懸式絕緣子超低溫鋼腳的生產工藝中的淬火工藝的制作方法
【專利摘要】懸式絕緣子超低溫鋼腳的生產工藝的淬火工藝，選用35CrMo熱軋棒料為主要材料；為保證鋼腳機械性能的離散性符合要求，熱處理設備托輥型網帶式電阻爐生產線,控制各加熱分區的溫度和時間,采用特殊淬火介質,通過對鍛造成形的鋼腳進行淬火回火的調質處理,目的是細化晶粒，使組織均勻，改善碳化物分布狀態，最終獲得粒度等級在6級以上,以回火索氏體為主的基體組織,從而提高鋼腳的低溫性能。產品經具有CNAS認證（登記號L5412）的大連華銳重工集團有限公司試驗中心測試，-20℃沖擊值最低在60焦耳以上，遠高于要求的20焦耳，同時室溫延伸率保證在18%以上，高于要求的16%。
【專利說明】懸式絕緣子超低溫鋼腳的生產工藝中的淬火工藝
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種金屬部件生產工藝，尤其涉及一種懸式絕緣子鋼腳的生產工藝中的淬火工藝。
【背景技術】 [0002]全球經濟的持續發展，對輸變電行業需求日益增長，由于各國家地區的地理氣候條件的差異，對輸變電產品的要求也同樣越來越高。鋼腳是懸式絕緣子關鍵金屬元件之一，作用是在復雜多變的氣象條件下，抵御電荷條件發生變化導致的各種機電應力，維持對絕緣子的有效連接，保證絕緣子的基本功能，即支撐輸變電線路和防止電流回地。在懸式絕緣子中，鋼腳與其它元件的裝配是通過用鋁酸鹽水泥填滿元件之間的間隙進行膠合來實現的。絕緣子在使用過程中除承受的導線及金屬附件本身機械負荷之外，還必須承受惡劣天氣情況下的強風載荷、冰雪載荷及意外情況下的沖擊載荷，鋼腳則能通過吸收絕緣子在重負荷下的拉應力，充發揮絕緣子整體抗壓能力的特性，保證輸變電路的安全運行。隨著輸變電線路的延伸，尤其是在北美北歐等高寒地區，對絕緣子在零下20°C下的超低溫使用性能提出了特殊要求，以“南京電氣(集團)有限公司”為例，其加拿大客戶在訂單中明確提出，絕緣子必須具備在零下20°C的超低溫條件下正常運行的能力，絕緣子鋼腳在零下20°C下沖擊功必須大于20焦耳，同時常規延伸率穩定在16%以上。雖然國標標準IEC60383-1:1993(等同我國國家標準GB/T1001.1-2003,標稱電壓高于1000V的架空線路絕緣子第一部分交流系統用瓷或玻璃絕緣子元件一定義、試驗方法和判定準則。)對絕緣子元件型式和抽樣試驗做了明確要求，但對鋼腳的制造沒有更細化的標準要求，一般企業都是執行企業內部標準，我國在國標JB/T9677-1999 (盤形懸式絕緣子鋼腳)中對鋼腳制造的提出了具體技術標準，現有這些鋼腳的標準都不完善，難以滿足絕緣子在零下20°C低溫條件下使用要求，缺乏對超低溫條件下鋼腳的選材、試驗和接收標準，國標JB/T9677-1999甚至沒有對鋼腳的低溫性能提出要求。譬如輸變電行業在絕緣子鋼腳主要傳統材料為中碳鋼或其它含Mn合金鋼，經過熱處理可滿足常溫工作條件要求，但這些材料低溫性能都比較差，尤其是不穩定，如45鋼零下20°C時的沖擊功波動范圍在10-70焦耳之間，很多時候在要求的20焦耳以下，阻礙了絕緣子在高寒低溫地區的使用。
[0003]現國家標準JB/T9677-1999 (盤形懸式絕緣子鋼腳)中推薦使用的鋼材為Q235，Q255, 20，40，45，20Mn, 35Mn, 40Mn, 70Mn, 20Mn2, 20MnV, 25Mn2V 等，近年國內行業中使用40Mn2和45Mn2來制造鋼腳的也較為普遍，對材料的熱處理沒有做強制性要求，對鋼腳的低溫性能也沒有標準要求。國外企業如輸變電全球排名首位的SEVES集團則在企業內部標準PENCC0021R08 (SEVES玻璃絕緣子鋼制部件制造標準)中全部采用中碳鋼C40/45/55/60，配合不同的熱處理工藝來滿足不同強度等級要求。以上標準中共同特點是所選材料常溫性能都能滿足使用要求，但不具備優異的低溫性能。
