淺談冷溫塔連接螺母熱加工工藝一例

沈根平

摘 要：本文簡單介紹了大型冷溫塔構(gòu)件連接的圓螺母的熱加工工藝，考慮到耐溫的一致性，連接螺母采用和塔體材料相同的法蘭余料鍛打，試驗從正火到調(diào)質(zhì)并分析了試棒化學(xué)成分，最后確立熱處理方案的過程，本文就圓螺母鍛造和熱處理工藝的制定過程作一簡要回故，以供同行參考。

關(guān)鍵詞：熱處理；正火；調(diào)質(zhì)；回火

0 引言

風(fēng)塔一般可分為防震塔、冷溫塔、陸上風(fēng)塔、海上風(fēng)塔等，冷溫塔作為大型鋼結(jié)構(gòu)件之一，工作環(huán)境十分惡劣。筆者在風(fēng)塔制造企業(yè)中遇到一項技術(shù)攻關(guān)項目冷溫塔連接螺母的熱加工工藝，要求焊接在塔體上的連接螺母即圓螺母材質(zhì)與塔體相同。經(jīng)與鋼結(jié)構(gòu)制造商協(xié)商后決定利用法蘭切割后的余料鍛打成棒料，采用熱處理后再機加工成圓螺母的方法，達到材質(zhì)一致的目的，這一方法得到制造商的書面確認后試生產(chǎn)。由于圓螺母的熱加工工藝無先例可供借鑒，生產(chǎn)中出現(xiàn)了一些反復(fù)，但最終取得了滿意的效果。

1 工藝制定

（1）圓螺母材質(zhì)為Q345E和法蘭本體相同，制造商要求圓螺母材料的沖擊試驗值必須滿足在-40 c 時為54J。

（2）鍛造時利用風(fēng)塔法蘭切割剩下的余料，分割成7Kg左右的鋼塊鍛打成 40mm左右的圓棒料；鍛造工藝為始鍛溫度1250 c，終鍛溫度為800 c。

（3）熱處理工藝可采用的方案理論上有去應(yīng)力退火、正火、調(diào)質(zhì)三種可選，由于去應(yīng)力退火僅能消除鍛造應(yīng)力，不能改善組織，同時考慮到對沖擊功的要求，擬采用正火、調(diào)質(zhì)兩種方案試生產(chǎn)，具體工藝見圖1、圖2所示。

3 試生產(chǎn)

（1）試生產(chǎn)共鍛打8根棒料，4根采用正火工藝，另外4根采用調(diào)質(zhì)量工藝，棒料的化學(xué)成分如表1、表2所示。

（2）兩種工藝生產(chǎn)的試驗棒料進行沖擊試驗，沖擊功都符合要求，具體數(shù)值（單位：J）為：正火（142、170、163）；調(diào)質(zhì)（192、210、216）。

4 生產(chǎn)

由于正火、調(diào)質(zhì)方案均滿足要求，考慮到生產(chǎn)成本的因素，決定采用正火工藝。

（一）問題產(chǎn)生

正式生產(chǎn)后，鋼結(jié)構(gòu)承包商反映雖然沖擊功滿足要求，但棒料的硬度波動較大，部分棒料太軟，機加工時發(fā)生嚴重的粘刀現(xiàn)象。

針對上述問題，經(jīng)分析其主要原因是由于生產(chǎn)中的裝爐量遠較試生產(chǎn)時大，棒料經(jīng)保溫后取出空冷時不可能象試生產(chǎn)時逐一分開放置于空氣中冷卻造成的。

（二）工藝更改

考慮到正火工藝在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生硬度不均現(xiàn)象，雖然只要通過將棒料取出時逐一分開放置便能解決，而事實上批量生產(chǎn)時這是行不通的，故擬將熱處理工藝改為調(diào)質(zhì)。

調(diào)質(zhì)工藝雖然較正火工藝多消耗一些電能，但由于調(diào)制后的索氏體組織較正火后的珠光體組織的綜合機械性能明顯要好，且調(diào)質(zhì)工藝的批量生產(chǎn)對解決質(zhì)量的穩(wěn)定性及操作的可行性方面更有利。

