CN101629232B - 超超临界汽轮机缸体铸钢件的热处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超超临界汽轮机缸体铸钢件的热处理方法，包括：将所述缸体铸钢件放置在托架之上；在热处理炉内温度小于等于150℃时，将所述缸体铸钢件装入热处理炉中保温5小时；然后，以每小时小于等于30℃的速度升温到400℃，并以400℃保温4小时；接着，以每小时小于等于30℃的速度升温到700℃，并以700℃保温4小时；再将炉内温度升至1080℃-1100℃后，保温20小时；将所述缸体铸钢件吊出热处理炉；进行正火处理和回火处理。本发明能够使缸体铸钢件的力学性能达到所规定的要求，并且经过热处理后的金相组织达到要求；降低热处理过程中出现的裂缝倾向；能够保证焊接性能和焊接后的质量。

Description

超超临界汽轮机缸体铸钢件的热处理方法
技术领域
本发明涉及一种汽轮机缸体铸钢件的制造工艺方法，特别是涉及一种超超临界汽轮机缸体铸钢件的热处理方法。
背景技术
超超临界汽轮机缸体铸钢件是汽轮机机组的大型关键零部件。该缸体铸钢件材料GX12CrMoWVNbN10-1-1为马氏体不锈钢，与一般由低合金材料制造的汽轮机缸体相比，它具有更高的热强性，更高的高、中、低缸体的压力和高温度抗蠕变性能，能满足超超临界机组的功率、环保和节能性能，是我国发电机组发展的趋势。
该马氏体不锈钢(GX12CrMoWVNbN10-1-1)的特点是硬度高、韧性差；其机械性能要求为：
超超临界汽轮机缸体铸钢件结构复杂，壁厚相差悬殊，裂缝倾向大；由于壁厚相差悬殊，在正火阶段较难保证快速均匀的冷却速度，得到均匀马氏体组织和缸体铸钢件的表面硬度；超超临界汽轮机缸体铸钢件在铸造中难免存在各种各样的铸造缺陷，必须通过焊补得到解决，由于该缸体材料含有较高Cr(铬)、W(钨)、V(钒)等元素含量，热导性差，焊补困难，因此需要采用一种新的热处理方法加以解决，得到良好的综合力学性能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种超超临界汽轮机缸体铸钢件的热处理方法，能够使缸体铸钢件的力学性能达到技术条件所规定的各种要求，降低热处理过程中出现的裂缝倾向；能够保证焊接性能和焊接后的质量。
为解决上述技术问题，本发明的超超临界汽轮机缸体铸钢件的热处理方法包括下列步骤：
步骤一、将所述缸体铸钢件放置在托架之上；
步骤二、在热处理炉内温度小于等于150℃时，将所述缸体铸钢件装入热处理炉中保温5小时；然后，以每小时小于等于30℃的速度升温到400℃，并以400℃保温4小时；接着，以每小时小于等于30℃的速度升温到700℃，并以700℃保温4小时；再将炉内温度升至1080℃-1100℃后，保温20小时；
步骤三、将所述缸体铸钢件吊出热处理炉；
步骤四、进行正火处理；
步骤五、将所述缸体铸钢件再次吊入热处理炉内进行回火处理，具体方法是：以每小时小于等于30℃的速度升温至730℃-740℃，然后保温15小时，再用每小时小于等于30℃的速度降温至300℃，然后出炉。
采用本发明的热处理方法所能达到的性能指标如下：
与同类产品相比较，采用本发明的方法处理后的所述缸体铸钢件没有发现明显裂缝；由于不需要进行大面积焊补处理，因此能够缩短生产周期、降低电焊条的消耗和焊接后热处理的成本。
通过对缸体铸钢件材料进行焊接工艺评定试验，抗拉强度、弯曲试验和冲击韧性试验完全符合技术标准要求；对缸体铸钢件的缺陷进行焊补后，焊接性能良好。
本发明有效地控制了热处理过程中发生的变形。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明的方法工艺流程示意图；
图2是本发明的一实施例中采用的托架结构示意图；
图3是本发明的一实施例中采用的吊架结构示意图；
图4本发明的一实施例中实施喷雾处理的示意图。
具体实施方式
本发明的超超临界汽轮机缸体铸钢件的热处理方法工艺流程如图1所示，具体操作步骤如下：
1、装炉。结合图4所示，将所述缸体铸钢件按图4所示意的装炉要求进行，缸体铸钢件4(所述缸体的上缸体或下缸体的铸钢件)的中分面(中分面为上缸体和下缸体结合的面)向上，使缸体铸钢件4最大厚壁处在最上部。然后，将所述缸体铸钢件4放置在托架1(托架1的结构参见图2)上，并使所述缸体铸钢件4与托架1之间的距离大于200毫米，其间用撑档2(耐火砖或垫铁)支撑并垫实缸体铸钢件4，使得缸体铸钢件4在热处理炉内加热过程中均匀受热，确保缸体铸钢件4温度均匀；保证缸体铸钢件4在起吊时的稳定性。
2、在所述缸体铸钢件4的上端和下端的最大壁厚处各安放一根本体接触式热电偶5，保证升温和保温时缸体铸钢件4温度均匀，测量和记录缸体铸钢件4温度。
