CN104213041B - 汽轮机叶片用耐磨损钢及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种汽轮机叶片用耐磨损钢及其生产工艺，其化学成分的质量百分比为：C：0.19‑0.51%，Si：0.09‑0.11%，Mn：0.83‑0.85%，Ni：0.45‑0.50%，Cr:1.7‑1.9%，Mo:0.11‑0.13%，V：4.26‑4.28%，Nb：0.01‑0.03%，Cu:0.03‑0.05%，0.05%≤Al+Ti ≤0.18%，Pm：0.044‑0.052%，Lu：0.004‑0.008%，Dy：0.08‑0.10%，P：≤0.050%，S：≤0.030%，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明耐磨钢板布氏硬度大于550HB，夏比纵向冲击功可达120J，具有极佳的力学性能，这保证了钢板在恶劣工况下仍具有优异的耐磨性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽轮机叶片材料及其生产工艺，具体的说是一种汽轮机叶片用耐磨损钢及其生产工艺。
背景技术
汽轮机是将蒸汽的能量转换成为机械功的旋转式动力机械，又称蒸汽透平。主要用作发电用的原动机，也可直接驱动各种泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨等，还可以利用汽轮机的排汽或中间抽汽，满足生产和生活上的供热需要。汽轮机主要应用于电力工业、船舶工业、水泥、化工、石油、冶金、重型机械等领域。
汽轮机是一种旋转式的流体动力机械，它直接起着将蒸汽或燃气的热能转变为机械能的作用，而叶片是汽轮机的“心脏”，是汽轮机中极为主要的零件。汽轮机中的叶片不仅数量多，而且形状复杂，加工要求严格。叶片的加工工作量很大，约占汽轮机、燃气轮机总加工量的四分之一到三分之一。叶片的加工质量直接影响到机组的运行效率和可靠行，而叶片的质量和寿命与叶片的加工方式有着密切的关系。所以，叶片的加工方式对汽轮机的工作质量及生产经济性有很大的影响。随着科学技术的发展，叶片的加工手段也是日新月异，先进的加工技术正在广泛采用。要满足不断提高的使用性能需求仅仅依靠新型叶片材料的应用仍然很难满足，必须将各种热处理技术应用到汽轮机叶片的制造当中才能达到对叶片具高效率、高精度和高寿命的要求。
发明内容
针对本发明所要解决的技术问题是，提供一种汽轮机叶片用耐磨损钢及其生产工艺，在添加少量合金元素基础上实现高强度、高硬度和较佳韧性的匹配，以利于此类钢材在汽轮机叶片上广泛应用，尤其适合在恶劣工况下汽轮机的正常正常工作。
本发明解决以上技术问题的技术方案是：提供一种汽轮机叶片用耐磨损钢，其化学成分的质量百分比为：C：0.19-0.51%，Si：0.09-0.11%，Mn：0.83-0.85%，Ni：0.45-0.50%，Cr:1.7-1.9%，Mo:0.11-0.13%，V：4.26-4.28%，Nb：0.01-0.03%，Cu:0.03-0.05%，0.05%≤Al+Ti ≤0.18%，Pm ：0.044-0.052%，Lu：0.004-0.008%，Dy：0.08-0.10%，P：≤0.050%，S：≤0.030%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明进一步限定的技术方案是：前述的汽轮机叶片用耐磨损钢，其化学成分的质量百分比为：C：0.31%，Si：0.10%，Mn：0.84%，Ni：0.46%，Cr:1.8%，Mo:0.12%，V：4.27%，Nb：0.02%，Cu:0.04%，Al：0.06%，Ti：0.07%，Pm：0.046%，Lu：0.006%，Dy：0.09%，P：0.045%，S：0.025%，余量为Fe和不可避免的杂质。
前述的汽轮机叶片用耐磨损钢，其化学成分的质量百分比为：C：0.19%，Si：0.09%，Mn：0.83%，Ni：0.45%，Cr:1.7%，Mo:0.11%，V：4.26%，Nb：0.01%，Cu:0.03%，Al：0.05%，Ti：0.10%，Pm：0.044%，Lu：0.004%，Dy：0.08%，P：0.050%，S：0.030%，余量为Fe和不可避免的杂质。
前述的汽轮机叶片用耐磨损钢，其化学成分的质量百分比为：C：0.51%，Si：0.11%，Mn：0.85%，Ni：0.50%，Cr:1.9%，Mo:0.13%，V：4.28%，Nb：0.03%，Cu: 0.05%，Al：0.08%，Ti：0.04%，Pm：0.052%，Lu：0.008%，Dy：0.10%，P：0.025%，S：0.020%，余量为Fe和不可避免的杂质。
前述的汽轮机叶片用耐磨损钢的生产工艺，依次包括：转炉或电炉冶炼、炉外精炼、铸造、加热、轧制、冷却、淬火和回火步骤；
在加热步骤中，加热温度小于1300℃；
在轧制步骤中，开轧温度小于1250℃；
在冷却步骤中，先在720-760℃保温14-16分钟，然后炉冷至250-260℃后保温8-10分钟，最后冷却至室温；
所述回火工序：回火温度700-710℃，到温后保温13-15min，然后空冷至室温.
