用做超超臨界汽輪機葉片或螺栓的耐熱鋼材料及其製備方法

2023-09-14 15:52:15

專利名稱：：用做超超臨界汽輪機葉片或螺栓的耐熱鋼材料及其製備方法用做超超臨界汽輪機葉片或螺栓的耐熱鋼材料及其製備方法狀繊本發明涉及汽輪機材料，尤其涉及一種用做超超臨界汽輪機葉片或螺栓的耐熱鋼材料及其製備方法。隨著汽輪機製造技術的發展，單機容量越來越大，汽輪機向超臨界、超超臨界機組發展，其蒸汽溫度和工作壓力分別由原來的538°C、17MPa提高到600°C、2428MPa,現有的汽輪機葉片和螺栓材料的高溫持久性能已不能滿足要求。本發明要解決的問題是，提供一種用做超超臨界汽輪機葉片和螺栓的耐熱鋼材料，該材料的力學性能滿足上述要求。本發明的技術方案是一種用作汽輪機葉片和螺栓的耐熱鋼，所述耐熱鋼的化學組成為-Mn:0.35~0.65(重量百分比)；Cr10.0-12.0(重量百分比)；Co2.53.5(重量百分比)；V0.15-0.25(重量百分比)；C0.08~0.13(重量百分比)；Ni0.30~0.70(重量百分比)；Mo0.1(M).4(重量百分比)；W2.4~3.0(重量百分比);Nb0.05~0.12(重量百分比)；N0.01~0.035(重量百分比)；B0.010.04(重量百分比)；餘量是Fe及不可避免的雜質。所述雜質為Si《0.10(重量百分比)；S《0.010(重量百分比)；P《0.015(重量百分比)；Al《0.015(重量百分比)；上述耐熱鋼的冶煉方法，包括步驟(1)取所需元素於非真空感應爐中初煉，熔煉溫度1530160(TC;在熔煉過程中調節各元素的含量，使其重量比符合設計要求，控制雜質元素的含量儘量低，溶液澆注成自耗電極；(2)將自耗電極於電渣爐中重熔精煉，進一步降低雜質元素的含量，使其符合設計要求，製成電渣錠。一種用做汽輪機葉片或螺栓的鋼棒，該鋼棒用上述耐熱鋼製成。上述鋼棒的製造方法，包括步驟1)、將電渣錠加熱鍛造或軋製成鋼棒；2).鋼棒鍛後進行退火熱處理，步驟及工藝參數如下將鋼棒加熱至760°C，保溫4小時後，在退火爐中冷卻至68(TC並保溫1220小時後，出爐空冷。3).鋼棒表面處理，對成品鋼棒進行表面磨光或車光處理，消除表面缺陷並使鋼棒尺寸、形狀、表面質量滿足設計要求，製得成品鋼棒；4).在成品鋼棒上取樣檢驗力學性能，進行室溫拉伸試驗和高溫持久試驗;淬火加熱溫度10851115'C時間l小時；冷卻方式油冷回火加熱溫度》700。C時間2小時；冷卻方式空冷--試樣室溫拉伸試驗技術要求如下抗拉強度ob》965N/mm2屈服強度o。.02》689N/mm2伸長率S》15%斷面收縮率￥》45%衝擊功AKv》10.7J硬度HB《321--高溫持久試驗實驗條件溫度66(TC;應力245N/mm2斷裂時間T》100小時。本發明的技術效果採用上述材料及相應工藝方法製備的汽輪機葉片及螺栓材料，經室溫拉伸和高溫持久試驗，結果表明其力學性能完全達到設計要求，試驗結果如下tableseeoriginaldocumentpage6用本材料製造的汽輪機葉片和螺栓，能夠滿足60(TC、2428MPa蒸汽參數工況下的使用要求。具體實施例方式實施本發明包括如下步驟取所需化學元素，在非真空感應爐冶煉，熔煉過程中調節化學元素的含量，使其重量百分比如下實施例CMnNiCrCoWVNbNBMoFe實施例l0-120.600.6210.352.822.780.200.110.0320.0310.19餘量實施例20.110.590.6310.522.822.870.200.120.0270.0350.19餘量實施例30.110.570.6310.532.822.780.200.120.0280.0370.19餘量實施例40.110.580.6210.582.832.780.200.110.0260.0320.19餘量實施例50.110.580.6310.522.832.830.200.120.0280.0340.18餘量並控制雜質元素的含量儘量低，溶液澆注成自耗電極；(2)將自耗電極於電渣爐中重熔精煉，進一步降低雜質元素的含量，使其符合下述要求Si《0.10(重量百分比)S《0.010(重量百分比)P《0.015(重量百分比)Al《0.015(重量百分比)取樣分析各組分含量合格後，製成電渣錠。