【發明內容】
[0004]本發明采用CrMo系合金鋼替代傳統制造鋼腳材料，通過專用熱處理生產線處理改變機械性能，提高鋼腳超低溫條件下的抗沖擊能力，滿足懸式絕緣子在高寒地區的使用要求。尤其設計了一種懸式絕緣子超低溫鋼腳的生產工藝中的淬火工藝。
[0005]通過綜合分析比較，優選取迥別于傳統生產工藝使用的材料CrMo系合金鋼，方案選用C 18，Φ 22，0 24和0 32的35CrMo熱軋棒料為主要材料；為保證鋼腳機械性能的離散性符合要求，熱處理設備采用RCWC9-50*600*10托輥型網帶式電阻爐生產線，如蘇州市金蘇電爐有限公司生產的金蘇牌，控制各加熱分區的溫度和時間，采用特殊淬火介質，通過對鍛造成形的鋼腳進行淬火回火的調質處理。
[0006]我公司通常生產的低溫鋼腳的規格為100KN，120KN, 140KN, 160KN，222KN，300KN。原材料直徑分別為0 18/18/18/22/22/25mm。
[0007]生產加工時，選用35CrMo熱軋鋼棒材，經酸洗除銹后進行冷拔處理，得到粗加工棒材，然后按工藝下料長度切斷成短材，對短材一端進行高頻加熱，然后在摩擦壓力機上鍛打形成工藝要求尺寸的球頭，經落飛邊處理后，高頻加熱另一端，在開式工作臺壓力機上鍛打形成工藝要求尺寸的錐頭(澆裝頭)，最后對錐頭落飛邊處理，再對球頭及錐頭落邊后形成的毛刺用砂帶機打磨處理，鍛造后的成品首先要經100%例行試驗，在試驗機上進行拉力負荷的試驗，以檢驗產品是否存在影響強度的缺陷，例行試驗合格的產品進入熱處理工序;
[0008]本發明涉及的具體技術方案為:熱處理工序采用托輥型網帶式電阻爐生產線，該生產線包括淬火工位和回火工位，熱處理工序由人工布料，將球頭鋼腳采用與網帶行進方向垂直的方向布料，錯落緊密排列；網帶速度設定為11-14HZ ;工作時淬火工位設四個加熱溫區，分別為840-870°C，840-870°C，840-870°C，840-870°C，工件經過四個加熱溫區后進入淬火槽，淬火槽的淬火介質采用專門配制的水溶性PAG淬火液，淬火介質溫度控制在35°C左右，其PAG濃度為10-13%， 之后工件進入到清洗槽，清洗槽在夏季無需加水或其它清洗液，保持清洗槽內常溫，冬季加入凈水，并將水溫控制在35°C左右；清洗后工件進入回火工位，回火工位設兩個加熱溫區，均為630-720°C，回火網帶速度設定為25-28HZ，回火后冷卻方式為空冷；
[0009]熱處理結束后，對工件進行表面拋丸處理，去除表面氧化皮，用檢規進行尺寸檢驗以及外觀檢驗后進入下道磁粉探傷工序；磁粉探傷采用連續式檢驗生產線，進行縱橫向磁化后噴淋磁懸液再經紫外線燈下檢驗；之后進入熱鍍鋅前助鍍處理，鋼腳經水洗后在波美度15-25之間，溫度為80°C左右的氯化銨浸泡15-30分鐘后完成助鍍，進入鋅鍋中進行熱鍍鋅；之后打磨、檢驗、入庫。
[0010]本案例實施過程中所使用的水溶性PAG淬火液為特殊配制的淬火介質，以結合上述生產工藝及設備，其具體配比如下:
[0011 ] 水溶性PAG淬火液配制方法為:選取濃度為10%的PAG原液，首先將PAG原液按1:8的比例與自來水充分混合，之后加入占混合液總量5%的W901防銹劑，0.5%的XJ-103消泡劑，1.5%的G801防腐殺菌劑，3%的RQ322H表面活性劑，調整PAG原液在淬火液里的濃度為10-13% ;進一步，其具體配制工藝為:先在淬火槽中加入淬火液總量45%的自來水(約淬火槽正常液面的50%)，再加入10%的PAG原液，攪拌均勻后，加入其余35%的自來水，然后充分攪拌循環，再加入5%的W901防銹劑，0.5%的XJ-103消泡劑，1.5%的G801防腐殺菌劑，3%的RQ322H表面活性劑，再次充分攪拌，用折光儀檢驗測濃度，適當再加入自來水或PAG原液，將PAG原液濃度調整為10-13%。
