船用大型鍛件是船舶的關(guān)鍵部件，隨著船舶向大型化、高速化發(fā)展和制造技術(shù)的不斷進(jìn)步，船用鍛件的尺寸日益增大，對鍛件的質(zhì)量要求也越來越高，給大型船用鍛件生產(chǎn)帶來的困難也越來越大。制造企業(yè)必須具備很高的冶煉控制技術(shù)水平、現(xiàn)場管理及操作水平、豐富的鍛造經(jīng)驗(yàn)和完善的熱處理手段和技術(shù)。
二重集團(tuán)作為國內(nèi)船用鍛件主要供貨商之一，形成了以軸系鍛件為主導(dǎo)的大型船用傳動系統(tǒng)鍛件制造體系和50～98機(jī)型全套的船用柴油機(jī)鍛件制造體系。因此，對大型鍛件制造工藝的探討具有實(shí)際意義。
大型鍛件的制造工藝為：80t+60t電爐粗煉鋼水、150t鋼包爐中真空精煉→真空澆注工藝→鍛造→鍛后熱處理。大型鍛件的質(zhì)量在很大程度上依賴于鋼錠的質(zhì)量，鋼錠的質(zhì)量是控制的重點(diǎn)。從冶煉上必須采用嚴(yán)格的成分控制，并在雙真空下保證氫、氧及其他雜質(zhì)元素的控制。全程監(jiān)控鋼水中氧的含量，采取措施及時(shí)高效快速脫氧、脫硫，進(jìn)行非金屬夾雜物變性處理和合金成分的微調(diào)。另外，鋼液在鋼錠模內(nèi)各處的冷卻與傳熱條件很不均勻，鋼液沿膜壁向錠心、底部向冒口逐漸冷凝選擇結(jié)晶，使形成鋼錠的結(jié)晶組織、化學(xué)成分及夾雜物分布很不均勻，且這種不均勻程度隨鋼錠尺寸增大而愈加嚴(yán)重。所以在鑄錠時(shí)，對錠模的潔凈度、真空室的真空度、澆注溫度、澆注速度都作嚴(yán)格的規(guī)范，以改善結(jié)晶條件，操作者必須嚴(yán)格執(zhí)行。由于大型船用軸類鍛件所用鋼錠在冶煉時(shí)提高了鋼液的純凈度，故減輕了對后續(xù)工序的不利影響。
通過熱送鋼錠到水壓機(jī)車間后，保證在表面溫度≥550℃以前進(jìn)爐，既避免了冷錠加熱帶來的不利影響，又節(jié)約了能源。在鍛造工藝中使用WHF法，并規(guī)范了壓下的趟數(shù)、壓下量。在始鍛溫度下保溫后，經(jīng)WHF法的強(qiáng)力鍛造，創(chuàng)造了心部良好的靜水應(yīng)力狀態(tài)，完全改善了鋼錠的鑄態(tài)組織，使密集的夾雜彌散分布，并嚴(yán)格控制好水、冒口切除量，從而保證無損檢測的效果。
大鍛件在完成熱塑性變形后，不是將其采用某種冷卻方式直接冷卻到室溫，而是熱裝在約400～600℃爐內(nèi)保溫。保溫后再將其加熱到奧氏體化溫度，完成正火工序。鋼在正火前的組織狀態(tài)對隨后冷卻所獲得的組織具有一定的影響，所以在進(jìn)行鍛后正火前，以較大過冷度降溫，促使組織轉(zhuǎn)變，減少晶界處鐵素體的析出概率。之后安排一定時(shí)間的保溫，又可利用奧氏體在該區(qū)域的不穩(wěn)定狀態(tài)，充分完成整個(gè)組織相轉(zhuǎn)變過程，減少殘余奧氏體組織的存在，對即將進(jìn)行正火的奧氏體化轉(zhuǎn)變的控制也具有十分重要的意義。在正火冷卻時(shí)，采用冷卻能力較強(qiáng)的鼓風(fēng)噴霧冷卻，將有利于抑制片狀鐵素體的成長，使鍛件性能達(dá)到更理想的指標(biāo)。