（三）工藝完善

調(diào)質(zhì)工藝生產(chǎn)出的圓螺母-40 c下的沖擊功遠高于要求，且質(zhì)量比較穩(wěn)定，但是在攻制美制螺紋時發(fā)現(xiàn)攻絲的絲錐較易磨損。

雖然制造商在熱處理之前只對沖擊功有要求，對其他性能沒有要求，但考慮到加工螺紋方的生產(chǎn)成本較高，再結(jié)合沖擊功偏高的情況，擬將回火溫度提高20 c，調(diào)整到600 c。

調(diào)整后的調(diào)質(zhì)工藝很好地滿足了加工螺紋方的要求，至此熱處理工藝正式確定，具體見圖3所示。

5 結(jié)語

由于冷溫塔圓螺母材質(zhì)的特殊性，經(jīng)多次調(diào)整熱處理方案，最終滿足了施工的要求，試驗結(jié)果也為類似的大型鋼結(jié)構(gòu)件加工提供了工藝參考。

參考文獻：

[1]李軍，等. 中外金屬材料牌號和化學(xué)成分對照手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011.

[2]吳拓. 金屬材料手冊[M].北京： 化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

[3]成大先. 機械設(shè)計手冊[M]. 北京： 化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

[4]丁仁亮.金屬材料及熱處理.北京：機械工業(yè)出版社，2009.

摘 要：本文簡單介紹了大型冷溫塔構(gòu)件連接的圓螺母的熱加工工藝，考慮到耐溫的一致性，連接螺母采用和塔體材料相同的法蘭余料鍛打，試驗從正火到調(diào)質(zhì)并分析了試棒化學(xué)成分，最后確立熱處理方案的過程，本文就圓螺母鍛造和熱處理工藝的制定過程作一簡要回故，以供同行參考。

關(guān)鍵詞：熱處理；正火；調(diào)質(zhì)；回火

0 引言

風(fēng)塔一般可分為防震塔、冷溫塔、陸上風(fēng)塔、海上風(fēng)塔等，冷溫塔作為大型鋼結(jié)構(gòu)件之一，工作環(huán)境十分惡劣。筆者在風(fēng)塔制造企業(yè)中遇到一項技術(shù)攻關(guān)項目冷溫塔連接螺母的熱加工工藝，要求焊接在塔體上的連接螺母即圓螺母材質(zhì)與塔體相同。經(jīng)與鋼結(jié)構(gòu)制造商協(xié)商后決定利用法蘭切割后的余料鍛打成棒料，采用熱處理后再機加工成圓螺母的方法，達到材質(zhì)一致的目的，這一方法得到制造商的書面確認后試生產(chǎn)。由于圓螺母的熱加工工藝無先例可供借鑒，生產(chǎn)中出現(xiàn)了一些反復(fù)，但最終取得了滿意的效果。

1 工藝制定

（1）圓螺母材質(zhì)為Q345E和法蘭本體相同，制造商要求圓螺母材料的沖擊試驗值必須滿足在-40 c 時為54J。

（2）鍛造時利用風(fēng)塔法蘭切割剩下的余料，分割成7Kg左右的鋼塊鍛打成 40mm左右的圓棒料；鍛造工藝為始鍛溫度1250 c，終鍛溫度為800 c。

（3）熱處理工藝可采用的方案理論上有去應(yīng)力退火、正火、調(diào)質(zhì)三種可選，由于去應(yīng)力退火僅能消除鍛造應(yīng)力，不能改善組織，同時考慮到對沖擊功的要求，擬采用正火、調(diào)質(zhì)兩種方案試生產(chǎn)，具體工藝見圖1、圖2所示。

3 試生產(chǎn)

（1）試生產(chǎn)共鍛打8根棒料，4根采用正火工藝，另外4根采用調(diào)質(zhì)量工藝，棒料的化學(xué)成分如表1、表2所示。

（2）兩種工藝生產(chǎn)的試驗棒料進行沖擊試驗，沖擊功都符合要求，具體數(shù)值（單位：J）為：正火（142、170、163）；調(diào)質(zhì)（192、210、216）。

