CN101716660B - 一种汽轮机叶片用耐热不锈钢的连铸方法 - Google Patents
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Abstract
一种汽轮机叶片用耐热不锈钢的连铸方法，其步骤如下：(一)大包开浇钢水的温度为1560℃～1570℃，在连铸叉臂上镇静8～10min后，大包导入中间包中，长水口与大包连接处采取氩气密封；(二)中间包开浇中间包钢水温度1520～1540℃，当中间包钢水达12吨时，中间包钢水导入结晶器中；(三)拉坯当中间包开浇80～110秒后开始拉坯，达到目标拉速后，恒拉速拉坯。连铸最后8～10分钟缓慢降低拉速；中包钢水剩余2～4吨时，连铸进行封顶操作；(四)切割切割时铸坯温度不低于700℃；(五)铸坯退火铸坯还发红时送到退火炉，退火温度760℃±30℃，保温4～6小时，出炉堆冷。本发明铸的连铸坯没有纵裂纹。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽轮机叶片用耐热不锈钢连铸方法，具体讲是一种1Cr11MoV汽轮机叶片用耐热不锈钢的连铸方法。
背景技术
1Cr11MoV(GB/TB8732-2004)为马氏体型不锈热强钢，是用于制造低于540℃条件下使用的汽轮机和燃气轮机叶片的良好材料。由于1Cr11MoV钢中碳含量处于铸坯纵裂最敏感区域，连铸非常困难，现有的连铸方法生产的连铸坯有纵裂纹缺陷，纵裂纹一般在铸坯宽度的中心，深10～15mm，长2～8mm(有时整炉铸坯存在纵裂)。所以1Cr11MoV均为模注生产，综合成材率低。
发明内容
为了克服现有1Cr11MoV连铸方法纵裂严重的不足，本发明提供一种避免铸坯纵裂的1Cr11MoV汽轮机叶片用耐热不锈钢的连铸方法。
本发明的构思是分析1Cr11MoV马氏体不锈钢纵裂机理，采用合理的连铸工艺技术，避免了铸坯纵裂。
本汽轮机叶片用耐热不锈钢中板的化学成分的质量百分配比为：
C：0.11％～0.18％ Si 0.25％～0.50％ Mn 0.30％～0.60％
0＜P≤0.035％ 0＜S≤0.030％ Cr：10.0％～11.5％
0≤Ni≤0.6％ V：0.25％～0.40％ Mo：0.50％～0.70％，
其余为Fe与不可避免的杂质。
铸坯外形尺寸一般长1500mm～3000mm，宽950mm～1280mm，厚度160mm或180mm。
本1Cr11MoV连铸方法包括下述依次的步骤：
(一)大包开浇
大包钢水重量40～45吨，温度1560℃～1570℃，钢水化学成分的质量百分配比为：
C：0.11％～0.18％ Si 0.25％～0.50％ Mn 0.30％～0.60％
0＜P≤0.035％ 0＜S≤0.030％ Cr：10.0％～11.5％
0≤Ni≤0.6％ V：0.25％～0.40％ Mo：0.50％～0.70％，
其余为Fe与不可避免的杂质。
装有钢水的大包在连铸叉臂上镇静8～10min后，大包通过长水口导入中间包中，中间包烘烤温度1000～1200℃，长水口与大包连接处采取氩气密封。
(二)中间包开浇
中间包钢水温度控制1520～1540℃，严格控制过热度为20～30℃，当中间包钢水达12吨时，中间包钢水通过浸入式水口导入结晶器中，浸入式水口烘烤温度1100～1200℃。
(三)拉坯
