船用柴油機重要螺栓的熱處理方法
2023-08-08 03:37:21 2
專利名稱：船用柴油機重要螺栓的熱處理方法
技術領域：
本發明涉及船用柴油機重要螺栓，特別是一種船用柴油機重要螺栓材料選用和材料熱處理工藝方法。
背景技術：
國內低速柴油機廠家生產的丹麥BW設計公司的大功率低速船用柴油機的強力螺栓的材料牌號為ScrNi(機械性能要求如表1，化學成份見表2)。此牌號為丹麥標準，國標中未有完全符合的材料牌號對應。以前國內中低速柴油機一直採用性能高一擋的PCrNiMo鍛件材料做強力螺栓的替代材料，其性能餘度大，成本過高。隨著柴油機市場競爭日益激烈，機價大幅度下降，此材料越來越不適應。
表1BW船用柴油機強力螺栓的機械性能要求
表2化學成份要求
為了降低製造成本，提高柴油機在市場上的競爭力，有人以性能相近的軋制40CrNiMoA材料取代SCrNi鍛件以降低柴油機生產成本。但用此材料必須試驗特殊熱處理工藝，以達到設計性能指標。
在裝爐方式上，過去螺栓並排散裝在箱爐的爐底，為防止滾動，兩邊用鐵塊阻擋，其上在兩螺栓空隙之間再依次擺放一層，以此向上疊加。為了保證螺栓能夠受熱均勻，上下最多只能疊放3層，這樣就大大限制了箱爐的裝爐量。
國內其他船用柴油機廠針對上述情況，採用一層工件放在一隻料架的方式進行裝爐，最多放三層。出爐用行車吊的方式能有效地解決上述問題，但是仍存在著一爐工件需3次出爐，每次出爐時由於出爐溫度，出爐方式和冷卻介質的溫度的不同，導致每層工件冷卻後的性能不同，換句話講，爐內的一根實物試樣，不能非常有效地代替另二層工件的性能。
因此，亟需發明40CrNiMoA材料有效的熱處理工藝方法，解決各種大截面的40CrNiMoA圓鋼作為大型低速柴油機強力螺栓國產化替代材料，達到了性能最優，最經濟合理。
發明內容
本發明的目的是提供一種船用柴油機重要螺栓材料選用和材料熱處理工藝，通過對40CrNiMoA材料有效的熱處理，使各種大截面的40CrNiMoA圓鋼作為大型低速柴油機強力螺栓國產化替代材料，達到了性能最優，最經濟合理。
為解決上述技術問題，本發明是這樣實現的一種船用柴油機重要螺栓的熱處理方法，其特徵在於使用40CrNiMoA鋼軋製成直徑50≤￠≤120mm的螺柱，軋製件的軋制比＞6；用厚為25mm左右的低碳鋼板或耐熱不鏽鋼板焊接而成的用於螺栓熱處理的起吊裝載工具進行熱處理工藝。
所述的船用柴油機重要螺栓的熱處理方法，其特徵在於該起吊裝載工具需要符合如下條件①起吊裝載工具孔的直徑一定要比選定的螺栓的直徑大3-5mm，起吊裝載工具每次熱處理後，由於受熱應力和組織應力的影響，起吊裝載工具將產生一定的變形。過小的間隙，導致螺栓裝卸困難，使用壽命短；過大的間隙，導致螺栓裝卸晃動大，起吊裝載工具強度低，淬火時不能有效地約束淬火變形。
②起吊裝載工具要保持適當的間距(約30mm)，過小的間距導致螺栓加熱時間長，冷卻不均勻，過大的間隙將導致螺栓的裝爐量少，設備得用率低。
③起吊裝載工具的上下左右均開工藝孔，其目的是為了箱式電阻爐的電阻絲的熱輻射能直接和螺栓接觸，縮短加熱時間；在冷卻時，不受鐵板的阻檔而影響到螺栓的冷卻特性，確保淬火質量。