[0012]本發明的有益效果是:細化工件材料的晶粒，使組織均勻，改善碳化物分布狀態，最終獲得粒度等級在6級以上，以回火索氏體為主的基體組織，從而提高鋼腳的低溫性能。產品經具有CNAS認證(登記號L5412)的大連華銳重工集團有限公司試驗中心測試，-20°C沖擊值最低在60焦耳以上，遠高于要求的20焦耳，同時室溫延伸率保證在18%以上,高于要求的16%。
[0013]本案例使用的淬火介質與傳統PAG淬火液相比，其優點和成果是，本淬火介質無油無煙無毒更加抗老化，工作環境清潔，運動粘度低，工件易清洗，設備無積碳油泥，輔助以調整濃度、溫度和攪拌程度可得到不同于傳統淬火液的冷卻能力，針對本案例低溫產品，在淬火工藝上更有針對性。
【具體實施方式】
[0014]生產低溫鋼腳的規格通常為100KN，120KN，140KN，160KN，222KN，300KN。以下以300KN拉力等級低溫球頭鋼腳的制造工藝做為實施例。
[0015]第一步:選用直徑為C 25mm的35CrMo熱軋鋼棒材，長度為6M，經酸洗除銹后進行冷拔處理，得到直徑為0 23.7mm的粗加工棒材，然后按工藝下料長度切斷成224mm的短材，對短材一端進行高頻加熱至870-1050°C，然后在160T摩擦壓力機上鍛打形成工藝要求尺寸的球頭，經落飛邊處理后，高頻加熱另一端，在IlOT開式工作臺壓力機上鍛打形成工藝要求尺寸的錐頭(澆裝頭)，最后對錐頭落飛邊處理，再對球頭及錐頭落邊后形成的毛刺用砂帶機打磨處理，鍛造后的成品首先要經100%例行試驗，在試驗機上進行拉力等級的60%負荷的試驗，以檢驗產品是否存在影響強度的缺陷，例行試驗合格的產品進入熱處理工序;
[0016]第二步:也是本發明關鍵工序之一，熱處理工序采用RCWC9-50*600*10托輥型網帶式電阻爐生產線，該生產線包括淬火工位和回火工位，熱處理工序由人工布料，將300KN球頭鋼腳采用與網帶行進方向垂直的方向布料，錯落緊密排列；網帶速度設定為12.4HZ ；工作時淬火工位設四個加熱溫區，分別為850°C，850°C，850°C，820°C，工件經過四個加熱溫區后進入淬火槽，淬火槽的淬火介質采用專門配制的水溶性PAG淬火液，淬火介質溫度控制在35°C，其PAG濃度為11%，之后工件進入到清洗槽，清洗槽在夏季無需加水或其它清洗液，保持清洗槽內常溫，冬季加入凈水，并將水溫控制在35°C ;清洗后工件進入回火工位，回火工位設兩個加熱溫區，均為660°C，回火網帶速度設定為27HZ，回火后冷卻方式為空冷；
[0017]熱處理后的產品按ASTMA370標準進行檢驗，晶粒度為6級以上(標準要求大于5級)，常溫延伸率大于18% (標準要求大于16%)，-20°C夏比沖擊在80-130焦耳之間(標準要求20焦耳以上)，完全滿足鋼腳的低溫性能要求。第三步:熱處理結束后，對工件進行表面拋丸處理，去除表面氧化皮，用檢規進行尺寸檢驗以及外觀檢驗后進入下道磁粉探傷工序；磁粉探傷采用連續式檢驗生產線，進行縱橫向磁化后噴淋磁懸液再經紫外線燈下檢驗；之后進入熱鍍鋅前助鍍處理，鋼腳經水洗后在波美度15-25之間，溫度為80°C左右的氯化銨浸泡15-30分鐘后完成助鍍，進入530°C鋅鍋中進行熱鍍鋅；之后打磨、檢驗、入庫。[0018]本實施例所使用的水溶性PAG淬火液為特殊配制的淬火介質，具體配制工藝為:先在淬火槽中加入淬火液總量45%的自來水(約淬火槽正常液面的50%)，再加入10%的PAG原液，攪拌均勻后，加入其余35%的自來水，然后充分攪拌循環，再加入5%的W901防銹劑，