4 生產(chǎn)

由于正火、調(diào)質(zhì)方案均滿足要求，考慮到生產(chǎn)成本的因素，決定采用正火工藝。

（一）問題產(chǎn)生

正式生產(chǎn)后，鋼結(jié)構(gòu)承包商反映雖然沖擊功滿足要求，但棒料的硬度波動較大，部分棒料太軟，機加工時發(fā)生嚴重的粘刀現(xiàn)象。

針對上述問題，經(jīng)分析其主要原因是由于生產(chǎn)中的裝爐量遠較試生產(chǎn)時大，棒料經(jīng)保溫后取出空冷時不可能象試生產(chǎn)時逐一分開放置于空氣中冷卻造成的。

（二）工藝更改

考慮到正火工藝在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生硬度不均現(xiàn)象，雖然只要通過將棒料取出時逐一分開放置便能解決，而事實上批量生產(chǎn)時這是行不通的，故擬將熱處理工藝改為調(diào)質(zhì)。

調(diào)質(zhì)工藝雖然較正火工藝多消耗一些電能，但由于調(diào)制后的索氏體組織較正火后的珠光體組織的綜合機械性能明顯要好，且調(diào)質(zhì)工藝的批量生產(chǎn)對解決質(zhì)量的穩(wěn)定性及操作的可行性方面更有利。

（三）工藝完善

調(diào)質(zhì)工藝生產(chǎn)出的圓螺母-40 c下的沖擊功遠高于要求，且質(zhì)量比較穩(wěn)定，但是在攻制美制螺紋時發(fā)現(xiàn)攻絲的絲錐較易磨損。

雖然制造商在熱處理之前只對沖擊功有要求，對其他性能沒有要求，但考慮到加工螺紋方的生產(chǎn)成本較高，再結(jié)合沖擊功偏高的情況，擬將回火溫度提高20 c，調(diào)整到600 c。

調(diào)整后的調(diào)質(zhì)工藝很好地滿足了加工螺紋方的要求，至此熱處理工藝正式確定，具體見圖3所示。

5 結(jié)語

由于冷溫塔圓螺母材質(zhì)的特殊性，經(jīng)多次調(diào)整熱處理方案，最終滿足了施工的要求，試驗結(jié)果也為類似的大型鋼結(jié)構(gòu)件加工提供了工藝參考。

參考文獻：

[1]李軍，等. 中外金屬材料牌號和化學(xué)成分對照手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011.

[2]吳拓. 金屬材料手冊[M].北京： 化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

[3]成大先. 機械設(shè)計手冊[M]. 北京： 化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

[4]丁仁亮.金屬材料及熱處理.北京：機械工業(yè)出版社，2009.

摘 要：本文簡單介紹了大型冷溫塔構(gòu)件連接的圓螺母的熱加工工藝，考慮到耐溫的一致性，連接螺母采用和塔體材料相同的法蘭余料鍛打，試驗從正火到調(diào)質(zhì)并分析了試棒化學(xué)成分，最后確立熱處理方案的過程，本文就圓螺母鍛造和熱處理工藝的制定過程作一簡要回故，以供同行參考。

關(guān)鍵詞：熱處理；正火；調(diào)質(zhì)；回火

0 引言

風(fēng)塔一般可分為防震塔、冷溫塔、陸上風(fēng)塔、海上風(fēng)塔等，冷溫塔作為大型鋼結(jié)構(gòu)件之一，工作環(huán)境十分惡劣。筆者在風(fēng)塔制造企業(yè)中遇到一項技術(shù)攻關(guān)項目冷溫塔連接螺母的熱加工工藝，要求焊接在塔體上的連接螺母即圓螺母材質(zhì)與塔體相同。經(jīng)與鋼結(jié)構(gòu)制造商協(xié)商后決定利用法蘭切割后的余料鍛打成棒料，采用熱處理后再機加工成圓螺母的方法，達到材質(zhì)一致的目的，這一方法得到制造商的書面確認后試生產(chǎn)。由于圓螺母的熱加工工藝無先例可供借鑒，生產(chǎn)中出現(xiàn)了一些反復(fù)，但最終取得了滿意的效果。

