【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钢的热处理，具体而言，涉及一种水斗锻件的锻后热处理方法、辅具。
技术介绍
1、在冲击式水轮机组中，转轮体通常包括轮毂和水斗，轮毂是连接转轮与轮轴的中心部分，多个水斗安装在轮毂的外圆，用于接受水流的冲击力，将水流的动能转化为机械能，推动轮毂旋转。随着机组容量的不断增大，对转轮体强度、韧性指标要求越发严格，转轮体则通常由轮毂锻件和水斗锻件焊接而成。
2、此前，对于尺寸较小的水斗锻件，可通过与转轮锻件一起锻造成饼形，进行热处理后再加工成水斗的形式，而对于尺寸较大的水斗锻件，例如，用于500-700mw级的转轮锻件的水斗锻件，受锻件吨位和材料抗力的影响，目前均无法采用与转轮一起锻造后加工成水斗的形式生产，只能进行水斗锻件单独锻造或铸造成型，但铸造成型的水斗材料致密性较差，在恶劣环境下使用时承受巨大冲刷的能力不够。水斗锻件通过锻造成型，可克服水斗铸件的弊端。为了实现水斗锻件的近净成形锻造，锻造成形的水斗锻件中间样品与水斗锻件的结构和尺寸基本一致，具体而言，如图1-3所示，水斗锻件中间样品是一个对称式结构，包括中部向上凸起的脊部11以及对称在脊部11左右两侧的斗侧壁12，脊部11的下侧则具有与脊部11对应的凹槽13；其中，水斗锻件中间样品1的前后端还分别设有前端缺口14以及后端缺口15，而将左右两个斗侧壁12分隔开，并使斗侧壁12的前端形成尖端，为了提高水斗锻件的水流效果，每个斗侧壁12在纵向上具有一定的纵向弧度。锻造成形的水斗锻件中间样品1需要进行锻后热处理，锻后热处理过程中水斗锻件中间样品1的斗侧壁12会发生严
技术实现思路
1、本专利技术解决的问题是以下问题中的至少一种：在锻后热处理过程中，如何抑制锻造成形的水斗锻件中间样品的斗侧壁的外扩和下垂；如何保证材质为04cr13ni5mo钢的水斗锻件具有较细的晶粒度。
2、为解决上述问题，本专利技术提供一种辅具，用于抑制锻造成形的水斗锻件中间样品在锻后热处理过程中的变形；所述水斗锻件中间样品包括横向中部向上凸起的脊部以及对称设置在所述脊部左右两侧的斗侧壁，所述脊部的下侧向上凹陷形成与所述脊部对应的凹槽；所述水斗锻件中间样品的前端中部形成有向后内凹的前端缺口，所述水斗锻件中间样品的后端中部形成有向前内凹的后端缺口；
3、所述辅具包括上环、下环、中间支撑柱、两个支撑架，所述上环和所述下环上下相对设置，所述上环的下端面和所述下环的上端面通过多个所述中间支撑柱连接，从而形成筒状支架结构；两个所述支撑架以左右对称的方式设置在所述筒状支架结构的内部，所述支撑架包括竖向面板，所述竖向面板的上端中部区域形成向下凹陷的束缚缺口，所述束缚缺口用于将所述斗侧壁的底部卡住；所述上环左右两侧的内壁形状与所述斗侧壁的纵向弧度相匹配。
4、与现有技术相比，在对锻造成形的水斗锻件中间样品进行正火处理时，在进行存在奥氏体组织向马氏体组织转变的相关工艺步骤时，将水斗锻件中间样品安装在本专利技术提供的辅具中，使样品的两个斗侧壁的底部卡在对应的束缚缺口处，使上环左右两侧的内壁与斗侧壁贴合，辅具能够起到抑制样品在上述工艺步骤中膨胀的作用，从而能够抑制水斗锻件中间样品的斗侧壁外扩和下垂。
5、可选地，所述支撑架固定在所述下环的内壁上。
6、可选地，多个所述中间支撑柱沿所述筒状支架结构的周向均匀分布。
7、本专利技术还提供了一种水斗锻件的锻后热处理方法，基于如上所述的辅具，包括：
8、步骤s1、正火处理：将锻造所得的水斗锻件中间样品安装在所述辅具中，在500-540℃下保温4-6h，以预设降温速率降温至100-160℃，保温4-6h，以第一预设升温速率升温至500-550℃，将所得样品从所述辅具中取出，再以第二预设升温速率升温至960-1020℃，保温8-12h，将所得样品安装在所述辅具中，空冷至100-160℃；
9、步骤s2、将正火处理后所得的样品从所述辅具中取出后，进行回火处理。
10、与现有技术相比，本专利技术中，将锻造所得的水斗锻件中间样品安装在所述辅具中，然后，将水斗锻件中间样品在500-540℃下保温4-6h，使样品内外温度一致，从而减小由于热应力导致的样品变形，然后，将样品降温至100-160℃，保温4-6h，该过程中会发生奥氏体组织向马氏体组织转变，由于样品此时被安装在辅具中，辅具能够起到抑制样品膨胀的作用，从而能够抑制水斗锻件中间样品的斗侧壁外扩和下垂；随后将样品升温至960-1020℃后，将样品在该温度下进行较短时间(8-12h)的保温，可以避免在较高温度下长时间保温而出现锻件晶粒粗化，然后将样品空冷100-160℃，样品从960-1020℃空冷至100-160℃的过程中，也会发生奥氏体组织向马氏体组织转变，同样由于样品此时被安装在辅具中，辅具能够起到抑制样品膨胀的作用。综上，在锻后热处理过程中，采用本专利技术的方法能够抑制锻造成形的水斗锻件中间样品的斗侧壁的外扩和下垂，并确保水斗锻件具有较细的晶粒度。