④整體式的結構可以保證同一爐批螺栓的加熱環境相同，受熱快速、均勻，也可以保證螺栓出爐、淬水和轉入油冷的時間基本保持一致，冷卻速度也基本相同，保證每根重要螺栓的機械性能基本一致。
所述的船用柴油機重要螺栓的熱處理方法，其特徵在於直徑￠≤80mm的螺柱採用常規的熱處理工藝調質油淬。
所述的船用柴油機重要螺栓的熱處理方法，其特徵在於直徑￠＞50mm的螺柱淬火時採用調質水淬油冷的方式。
該調質水淬油冷的方式的具體工藝參數是840±10℃×T1↓水淬油冷+600±10℃×T2↓空冷，其中TI、T2分別為淬火和回火保溫時間，按常規計算。
當￠≥100mm時，回火溫度應取590℃。
圖1、圖2是本發明方法中起吊裝載工具的結構示意圖。
圖3是￠78mm試棒水淬油冷狀態下的淬透性曲線。
圖4是￠88mm試棒水淬油冷狀態下的淬透性曲線。
圖5是￠98mm試棒水淬油冷狀態下的淬透性曲線。
圖6是￠108mm試棒水淬油冷狀態下的淬透性曲線。
圖7是￠118mm試棒水淬油冷狀態下的淬透性曲線。
具體實施例方式本發明提供了船用柴油機重要螺栓材料選用和材料熱處理工藝方法，它首先提出使用直徑￠50-120mm的螺柱均可用軋制40CrNiMoA鋼代用SCrNi鍛鋼，軋製件的軋制比＞6。
對船用柴油機的氣缸蓋螺柱、連杆上、下軸承蓋螺柱、主軸承蓋螺柱和排氣閥箱螺柱的螺紋尺寸進行調查，確定40CrNiMoA工藝試驗的棒料直徑分別為￠50-120mm。
本發明採用圖1、2的吊裝工具，船用柴油機40CrNiMo鋼製重要螺栓的機機械性能如表3，各項機械性能指標全部滿足BW的技術要求表3柴油機典型重要螺栓的熱處理工藝和機械性能
本發明產品的製造方法如下1整體工藝流程的步驟是1.1小車。零件車至單邊放2mm餘量，兩端倒角2*45°，並在一端用鋼印敲上爐批號。
注意每臺份每爐號螺柱車2根聯體試棒，RINA船檢要求4根聯體試棒2根聯體試棒車至(螺栓長度+200)，其中200為試棒尺寸。
1.2按工藝設計要求進行熱處理1.3小車 各檔外圓單邊放0.5mm餘量車對1.4NC小車 按圖精加工對各檔外圓(包括軋絲處尺寸)1.5軋絲1.6按HZ48003-2001磁粉探傷並退磁。
2熱處理工藝2.1淬透性試驗化學光譜分析見表4，端淬試驗見表5的40CrNiMoA試棒水淬油冷的淬透性曲線見表6(圖3～圖7)。由此可見，直徑小於118mm的試棒完全能夠淬透。
表4化學成分的分析結果
表5上鋼五廠端淬試驗報告
表6 40CrNiMoA(軋製件)不同截面淬火硬度測試記錄
2.2熱處理工藝參數2.2.1直徑￠≤80mm的螺柱採用常規的熱處理工藝調質油淬就能夠滿足BW設計公司的機械性能要求。但是考慮到在我公司實際生產條件下，直徑￠＞50mm實物螺柱淬火時硬度的均勻性，擬採用調質水淬油冷的方式為好。推薦工藝840±10℃×T1↓水淬油冷+600±10℃×T2↓空冷(TI、T2分別為淬火和回火保溫時間，按常規計算，)。當￠≥100mm時，回火溫度應取下限(590℃)為宜。
2.2.2水淬油冷按傳統工藝1sec./3mm計算水冷時間顯然是不夠的，即應隨著試棒截面尺寸的增大，水冷時間的參數也相應增大，同時還必須考慮實物螺柱裝爐時的熱容量作相應調整，詳見40CrNiMoA鋼的水淬油冷工藝參數及各爐型的水冷基數(見表7)。