前述的汽轮机叶片用耐磨损钢的生产工艺，在加热步骤中，加热温度设定为1250℃；在轧制步骤中，开轧温度设定为1200℃；在冷却步骤中，先在720℃保温16分钟，然后炉冷至250℃后保温8分钟，最后冷却至室温；所述回火工序：回火温度700℃，到温后保温15min，然后空冷至室温。
前述的汽轮机叶片用耐磨损钢的生产工艺，在加热步骤中，加热温度设定为1280℃；在轧制步骤中，开轧温度设定为1200℃；在冷却步骤中，先在750℃保温15分钟，然后炉冷至255℃后保温9分钟，最后冷却至室温；所述回火工序：回火温度705℃，到温后保温14min，然后空冷至室温。
前述的汽轮机叶片用耐磨损钢的生产工艺，在加热步骤中，加热温度设定为1200℃；在轧制步骤中，开轧温度设定为1150℃；在冷却步骤中，先在760℃保温14分钟，然后炉冷至260℃后保温8分钟，最后冷却至室温；所述回火工序：回火温度710℃，到温后保温13min，然后空冷至室温。
本发明的优点是：
本发明的成分中由于Cr的含量（1.7-1.9%）较高，铬元素会导致碳及合金元素的严重偏析，叶片会出现共晶碳化物，从而降低叶片的冲击韧度；本发明通过加入稀土元素，可有效减弱叶片钢材中的合金元素偏析现象，可大幅度提高叶片的抗冲击磨损性能。
本发明的耐磨钢板具有高的强度、硬度及良好的冲击韧性等，可以进行切割、弯曲等机械加工，具有很强的适用性。本发明耐磨钢板布氏硬度大于550HB，夏比纵向冲击功可达120J，具有极佳的力学性能，这保证了钢板在恶劣工况下仍具有优异的耐磨性能。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种汽轮机叶片用耐磨损钢，其化学成分的质量百分比为：C：0.31%，Si：0.10%，Mn：0.84%，Ni：0.46%，Cr:1.8%，Mo:0.12%，V：4.27%，Nb：0.02%，Cu:0.04%，Al：0.06%，Ti：0.07%，Pm：0.046%，Lu：0.006%，Dy：0.09%，P：0.045%，S：0.025%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例的汽轮机叶片用耐磨损钢的生产工艺，依次包括：转炉或电炉冶炼、炉外精炼、铸造、加热、轧制、冷却、淬火和回火步骤；
在加热步骤中，加热温度设定为1280℃；在轧制步骤中，开轧温度设定为1200℃；在冷却步骤中，先在750℃保温15分钟，然后炉冷至255℃后保温9分钟，最后冷却至室温；所述回火工序：回火温度705℃，到温后保温14min，然后空冷至室温。
本发明汽轮机叶片的主要性能如下表所示：
表1：
以上工序中：锻造、叶片机械加工、理化检验、超声波探伤和清洁包装都使用现有常用工艺。
实施例2
本实施例提供一种汽轮机叶片用耐磨损钢，其化学成分的质量百分比为C：0.19%，Si：0.09%，Mn：0.83%，Ni：0.45%，Cr:1.7%，Mo:0.11%，V：4.26%，Nb：0.01%，Cu:0.03%，Al：0.05%，Ti：0.10%，Pm：0.044%，Lu：0.004%，Dy：0.08%，P：0.050%，S：0.030%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例的汽轮机叶片用耐磨损钢的生产工艺，依次包括：转炉或电炉冶炼、炉外精炼、铸造、加热、轧制、冷却、淬火和回火步骤；
在加热步骤中，加热温度设定为1250℃；在轧制步骤中，开轧温度设定为1200℃；在冷却步骤中，先在720℃保温16分钟，然后炉冷至250℃后保温8分钟，最后冷却至室温；所述回火工序：回火温度700℃，到温后保温15min，然后空冷至室温。
本发明汽轮机叶片的主要性能如下表所示：
表2：
以上工序中：锻造、叶片机械加工、理化检验、超声波探伤和清洁包装都使用现有常用工艺。
实施例3
本实施例提供一种汽轮机叶片用耐磨损钢，其化学成分的质量百分比为：C：0.51%，Si：0.11%，Mn：0.85%，Ni：0.50%，Cr:1.9%，Mo:0.13%，V：4.28%，Nb：0.03%，Cu: 0.05%，Al：0.08%，Ti：0.04%，Pm：0.052%，Lu：0.008%，Dy：0.10%，P：0.025%，S：0.020%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例的汽轮机叶片用耐磨损钢的生产工艺，依次包括：转炉或电炉冶炼、炉外精炼、铸造、加热、轧制、冷却、淬火和回火步骤；