11、可选地，所述步骤s1中，所述预设降温速率在10℃/h以下。
12、可选地，所述步骤s1中，所述第一预设升温速率为30-40℃/h。
13、可选地，所述步骤s1中，所述第二预设升温速率为50-80℃/h。
14、可选地，所述步骤s2中，所述将正火处理后所得的样品从所述辅具中取出后，进行回火处理，包括：将正火处理后所得的样品从所述辅具中取出后，在100-160℃下，保温4-6h，以第三预设升温速率的速率升温至560-610℃，保温10-15h，炉冷至190-200℃，出炉冷却。
15、可选地，所述步骤s2中，所述第三预设升温速率为30-40℃/h。
16、可选地，所述水斗锻件中间样品的材质为04cr13ni5mo钢。
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1.一种辅具，其特征在于，用于抑制锻造成形的水斗锻件中间样品(1)在锻后热处理过程中的变形；所述水斗锻件中间样品(1)包括横向中部向上凸起的脊部(11)以及对称设置在所述脊部(11)左右两侧的斗侧壁(12)，所述脊部(11)的下侧向上凹陷形成与所述脊部(11)对应的凹槽(13)；所述水斗锻件中间样品(1)的前端中部形成有向后内凹的前端缺口(14)，所述水斗锻件中间样品(1)的后端中部形成有向前内凹的后端缺口(15)；
2.根据权利要求1所述的辅具，其特征在于，所述支撑架(5)固定在所述下环(3)的内壁上。
3.根据权利要求1所述的辅具，其特征在于，多个所述中间支撑柱(4)沿所述筒状支架结构的周向均匀分布。
4.一种水斗锻件的锻后热处理方法，其特征在于，基于如权利要求1-3任一项所述的辅具，包括：
5.根据权利要求4所述的水斗锻件的锻后热处理方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述预设降温速率在10℃/h以下。
6.根据权利要求4所述的水斗锻件的锻后热处理方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述第一预设升温速率为30-40℃/
7.根据权利要求4所述的水斗锻件的锻后热处理方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述第二预设升温速率为50-80℃/h。
8.根据权利要求4所述的水斗锻件的锻后热处理方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述将正火处理后所得的样品从所述辅具中取出后，进行回火处理，包括：将正火处理后所得的样品从所述辅具中取出后，在100-160℃下，保温4-6h，以第三预设升温速率的速率升温至560-610℃，保温10-15h，炉冷至190-200℃，出炉冷却。
9.根据权利要求8所述的水斗锻件的锻后热处理方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述第三预设升温速率为30-40℃/h。
10.根据权利要求4所述的水斗锻件的锻后热处理方法，其特征在于，所述水斗锻件中间样品的材质为04Cr13Ni5Mo钢。
...【技术特征摘要】
1.一种辅具，其特征在于，用于抑制锻造成形的水斗锻件中间样品(1)在锻后热处理过程中的变形；所述水斗锻件中间样品(1)包括横向中部向上凸起的脊部(11)以及对称设置在所述脊部(11)左右两侧的斗侧壁(12)，所述脊部(11)的下侧向上凹陷形成与所述脊部(11)对应的凹槽(13)；所述水斗锻件中间样品(1)的前端中部形成有向后内凹的前端缺口(14)，所述水斗锻件中间样品(1)的后端中部形成有向前内凹的后端缺口(15)；
2.根据权利要求1所述的辅具，其特征在于，所述支撑架(5)固定在所述下环(3)的内壁上。
3.根据权利要求1所述的辅具，其特征在于，多个所述中间支撑柱(4)沿所述筒状支架结构的周向均匀分布。
4.一种水斗锻件的锻后热处理方法，其特征在于，基于如权利要求1-3任一项所述的辅具，包括：
5.根据权利要求4所述的水斗锻件的锻后热处理方法，其特征在于，所述步骤s1中，所述预设降温速率在10℃/h以下。...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭亚敏，张国利，张建国，曹志远，芮守泰，常耀东，季雪，赵德利，郭立新，
申请(专利权)人：中国第一重型机械股份公司，
类型：发明
国别省市：
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