利用自由锻造工艺|日本成就大型锻钢件生产领域的卓越成就 (利用自由锻造金属)

引言

为应对全球变暖，各国已将温室气体CO2减排提升至重中之重。在此背景下，传统锻造技术的价值愈发凸显。电力需求不断增长，发电厂在防止全球气候变暖方面发挥着至关重要的作用，而这与锻造技术（尤其是大型锻钢件的质量和性能）息息相关。

超大型锻钢件在发电厂中的应用

目前，发电厂单机发电规模不断扩大，发电效率也在提高，这得益于发电用轮机大型锻件的自由锻造大型化技术的支撑。在自由锻造件中，重量在50t~250t的超大型锻钢件占比虽小（约为15%），但其中60%以上用于发电、钢铁、造船、重化工业、大型土木基础建设等重要行业与项目。这些超大型锻钢件作为机械装置和结构的核心部件，必须确保其在使用中的绝对安全性和可靠性。

超大型锻钢件制造中的挑战

超大型锻钢件的制造过程面临诸多特殊问题： 钢锭大型化后，内部偏析、非金属夹杂物和微小空隙（称为孔隙或疏松）显着增加，导致制造优质钢锭变得更加困难。 锻造过程中，如何快速操作重量达数百吨的钢锭并将其锻造成所需形状，同时确保内部充分锻造，是一个巨大挑战。

日本制钢所的超大型锻钢件制造技术

为了稳定供应高品质的大型锻钢件，日本制钢所开发了包括炼钢（精炼和铸钢）、锻造和热处理在内的独特技术。以下是其生产超大型锻钢件的关键工艺流程：

1杂质元素、夹杂物含量和氢系缺陷，确保大型钢锭的性能满足超大型锻件的质量要求。 目前，韩国在单重超过500t的大型钢锭的制造技术和生产能力方面已取得了长足进步，但在全球范围内，日本仍具有压倒性优势，拥有整体型透平叶轮轴和核电用压力容器的开发和制造能力。近年来，LF和VLF技术已基本成熟，再加上钢液氢含量的快速分析法的开发，在解决氢系缺陷方面取得了实质性进展。在大型钢锭的模铸工艺中，广泛使用了包括滴流脱气法在内的高效真空模铸技术，具有降低生产成本和减少钢锭表层氧化夹杂的效果。

3. 超大型钢锭的基本锻造技术

为确保核电用整体型低压叶轮轴大型锻件的质量，锻造时需要多次镦粗和伸锻，以获得充分的锻造比。因此，在一般锻造工艺中，有必要在伸锻之前对单重数百吨的巨大钢锭进行粗锻。粗锻包括镦粗和延伸，镦粗可提高钢锭的密度，减少内部缺陷，而延伸可改善钢锭的组织结构。 粗锻后，进行伸锻以进一步改善钢锭的组织结构，提高其机械性能。伸锻采用往复式锻造机或平锻机进行，将钢锭锻造成棒材或板材的形状。 锻造过程中的加热和冷却工艺也很重要，需要严格控制加热温度、冷却速度和冷却方式，以避免产生裂纹、变形和内应力。

结论

超大型锻钢件在发电、钢铁、造船、重化工业和大型土木基础建设等行业发挥着至关重要的作用。日本制钢所在炼钢、锻造和热处理领域的先进技术，确保了这些超大型锻钢件的高质量和可靠性，助力全球能源产业的可持续发展和经济增长。