大型電站轉子是當前大型鍛件中比較有代表性的技術密集型產品，它具有重量大、體積大、質量要求高、生產周期長、冶金缺陷較多、以及生產難度高等特征。是尖端鍛造技術的代表。隨著我國電力行業，尤其是火電行業的快速發展，對電站核心設備之一的轉子鍛件無論是數量和質量需求都大幅增加。因此，進一步探索轉子鍛造工藝，提高其產品質量已經是十分緊迫的任務。本文中，筆者立足于自身多年從事金屬材料研究及鍛造工藝研究的實際經驗，結合相關理論，就大型電站轉子鍛造工藝做簡要分析。
電站轉子通常是指發電機或汽輪機上的大軸，是電站設備，尤其是火電和核電站設備中的關鍵組成部分。隨著我國國民經濟的迅速發展，火電和核電設備需求越來越大，對轉子的重量和尺寸的要求越來越大，數量要求越來越多、質量要求越來越高，這給大型電站轉子的生產帶來很大的困難。因此，轉子的生產技術水平也代表了整個大型軸類鍛件的整體生產水平，并且在一定程度上反映著我國機械裝備工業的水平。自建國以來，經過幾十年的發展,我國的鍛壓技術取得了較大的發展，先后開發出了：KD鍛造法、WHF鍛造法、JTS鍛造法等鍛件鍛造方法。
轉子制造概述。
電站轉子是火電設備的四大鍛件之一，是一個知識技術高度密集型的產品。上個世紀八十年代以前，我國電站轉子的生產制造水平較低，主要以進口為主。后來隨著鋼包精煉（LF）電渣重熔（ESR）等新工藝的出現，以及有限元數值模擬、凝固結晶軟件的應用，鋼錠的致密性大大提高。高密度、高質量的大型鋼錠制造成為可能，我國才開始自主制造電站轉子。 隨著電站規模的不斷增大，對電站轉子的重量和尺寸要求不斷增大，目前最大電站轉子的直徑已經增加到2830MM，轉子用鋼錠也已增加到600T。隨著鋼錠的重量增加，其內部缺陷也增多，對鍛造質量的要求也越來越嚴格。為此，鍛造工作者做了大量的工作，提出了許多行之有效的鍛造方法，對電站轉子的鍛造工藝不斷進行研究和改進。
轉子鍛造工藝分析。
2.1. 轉子鍛造的現行工藝。
我國目前的轉子鍛造以第一重型機器廠為主要代表，該廠自上個世紀八十年代開始鍛造轉子以來，在對國外技術進行消化、吸收的基礎上提出了KD鍛造法。目前，該廠的轉子鍛造普遍采用三次鐓粗三次WHF法，兩次JTS法和一次KD法的鍛造工藝。
2.2.現行轉子鍛造工藝中需要探討的問題。
筆者認為，現行轉子鍛造工藝需要探討的問題主要有三個。第一、三次鐓粗及拔長的作用和目的的區別；第二、后繼工序的開展是否會消弱前道工序產生的鍛合效果；第三、混晶及柱狀晶的消除和晶粒的細化與鍛造工藝的聯系程度。
轉子鍛造的新工藝探討。
筆者認為， 由于受到高溫潮濕的工作環境、高速旋轉的離心力、自重和傳遞扭矩產生的彎曲應力的綜合影響，對轉子鍛件的質量要求較高。由此。為了保證轉子安全和可靠運行，在實際鍛造中，一般采用多種鍛造方法對鍛件進行反復鐓粗、拔長和中心壓實、以確保鋼錠中的鑄態組織被破碎、碳化物及夾雜的重新分布、晶粒度的細化、同時達到鍛合鑄件內部孔隙和微裂紋的目的，保證對轉子密度和強度的質量要求。
3.1.工藝設計準則。
從外形上看，電站轉子是多階的軸類鍛件。由于其工作環境情況復雜惡劣（高溫高壓），所以對其質量要求非常高。在電站轉子生產過程中，出于質量控制的需要，要檢驗的項目很多，為了滿足這些質量要求，鍛造是其中非常關鍵的程序，因此，也是造成鍛造工藝非常復雜的原因。
轉子鍛造工藝設計具有經驗性、綜合性以及創造性等特征，所以很難用一個數學模型來表示和求解。但是工藝設計時可以遵循一定的原則，根據轉子的形狀、尺寸大小以及技術要求，結合生產條件、設備狀況以及技術水平等生產中的實際情況，力求最大限度做到經濟合理、技術可靠，以確保合理指導生產。在工藝設計制訂中，工序方案設計和工藝參數確定是最為重要且難度最大的環節。
第一、鍛造作用準則的設計，根據技術要求，筆者個人認為，鍛造作用準則可分為三個階段，
首先，破碎鋼錠的鑄造組織，滿足力學性能指標要求。這一準則實際操作中主要是通過一次鐓粗或者鐓粗——拔長——鐓粗這樣一個過程來達成。