当中间包开浇80～110秒后开始拉坯，在2～4min内，拉速从0.3m/min一直提高到目标拉速0.7～1.0m/min，达到目标拉速后，保证恒拉速拉坯。结晶器冷却水控制为：结晶器宽面水量1800L/min～2200L/min，一般2000L/min，结晶器窄面水量280L/min～320L/min，一般300L/min，二冷总水量740L/min～780L/min，一般760L/min，结晶器液面波动区间控制在±5mm。为了保证铸坯的质量，连铸最后8～10分钟需要缓慢降低拉速，拉速从目标拉速一直降低到0.2m/min。中包钢水剩余2～4吨时，连铸进行封顶操作。
(四)切割
铸坯采取火焰切割，切割长度为1500～3000mm，为防止铸坯冷却组织发生马氏体转变，要求红坯切割，切割时铸坯温度不低于700℃。
(五)铸坯退火
为防止铸坯冷却组织发生马氏体转变及消除铸坯应力，铸坯还发红时(一般铸坯温度650℃±50℃)送到退火炉退火，铸坯入退火炉时温度不低于300℃，退火温度760℃±30℃，保温4～6小时，出炉堆冷。
1Cr11MoV属于马氏体钢，其高温强度较低，凝固时收缩率较大，严重影响表面质量。因此，对于1Cr11MoV铸坯来讲，连铸容易产生纵裂，且铸坯切割后需及时退火，以防止铸坯应力释放产生裂纹。
本发明提供的1Cr11MoV马氏体不锈钢连铸技术，工艺过程的机理是这样的：
a、过热度控制
过热度高，纵裂发生率也高。由于中包温度过高，在结晶器中新生坯壳厚度较薄，高温强度变弱，铸坯坯壳在凝固收缩过程中容易被撕开，形成微裂纹。另外，因温度偏高，在结晶器中铸坯的整体收缩量变小，坯壳与结晶器之间的缝隙变小，保护渣流入产生困难，局部被堵塞，这样流入缝隙中的保护渣不均匀，引起传热不均匀，所形成的坯壳也不均匀，其薄弱处就易产生纵裂。生产过程中严格控制过热度为20～30℃。
b、拉速控制
裂纹与拉坯速度的波动量有很大关系。在大生产中，生产节奏、钢水温度等许多因素都会导致拉坯速度变动。当拉速波动小于0.1m/min时，对纵裂基本无影响；当拉速波动大于0.1m/min时，随拉速波动量的增大，纵裂指数直线上升。因此，铸机拉坯速度的稳定对减少板坯纵裂有很大的意义。生产中，在控制钢水温度的基础上，保证连铸恒拉速。
c、结晶器液面波动控制
连铸操作中拉速升、降幅度过大造成液面波动大，破坏了钢液在结晶器里的流场和保护渣合理的三层结构，对裂纹的发生率有极大的影响。另外，无论是升速，还是降速，都是一个不稳定的状态，增加了裂纹发生的几率。如果液面波动区间由±5mm增加到±20mm时，纵裂纹指数从0增加到2.0，因此，结晶器液面波动区间控制在±5mm之内。
d、冷却制度控制
结晶器的冷却强度大小，对初生坯壳的生长有着重要影响。如冷却强度过大，使初生坯壳生长过快，在凝固收缩过程中易诱发裂纹，如冷却强度过小，会造成坯壳厚度过薄，易引起漏钢的发生。1Cr11MoV钢属于裂纹敏感性强的钢种，对裂纹敏感性强的钢种在保证一定坯壳厚度的情况下，宜采用弱冷。因此结晶器冷却水控制为：结晶器宽面水量2000L/min，结晶器窄面水量300L/min，二冷总水量760L/min。
e、铸坯切割、退火控制
为防止铸坯冷却组织发生马氏体转变及消除铸坯应力，铸坯发红时需送到退火炉退火，铸坯入退火炉时温度大于300℃，退火温度740～760℃，保温4～6小时，出炉堆冷。
本1Cr11MoV汽轮机叶片用耐热不锈钢的连铸方法，克服了1Cr11MoV钢中碳含量处于铸坯纵裂最敏感区域，连铸困难的技术关键，铸出的连铸坯经退火后，没有纵裂纹，综合成材率提高到87％，降低了生产成本。
具体实施方式
下面结合实施例详细说明1Cr11MoV汽轮机叶片用耐热不锈钢的连铸方法的具体实施方式，但本1Cr11MoV汽轮机叶片用耐热不锈钢的连铸方法的具体实施方式不局限于下述的实施例。
铸坯外形尺寸长2500mm，宽1015mm，厚度160mm。