表740CrNiMoA鋼水淬油冷係數
注①.表中所列的水冷係數是指採用圖1和圖2的吊裝工具的螺栓的工藝參數，②.螺柱直徑介於表列數據之間時，按插入法計算。例如￠85mm直徑的螺柱可按0.75sec./mm計算。
2.3採用圖1和圖2的吊裝工具進行熱處理操作。
本發明與現有技術相比的優良技術效果如下1、本發明方法以40CrNiMoA鋼替代PCrNilMo鋼，並且以軋製件代用鍛件，則僅材料採購成本將降低50％左右，若再加上機加工費用，預計每年可以降低幾百萬的材料採購費用2、本發明方法中的起吊裝載工具保證同一爐批重要螺栓的機械性能基本一致，可以有效地避免爐內一根實物試棒的機械性能好而同爐重要螺栓實物性能差的弊病。
3、本發明方法中的起吊裝載工具增加了箱爐的裝爐量，可以使箱爐的橫向、縱向空間得到更充分的利用。爐氣流通順暢，減少了保溫時間，也使爐子的用電大為減少，同時也克服了無法熱裝爐的能量損耗，節省能源。
4、本發明方法中的起吊裝載工具改善了工人的勞動環境，減輕了操作工人的勞動強度，增加了安全性。使用此專用工具，起吊裝載工具工人可以免去手工操作，改為用起吊工具進行遠距離遙控操作，避免了意外危險的發生，也解決了熱裝爐的困難，使勞動變得舒適安全。
權利要求
1.一種船用柴油機重要螺栓的熱處理方法，其特徵在於使用40CrNiMoA鋼軋製成直徑50≤￠≤120mm的螺柱，軋製件的軋制比＞6；用厚為25mm左右的低碳鋼板或耐熱不鏽鋼板焊接而成的用於螺栓熱處理的起吊裝載工具進行熱處理工藝。
2.根據權利要求1所述的船用柴油機重要螺栓的熱處理方法，其特徵在於該起吊裝載工具需要符合如下條件①起吊裝載工具孔的直徑一定要比選定的螺栓的直徑大3-5mm；②起吊裝載工具各孔之間要保持30mm間距；③起吊裝載工具的上下左右均開工藝孔。
3.根據權利要求1或2所述的船用柴油機重要螺栓的熱處理方法，其特徵在於直徑￠≤80mm的螺柱採用常規的熱處理工藝調質油淬。
4.根據權利要求1或2所述的船用柴油機重要螺栓的熱處理方法，其特徵在於直徑￠＞50mm的螺柱淬火時採用調質水淬油冷的方式。
5.根據權利要求4所述的船用柴油機重要螺栓的熱處理方法，其特徵在於該調質水淬油冷的方式的具體工藝參數是840±10℃×T1↓水淬油冷+600±10℃×T2↓空冷，其中TI、T2分別為淬火和回火保溫時間，按常規計算。
6.根據權利要求5所述的船用柴油機重要螺栓的熱處理方法，其特徵在於當￠≥100mm時，回火溫度應取590℃。
全文摘要
本發明涉及船用柴油機重要螺栓，特別是一種船用柴油機重要螺栓材料選用和材料熱處理工藝方法。它使用40CrNiMoA鋼軋製成直徑50≤￠≤120mm的螺柱，軋製件的軋制比＞6；熱處理過程中用厚為25mm左右的低碳鋼板或耐熱不鏽鋼板焊接而成的用於螺栓熱處理的起吊裝載工具。本發明方法通過對40CrNiMoA材料有效的熱處理，使各種大截面的40CrNiMoA圓鋼作為大型低速柴油機強力螺栓國產化替代材料，達到了性能最優，最經濟合理。
文檔編號C21D11/00GK1888089SQ20061002895
公開日2007年1月3日 申請日期2006年7月14日 優先權日2006年7月14日
發明者王博巍, 黃世喜 申請人:滬東重機股份有限公司