3、在热处理炉内温度小于等于150℃时，用吊架6(吊架6的结构如图3所示)将所述托架1吊起，将所述缸体铸钢件4与托架1一起吊入热处理炉内的热处理台车上，并以150℃保温5小时。然后，以每小时小于等于30℃的速度升温到400℃，并以400℃保温4小时；接着，以每小时小于等于30℃的速度升温到700℃，并以700℃保温4小时；这样做的目的主要是为了保证缸体铸钢件4整体温度均匀性，为升温做准备，防止缸体铸钢件4在升温阶段温差太大而产生裂缝。再将缸体铸钢件4温度升至1080℃-1100℃后，保温20小时。
4、所述缸体铸钢件4保温结束后，将热处理台车连同缸体铸钢件4移动到吊架6处，用吊架6吊起托架1，将缸体铸钢件4和托架1一起吊出热处理炉。这样能够在实施下面的操作过程中，减少水雾对热处理台车的影响和确保正火阶段的冷却速度。另外，也能减少热处理台车本身的热量对缸体铸钢件4冷却速度的影响。
5、进行正火处理。结合图4所示，采用喷雾风扇7对所述缸体铸钢件4进行喷雾处理30分钟，确保缸体铸钢件4快速冷却；然后，再用鼓风机强制将缸体铸钢件4温度降低至小于等于90℃，保证缸体铸钢件4热处理后的金相组织为回火马氏体。喷雾前需要调节喷雾风扇7与缸体铸钢件4之间的距离(即调节喷雾的距离)，调节水量的大小，使出风口水量为雾状。具体的方法是：
在所述缸体铸钢件4的两侧各设置一个喷雾风扇7。喷雾风扇7设置在风扇底座8上，使喷雾风扇7的高度位于所述缸体铸钢件4自最低处起1200mm的位置，并且使喷雾风扇7与所述缸体铸钢件4侧面的距离为3.5m。
6、将所述缸体铸钢件4再次用吊架6把托架1连同缸体铸钢件4吊入热处理炉内的热处理台车上，进行回火处理，以每小时小于等于30℃的速度升温至730℃-740℃，然后保温15小时；再用每小时小于等于30℃的速度降温至300℃，然后出炉，确保铸件具有良好的综合力学性能。
如图2所示，所述托架1，为一矩形的架体。在该矩形的左右两端对称设有两对耳部，作为吊架6将托架1吊起时的连接部位。
如图3所示，所述吊架6，为一矩形的龙门架体，该架体的左右两端和顶端设有十字交叉的支撑梁。吊架6左右两端的底侧相对对称设有与托架1的吊耳相对应的吊耳。吊架6的顶端设有吊环。吊架6能平稳快速地把缸体铸钢件吊离热处理台车，防止起吊过程中发生变形。
本发明的热处理方法，为掌握超超临界汽轮机缸体铸钢件材料的热处理参数和特性，以及今后研制生产超超临界汽轮机缸体打下了扎实的基础。
以上通过实施例，对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种超超临界汽轮机缸体铸钢件的热处理方法，其特征在于，包括下列步骤：
步骤一、将所述缸体铸钢件放置在托架之上；
步骤二、在热处理炉内温度小于等于150℃时，将所述缸体铸钢件装入热处理炉中保温5小时；然后，以每小时小于等于30℃的速度升温到400℃，并以400℃保温4小时；接着，以每小时小于等于30℃的速度升温到700℃，并以700℃保温4小时；再将炉内温度升至1080℃-1100℃后，保温20小时；
步骤三、将所述缸体铸钢件吊出热处理炉；
步骤四、进行正火处理；采用喷雾风扇对所述缸体铸钢件进行喷雾处理30分钟，确保缸体铸钢件快速冷却；然后，再用鼓风机强制将缸体铸钢件温度降低至小于等于90℃；
步骤五、将所述缸体铸钢件再次吊入热处理炉内进行回火处理，具体方法是：以每小时小于等于30℃的速度升温至730℃-740℃，然后保温15小时，再用每小时小于等于30℃的速度降温至300℃，然后出炉。
2.如权利要求1所述的超超临界汽轮机缸体铸钢件的热处理方法，其特征在于：在步骤一中，所述缸体铸钢件与托架之间的距离大于200毫米，并在所述缸体铸钢件上安放两根接触式热电偶。
3.如权利要求2所述的超超临界汽轮机缸体铸钢件的热处理方法，其特征在于：所述接触式热电偶为本体接触式热电偶，分别安放在所述缸体铸钢件的上端和下端的最大壁厚处。
4.如权利要求1-3任一所述的超超临界汽轮机缸体铸钢件的热处理方法，其特征在于：步骤四所述的正火处理，具体方法是：采用喷雾风扇对所述缸体铸钢件进行喷雾处理30分钟，然后，再用鼓风机强制将缸体铸钢件温度降低至小于等于90℃。
5.如权利要求4所述的超超临界汽轮机缸体铸钢件的热处理方法，其特征在于：进行正火处理时，在所述缸体铸钢件的两侧各设置一个喷雾风扇，所述喷雾风扇的高度位于所述缸体铸钢件自其最低处起1200mm的位置，并且使喷雾风扇与所述缸体铸钢件侧面的距离为3.5m。
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