二、將電渣錠製成鋼棒，包括步驟1).將電渣錠加熱鍛造或軋製成鋼棒；2).鋼棒鍛後進行退火熱處理，步驟及工藝參數如下-將鋼棒加熱至760°C,保溫4小時後，在退火爐中冷卻至680°C，並保溫1215小時後出爐，空冷；3).鋼棒表面處理，對成品鋼棒進行表面磨光或車光處理，消除表面缺陷並使鋼棒尺寸、形狀、表面質量滿足設計要求，製得成品鋼棒；4).在成品鋼棒上取樣檢驗力學性能，進行室溫拉伸試驗和高溫持久試驗;-試樣熱處理步驟及工藝參數如下淬火加熱溫度10851115°C、時間l小時；冷卻方式油冷回火加熱溫度》70(TC、時間2小時；冷卻方式空冷--試樣室溫拉伸試驗技術要求如下抗拉強度ob》965N/mm2屈服強度伸長率斷面收縮率衝擊功硬度o0.02》689N/mmS》15%AKv》10.7JHB《321-高溫持久試驗實驗條件溫度66(TC;應力245N/mm2斷裂時間T》100小時試驗合格即為產品,權利要求1.一種用做汽輪機葉片或螺栓的耐熱鋼，其特徵在於，所述耐熱鋼的化學組成為C0.08～0.13(重量百分比)；Mn0.35～0.65(重量百分比)；Ni0.30～0.70(重量百分比)；Cr10.0～12.0(重量百分比)；Mo0.10～0.4(重量百分比)；Co2.5～3.5(重量百分比)；W2.4～3.0(重量百分比)；V0.15～0.25(重量百分比)；Nb0.05～0.12(重量百分比)；N0.01～0.035(重量百分比)；B0.01～0.04(重量百分比)；餘量是Fe及雜質。2.根據權利要求l所述的用做汽輪機葉片或螺栓的耐熱鋼，其特徵在於，所述雜質為Si《0.10(重量百分比)；S《0.010(重量百分比)；P《0.015(重量百分比)；Al《0.015(重量百分比)。3.權利要求1所述耐熱鋼的冶煉方法，包括步驟(1)取所需元素於非真空感應爐中初煉，熔煉溫度1530160(TC;在熔煉過程中調節各元素的含量，使其重量比符合設計要求，控制雜質元素的含量儘量低，溶液澆注成自耗電極；(2)將自耗電極於電渣爐中重熔精煉，進一步降低雜質元素的含量，使其符合設計要求，製成電渣錠。4.一種用做汽輪機葉片或螺栓的鋼棒，其特徵在於，該鋼棒用權利要求1所述耐熱鋼製成。5.權利要求4所述鋼棒的製造方法，包括步驟1).將電渣錠加熱鍛造或軋製成鋼棒；2).鋼棒鍛後進行退火熱處理，步驟及工藝參數如下將鋼棒加熱至760'C，保溫4小時後，在退火爐中冷卻至68(TC並保溫1220小時後，出爐空冷；3).鋼棒表面處理，對成品鋼棒進行表面磨光或車光處理，消除表面缺陷並使鋼棒尺寸、形狀、表面質量滿足設計要求，製得成品鋼棒；4).在成品鋼棒上取樣檢驗力學性能，進行室溫拉伸試驗和高溫持久試驗;-試樣熱處理步驟及工藝參數如下淬火加熱溫度10851115°C時間1小時；冷卻方式油冷回火加熱溫度》70(TC時間2小時；冷卻方式空冷-試樣室溫拉伸試驗技術要求如下抗拉強度ob^965N/mm2屈服強度oa02》689N/mm2伸長率5^15%斷面收縮率v》45%衝擊功AKv》10.7J--高溫持久試驗實驗條件溫度66(TC;應力245N/mm2斷裂時間T》100小時。全文摘要本發明公開一種用作汽輪機葉片和螺栓的耐熱鋼材料，化學組成(重量百分比)為C0.08～0.13；Mn0.35～0.65；Ni0.30～0.70；Cr10.0～12.0；Mo0.10～0.4；Co2.5～3.5；W2.4～3.0；V0.15～0.25；Nb0.05～0.12；N0.01～0.035；B0.01～0.04；餘量是Fe及雜質。其力學性能為室溫拉伸試驗抗拉強度σb≥965N/mm2；屈服強度σ0.02≥689N/mm2；伸長率δ≥15％；斷面收縮率Ψ≥45％；衝擊功AKv≥10.7J；硬度HB≤321；高溫持久試驗實驗條件溫度660℃；應力245N/mm2；斷裂時間T≥100小時。文檔編號C22B9/18GK101525727SQ20091005902公開日2009年9月9日申請日期2009年4月22日優先權日2009年4月22日發明者張華國,明羅,雷德江,高剛毅,黃志永申請人:四川江油六合汽輪機材料有限公司