1 工藝制定

（1）圓螺母材質(zhì)為Q345E和法蘭本體相同，制造商要求圓螺母材料的沖擊試驗值必須滿足在-40 c 時為54J。

（2）鍛造時利用風(fēng)塔法蘭切割剩下的余料，分割成7Kg左右的鋼塊鍛打成 40mm左右的圓棒料；鍛造工藝為始鍛溫度1250 c，終鍛溫度為800 c。

（3）熱處理工藝可采用的方案理論上有去應(yīng)力退火、正火、調(diào)質(zhì)三種可選，由于去應(yīng)力退火僅能消除鍛造應(yīng)力，不能改善組織，同時考慮到對沖擊功的要求，擬采用正火、調(diào)質(zhì)兩種方案試生產(chǎn)，具體工藝見圖1、圖2所示。

3 試生產(chǎn)

（1）試生產(chǎn)共鍛打8根棒料，4根采用正火工藝，另外4根采用調(diào)質(zhì)量工藝，棒料的化學(xué)成分如表1、表2所示。

（2）兩種工藝生產(chǎn)的試驗棒料進行沖擊試驗，沖擊功都符合要求，具體數(shù)值（單位：J）為：正火（142、170、163）；調(diào)質(zhì)（192、210、216）。

4 生產(chǎn)

由于正火、調(diào)質(zhì)方案均滿足要求，考慮到生產(chǎn)成本的因素，決定采用正火工藝。

（一）問題產(chǎn)生

正式生產(chǎn)后，鋼結(jié)構(gòu)承包商反映雖然沖擊功滿足要求，但棒料的硬度波動較大，部分棒料太軟，機加工時發(fā)生嚴重的粘刀現(xiàn)象。

針對上述問題，經(jīng)分析其主要原因是由于生產(chǎn)中的裝爐量遠較試生產(chǎn)時大，棒料經(jīng)保溫后取出空冷時不可能象試生產(chǎn)時逐一分開放置于空氣中冷卻造成的。

（二）工藝更改

考慮到正火工藝在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生硬度不均現(xiàn)象，雖然只要通過將棒料取出時逐一分開放置便能解決，而事實上批量生產(chǎn)時這是行不通的，故擬將熱處理工藝改為調(diào)質(zhì)。

調(diào)質(zhì)工藝雖然較正火工藝多消耗一些電能，但由于調(diào)制后的索氏體組織較正火后的珠光體組織的綜合機械性能明顯要好，且調(diào)質(zhì)工藝的批量生產(chǎn)對解決質(zhì)量的穩(wěn)定性及操作的可行性方面更有利。

（三）工藝完善

調(diào)質(zhì)工藝生產(chǎn)出的圓螺母-40 c下的沖擊功遠高于要求，且質(zhì)量比較穩(wěn)定，但是在攻制美制螺紋時發(fā)現(xiàn)攻絲的絲錐較易磨損。

雖然制造商在熱處理之前只對沖擊功有要求，對其他性能沒有要求，但考慮到加工螺紋方的生產(chǎn)成本較高，再結(jié)合沖擊功偏高的情況，擬將回火溫度提高20 c，調(diào)整到600 c。

調(diào)整后的調(diào)質(zhì)工藝很好地滿足了加工螺紋方的要求，至此熱處理工藝正式確定，具體見圖3所示。

5 結(jié)語

由于冷溫塔圓螺母材質(zhì)的特殊性，經(jīng)多次調(diào)整熱處理方案，最終滿足了施工的要求，試驗結(jié)果也為類似的大型鋼結(jié)構(gòu)件加工提供了工藝參考。

參考文獻：

[1]李軍，等. 中外金屬材料牌號和化學(xué)成分對照手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011.

[2]吳拓. 金屬材料手冊[M].北京： 化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

[3]成大先. 機械設(shè)計手冊[M]. 北京： 化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

[4]丁仁亮.金屬材料及熱處理.北京：機械工業(yè)出版社，2009.