(一)大包开浇
大包钢水重量45吨，温度15650℃，钢水化学成分的质量百分配比为：
C：0.14％ Si：0.34％ Mn：0.42％ P：0.032％ S：0.005％
Cr：10.55％ Ni：0.18％ V：0.34％ Mo：0.62，其余为Fe与不可避免的杂质。
装有钢水的大包在连铸叉臂上镇静8min后，大包通过长水口导入中间包中，长水口与大包连接处采取氩气密封。
(二)中间包开浇
中间包烘烤温度1150℃，中间包钢水温度控制1529℃，控制过热度为20～30℃，当中间包钢水达12吨时，中间包钢水通过浸入式水口导入结晶器中，浸入式水口烘烤温度1180℃。
(三)拉坯
当中间包开浇96秒后开始拉坯，在拉坯4min后，拉速从0.3m/min一直提高到目标拉速0.85m/min，并在0.85m/min恒拉速拉坯。结晶器冷却水控制为：结晶器宽面水量2000L/min，结晶器窄面水量300L/min，二冷总水量760L/min，结晶器液面波动区间控制在±3mm。连铸最后8分钟缓慢降低拉速，拉速从0.85m/min一直降低到0.25m/min，中包钢水剩余3.5吨时，连铸进行了封顶操作。
(四)切割
铸坯采取火焰切割，切割长度为2500mm，为防止铸坯冷却组织发生马氏体转变，要求红坯切割，切割时铸坯温度测量值为760℃。
(五)铸坯退火
铸坯切割后，铸坯还发红时送到退火炉退火，铸坯入退火炉时温度350℃，退火温度760℃，保温6小时，出炉堆冷。
Claims (2)
1.一种汽轮机叶片用耐热不锈钢的连铸方法，它包括下述依次的步骤：
(一)大包开浇
大包钢水的温度为1560℃～1570℃，钢水化学成分的质量百分配比为：
C：0.11％～0.18％ Si 0.25％～0.50％ Mn 0.30％～0.60％
0＜P≤0.035％ 0＜S≤0.030％ Cr：10.0％～11.5％
0≤Ni≤0.6％ V：0.25％～0.40％ Mo：0.50％～0.70％，
其余为Fe与不可避免的杂质；
装有钢水的大包在连铸叉臂上镇静8～10min后，大包通过长水口导入中间包中，中间包烘烤温度1000～1200℃，长水口与大包连接处采取氩气密封；
(二)中间包开浇
中间包钢水温度控制1520～1540℃，严格控制过热度为20～30℃，当中间包钢水达12吨时，中间包钢水通过浸入式水口导入结晶器中，浸入式水口烘烤温度1100～1200℃；
(三)拉坯
当中间包开浇80～110秒后开始拉坯，在2～4min内，拉速从0.3m/min一直提高到目标拉速0.7～1.0m/min，达到目标拉速后，保证恒拉速拉坯；结晶器冷却水控制为：结晶器宽面水量1800L/min～2200L/min，结晶器窄面水量280L/min～320L/min，二冷总水量740L/min～780L/min，结晶器液面波动区间控制在±5mm；为了保证铸坯的质量，连铸最后8～10分钟需要缓慢降低拉速，拉速从目标拉速一直降低到0.2m/min；中包钢水剩余2～4吨时，连铸进行封顶操作；
(四)切割
铸坯采取火焰切割，切割长度为1500～3000mm，切割时铸坯温度不低于700℃；
(五)铸坯退火
铸坯还发红时将铸坯送到退火炉退火，铸坯入退火炉时温度不低于300℃，退火温度760℃±30℃，保温4～6小时，出炉堆冷。
2.根据权利要求1所述的汽轮机叶片用耐热不锈钢的连铸方法，其特征是：在步骤(三)拉坯时，结晶器宽面水量2000L/min，结晶器窄面水量300L/min，二冷总水量760L/min。
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