0.5%的XJ-103消泡劑，1.5%的G801防腐殺菌劑，3%的RQ322H表面活性劑，再次充分攪拌，用折光儀檢驗測濃度，適當再加入自來水或PAG原液，將PAG原液濃度調整為11%。
[0019]所屬的W901防銹劑為蘇州瑞瑪化學有限公司生產，所屬的XJ-103消泡劑為上海立奇化工助劑有限公司生產，所述的防腐殺菌劑G801為上海九信化學有限公司生產，RQ-322H表面活性劑為深圳市榮強科技有限公司生產。
[0020]其余規格100KN, 120KN, 140KN, 160KN, 222KN,所選用材料均為35CrMo熱軋鋼棒材，原材料直徑分別為0 18/18/18/22/22mm,熱處理淬火四個加熱溫區溫度分別為840-870 0C，840-870 °C，840-870 °C，840-870 °C，淬火介質 PAG 濃度控制在 10-13% ；網帶速度設定為11-14HZ，回火工位設兩個加熱溫區，均為630-720°C，回火網帶速度設定為25-28HZ，回火后冷卻方式為空冷。
[0021]本發明不局限于上述實施例，任何在本發明披露的技術范圍內的等同構思或者改變，均列為本發明的保 護范圍。
【權利要求】
1.懸式絕緣子超低溫鋼腳的生產工藝中的淬火工藝，采用以下具體步驟: 熱處理工序采用托輥型網帶式電阻爐生產線，該生產線包括淬火工位和回火工位，熱處理工序由人工布料，將球頭鋼腳采用與網帶行進方向垂直的方向布料，錯落緊密排列；網帶速度設定為11-14HZ ;工作時淬火工位設四個加熱溫區，分別為840-870°C，840-87(TC，840-870°C，840-870°C，工件經過四個加熱溫區后進入淬火槽，淬火槽的淬火介質采用專門配制的水溶性PAG淬火液，淬火介質溫度控制在35°C左右，其PAG濃度為10_13%，之后工件進入到清洗槽，清洗槽在夏季無需加水或其它清洗液，保持清洗槽內常溫，冬季加入凈水，并將水溫控制在35°C左右；清洗后工件進入回火工位，回火工位設兩個加熱溫區，均為630-720°C，回火網帶速度設定為25-28HZ，回火后冷卻方式為空冷。
2.如權利要求1所述的懸式絕緣子超低溫鋼腳的生產工藝中的淬火工藝，其特征在于:所述的水溶性PAG淬火液為特殊配制的淬火介質，其具體配制方法如下:選取濃度為10%的PAG原液，首先將PAG原液按1:8的比例與自來水充分混合，之后加入占混合液總量5%的W901防銹劑，0.5%的XJ-103消泡劑，1.5%的G801防腐殺菌劑，3%的RQ322H表面活性劑，調整PAG原液在淬火液里的濃度為10-13%。
3.如權利要求1或2所述的一種懸式絕緣子超低溫鋼腳的生產工藝的淬火工藝，其特征在于:所述的水溶性PAG淬火液具體配制工藝為:先在淬火槽中加入淬火液總量45%的自來水，再加入10%的PAG原液，攪拌均勻后，加入其余35%的自來水，然后充分攪拌循環，再加入5%的W901防銹劑，0.5%的XJ-103消泡劑，1.5%的G801防腐殺菌劑，3%的RQ322H表面活性劑，再次充分攪拌，用折光儀檢驗測濃度，適當再加入自來水或PAG原液，將PAG原液濃度調整為10-13%。
【文檔編號】C21D9/00GK103614530SQ201310596593
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月20日 優先權日:2013年11月20日
【發明者】汪濤 申請人:大連賽瑞金屬制品有限公司