其次，鍛合鑄件內部孔隙及微裂紋，滿足超聲波探傷標準要求。這一準則實際操作中主要是通過LZ法和新FM法進行一次拔長來實現。
最后，混晶控制及細化晶粒度，為熱處理作準備。這一準則主要是通過熱力學參數控制來實現。
第二、全局工藝優化準則路線。轉子鍛造的階段性作用理清以后，為實現各階段變形機制的無縫連接，就必須要從全局出發，進行工藝的優化組合。
首先，破碎鋼錠鑄造組織的變形階段，拔長要采用錐形板鐓粗和新FM法、LZ鍛造法相結合的方法。
其次，在焊合內部孔隙的變形階段，可以采用LZ法或者新FM法進行拔長，但是要確保一次拔長能夠實現焊合內部孔隙。此過程中可以根據實際需要加用JTS法，但是在采用此法后禁止再有平板鐓粗工序。
再次，在采用LZ法和新FM法時，要十分注意砧寬比、料寬比以及下壓率三個重要參數的合理匹配，保證不出現拉應力。
第四，混晶的消除可以采用高溫和低溫停鍛兩種工藝。
第五，主變形階段的毛坯加熱要保證在1250攝氏度——1270攝氏度之間，并且要確保保溫時間夠長，以實現偏析擴散和孔隙的焊合。
3.2.工藝設計方法。
工藝設計方法的內容很多，筆者在此就其中的工序方案設計和工藝參數確定兩個方面做簡要分析。
首先，工序方案的設計。拔長是軸類鍛件鍛造的主要工序，當鋼錠直接拔長或者橫向機械性能要求增加時，需要選用校核過的設備來增加中間鐓粗工序。而對于橫切面積尺寸大，中心部位質量要求較高的轉子，除了增加中間鐓粗工序，還要求有中心壓實法，中心壓實法主要有JTS法、FM法。而對于具有晶體遺傳傾向的低壓轉子，需要特別增加一道鍛造控制工序來消除晶粒遺傳現象。
其次，工藝參數的確定。鐓粗和拔長是目前轉子鍛造中的兩個主要工序，根據新的鍛造理論，如果鐓粗和拔長參數不合理，會產生拉應力，這對大型轉子鍛件生產的負面影響是很大的。因此，必須要選擇合理的參數。以600MW低壓轉子參數選取為例：第一、鐓粗參數選擇。一般情況下，鐓粗比為h0/h=2—2.25，鐓粗后高徑比為h/h=0.8—0.85.；第二，拔長工藝參數選擇。 在當前的大型電站轉子生產中，拔長參數主要集中在砧寬比、料寬比以及壓下率三個方面。在拔長過程中，必須要三個參數合理匹配才能保證砧寬比和料寬比符合既定限制條件。在壓下過程中合理的砧寬比應該保持在0.85—1.06之間，這樣可保證不出現軸向拉應力；料寬比保持在0.85—1.18之間，可保證不出現橫向拉應力；壓下率首次取值為10.5%，以后則每次均取值為20%，即可滿足砧寬比、料寬比的合理匹配要求。
3.3.砧寬的選擇。
在鍛造過程中為了有效提高轉子的鍛件質量和改善鋼錠中心的鍛透性，大型鍛件的鍛造一般是采用寬砧進行鍛造。砧子的外形和尺寸則是事先進行過一系列嚴格的實驗確定的。大型軸類鍛件的變形主要是采用拔長來完成。據國外相關資料介紹，砧寬和鍛件直接比例最為理想的比值為0.6——0.8之間，最低也不能小于0.4。一旦小于0.4，鍛件心部就會因為拉應力的產生而出現裂紋。目前國內主要鍛件生產廠家在這一比例的選擇上，有的認為大于0.67較合適，有的廠家則將這一比例控制在0.46——0.63之間。
轉子是電站的核心設備之一，其特殊的工作環境和性能要求使得其鍛造即是一個復雜的系統工程，同時也是一個知識技術高度密集的鍛造工作。基于不同經濟社會發展時期對電站轉子制造要求的不同，及在電站轉子生產過程中，冶煉和熱處理工藝技術的不斷進步，改進和創新轉子鍛造的技術和工藝流程，達到實現轉子鍛造技術不斷進步，滿足社會發展對電力行業要求的有效手段。當前我國經濟社會的發展給水電、火電以及核電的發展帶來了巨大的需求，這必將給電站轉子的生產從數量和質量兩個方面帶來新的要求，為滿足這一需求的變化，我國轉子生產企業要從工藝優化入手，結合國內生產實踐經驗和國外先進生產技術，改進電站轉子的生產工藝的不足之處，提高生產效益和產品質量，以保證我國社會發展對電力行業的需要。
