大的區域采用噴霧冷卻的方式進行冷卻。在噴霧過程中，時刻觀察葉片表面溫度變化情況，及時調整噴霧方向及噴霧量。增加風機數量，單側采用8臺風機進行吹風冷卻。通過改進工藝生產的葉片探傷情況可以得出：增加了風機及噴霧裝置后，經過一次性能熱處理的葛洲壩葉片性能（見附表）均滿足了圖樣技術要求。葉片UT探傷結果來看，也滿足了葛洲壩葉片圖樣的探傷要求。

5.經濟效益分析

（1）葛洲壩葉片一次性能熱處理周期在10天左右，每個熱處理周期需要天然氣約20000m3，燃氣費用大約6萬元，再加上其他消耗，每個爐次的成本大約為9萬元。通過改進熱處理工藝，可以減少最少一個熱處理周期，可節約大量能源和資金，對公司節能減排的能源管理目標有很大促進意義。

（2）生產過程成本：葛洲壩每個熱處理周期結束后，均需要進行卸爐、噴砂、氣刨及打磨操作。減少一次性能熱處理周期，可以節約大量生產過程成本和人工消耗。

（3）提高燃氣熱處理爐的使用效率：每減少一個熱處理周期，可節省10天熱處理時間，能夠顯著提高燃氣熱處理爐的使用率。

葛洲壩轉輪每臺有5個葉片，熱處理工藝改進后，每臺能源消耗可減少約10萬m3，可節約資金約30萬元，并且可以大量降低生產成本。通過工藝改進已經熱處理葉片10余片，節約資金60萬～100萬元。

6.結語

（1）通過葛洲壩葉片的實際生產情況匯總及后序性能數據統計、UT探傷結果分析。所生產的葛洲壩葉片性能值全部滿足其技術要求，法蘭晶粒度檢測也達到了圖樣的技術要求。

（2）熱處理工藝改進后，葉片只需要一次性能熱處理即可滿足要求，顯著的提高了熱處理爐的使用效率。

（3）減少了一個熱處理周期，節約了大量的燃氣消耗和其他輔助消耗，達到了節能減排的效果。

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