在加热步骤中，加热温度设定为1200℃；在轧制步骤中，开轧温度设定为1150℃；在冷却步骤中，先在760℃保温14分钟，然后炉冷至260℃后保温8分钟，最后冷却至室温；所述回火工序：回火温度710℃，到温后保温13min，然后空冷至室温。
本发明汽轮机叶片的主要性能如下表所示：
表3：
以上工序中：锻造、叶片机械加工、理化检验、超声波探伤和清洁包装都使用现有常用工艺。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (7)
1.汽轮机叶片用耐磨损钢，其特征在于：其化学成分的质量百分比为：C：0.19-0.51%，Si：0.09-0.11%，Mn：0.83-0.85%，Ni：0.45-0.50%，Cr:1.7-1.9%，Mo:0.11-0.13%，V：4.26-4.28%，Nb：0.01-0.03%，Cu:0.03-0.05%，0.05%≤Al+Ti ≤0.18%，Pm：0.044-0.052%，Lu：0.004-0.008%，Dy：0.08-0.10%，P：≤0.050%，S：≤0.030%，余量为Fe和不可避免的杂质；
由以上组分构成的耐磨损钢生产工艺依次包括：转炉或电炉冶炼、炉外精炼、铸造、加热、轧制、冷却、淬火和回火步骤；其特征在于：
在加热步骤中，加热温度小于1300℃；
在轧制步骤中，开轧温度小于1250℃；
在冷却步骤中，先在720-760℃保温14-16分钟，然后炉冷至250-260℃后保温8-10分钟，最后冷却至室温；
所述回火工序：回火温度700-710℃，到温后保温13-15min，然后空冷至室温。
2.如权利要求1所述的汽轮机叶片用耐磨损钢，其特征在于：其化学成分的质量百分比为：C：0.31%，Si：0.10%，Mn：0.84%，Ni：0.46%，Cr:1.8%，Mo:0.12%，V：4.27%，Nb：0.02%，Cu:0.04%，Al：0.06%，Ti：0.07%，Pm：0.046%，Lu：0.006%，Dy：0.09%，P：0.045%，S：0.025%，余量为Fe和不可避免的杂质。
3.如权利要求1所述的汽轮机叶片用耐磨损钢，其特征在于：其化学成分的质量百分比为：C：0.19%，Si：0.09%，Mn：0.83%，Ni：0.45%，Cr:1.7%，Mo:0.11%，V：4.26%，Nb：0.01%，Cu:0.03%，Al：0.05%，Ti：0.10%，Pm：0.044%，Lu：0.004%，Dy：0.08%，P：0.050%，S：0.030%，余量为Fe和不可避免的杂质。
4.如权利要求1所述的汽轮机叶片用耐磨损钢，其特征在于：其化学成分的质量百分比为：C：0.51%，Si：0.11%，Mn：0.85%，Ni：0.50%，Cr:1.9%，Mo:0.13%，V：4.28%，Nb：0.03%，Cu:0.05%，Al：0.08%，Ti：0.04%，Pm：0.052%，Lu：0.008%，Dy：0.10%，P：0.025%，S：0.020%，余量为Fe和不可避免的杂质。
5.如权利要求1所述的汽轮机叶片用耐磨损钢，其特征在于：
在加热步骤中，加热温度设定为1250℃；
在轧制步骤中，开轧温度设定为1200℃；
在冷却步骤中，先在720℃保温16分钟，然后炉冷至250℃后保温8分钟，最后冷却至室温；
所述回火工序：回火温度700℃，到温后保温15min，然后空冷至室温。
6.如权利要求1所述的汽轮机叶片用耐磨损钢，其特征在于：
在加热步骤中，加热温度设定为1280℃；
在轧制步骤中，开轧温度设定为1200℃；
在冷却步骤中，先在750℃保温15分钟，然后炉冷至255℃后保温9分钟，最后冷却至室温；
所述回火工序：回火温度705℃，到温后保温14min，然后空冷至室温。
7.如权利要求1所述的汽轮机叶片用耐磨损钢，其特征在于：
在加热步骤中，加热温度设定为1200℃；
在轧制步骤中，开轧温度设定为1150℃；
在冷却步骤中，先在760℃保温14分钟，然后炉冷至260℃后保温8分钟，最后冷却至室温；
所述回火工序：回火温度710℃，到温后保温13min，然后空冷至室温。
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