CN105296881A - 一种大型燃汽轮机透平盘用不锈耐热钢及其锻件的制造方法 - Google Patents
一种大型燃汽轮机透平盘用不锈耐热钢及其锻件的制造方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种大型燃汽轮机透平盘用不锈耐热钢及其锻件的制造方法，所述耐热钢包含按质量百分比计的如下组分：C0.10～0.14；Mn0.35～0.55；Cr10.20～10.80；Ni0.70～0.85；Mo0.90～1.10；V0.10～0.30；N0.035～0.065；W0.90～1.10；Nb0.030～0.070，余量为铁和杂质。所述锻件的制造方法为：电炉冶炼、电渣冶炼、锻造、退火、锻件热处理、机加工、性能检测、成品。采用本发明合金成分设计，制造的锻件本体取样测试，性能指标良好；按GB/T6402超声波检测方法检验锻件轴向和径向，质量等级均达到3级以上。
Description
技术领域
本发明涉及冶金材料的马氏体耐热不锈钢领域。具体地讲是关于一种成分性能要求非常高的大型燃汽轮机透平盘用不锈耐热钢及其锻件的制造方法。
背景技术
目前我国电力来源主要依赖燃煤发电，尽管逐步应用超超临界燃煤发电机组提高火电行业的能效和环保水平，从源头上降低烟气污染物和二氧化碳排放，努力做到节能减排，但随着全球范围内的能源与动力需求以及环境保护等要求的变化，我国装机容量达到12亿KW的今天，寻求新的发电方式，采用燃气轮机发电技术来解决能源、经济和环保之间矛盾已是势在必行。燃气轮机发电站具有以下特点：(1)高效率低能耗。当前燃气—-蒸汽联合循环燃气机电站的热效率一般在45％左右，最高可达到50％以上，不久的将来有可能达到或超过60％，这是任何蒸汽轮机发电站难以达到的。(2)优越的高峰性能。燃气轮机的启动与停机方便、迅速、接载负荷时间短，它不仅能灵活承担基本负荷，且具有优越的调峰性能。(3)适应环境保护要求，对环境污染少。燃气轮机发电站的燃料为燃料油(柴油、重油)、天然气或工业伴生气(焦炉煤气等)，由于燃烧完全，其燃烧生成排放物对环境影响较少。(4)相对燃煤的蒸汽轮机发电站，在相同容量下，燃气轮机电厂的建设周期短、占地面积小、用水量少、单位投资少、发挥效益快。除了发电领域以外，燃气轮机在航空、航海、陆用动力方面也发挥着重要作用。
燃气轮机所涉及材料主要集中在压气机、燃烧室和透平三大部件上，透平的作用是把燃烧室中产生的高温高压气体的能量转换为机械能，一般透平的进口气体温度都在1000℃以上。透平轮盘是大型燃气机中最关键的零件之一，它不仅要承受高温且应具有一定的强度和韧性，与航空发动机不同，这些轮盘的直径和截面厚度都很大，不可能选用合金含量高、成本高的镍基高温合金，如A-286等铁镍基高温合金及Wasplloy738等镍基高温合金。基于这些原因，大型燃气机轮盘一般选用能耐较高温度的不锈耐热钢，并辅以结构上的外加冷却条件设计，来制成透平轮盘。
用于制作燃气轮机透平轮盘的不锈耐热钢期望耐热温度越高越好，一般选用能耐600℃使用温度的12Cr-Mo-V、12Cr-W-Mo-V-Nb-N类的马氏体不锈钢。根据小型燃气轮机透平盘(<Φ1000mm)和镍基高温合金燃机轮盘的开发基础上，结合大型燃汽轮机用透平盘的结构设计和使用要求，本发明选用12Cr-W-Mo-V-Nb-N类的马氏体不锈耐热钢来制作大型燃汽轮机用透平盘锻件。采用W、Mo、V、Nb、N元素强化的12％Cr马氏体钢具有良好的强韧性、疲劳性能、高温性能以及加工性能等，已广泛用作蒸汽温度为593℃及以上温度的高温转动零部件，如汽轮机转子、叶片等，并在此基础上不断的改进、试验，开发可以用到620℃的马氏体耐热钢，这些材料具有良好的高温性能和使用性能，其主要合金成分可以作为本发明材料的技术基础。表1为国内外与本发明相近的12％Cr马氏体耐热钢的专利、最新研究成果及产品牌号化学成分，表2为现有合金热处理后的性能。
表1.12Cr-W-Mo-V-Nb-N类的马氏体不锈耐热钢的专利、最新研究成果及产品牌号
备注：元素有≤的成分要求，是指这些元素是残余有害元素，是原料和冶炼过程中不可避免的，希望越低越好。
表2.12Cr-W-Mo-V-Nb-N类的马氏体不锈耐热钢热处理后的性能
| 序号 | 材料牌号 | Rp0.2(MPa) | Rm(MPa) | A(％) | Z(％) | Akv(J) | 备注 |
| 1 | 1Cr11MoNiW1VNbN | ≥760 | ≥930 | ≥14 | ≥32 | ≥20 | 棒材取样热处理后测试 |
表1所列的12Cr-W-Mo-V-Nb-N类马氏体不锈耐热钢，主要用于超超临界蒸汽轮机机组，用作汽轮机的高中压内缸、高压喷嘴室、高中压阀门、高中压第1级叶片等，材料的使用的使用温度与本发明的轮盘要求相近，但材料的使用环境、性能要求及产品的尺寸规格均达不到目前大型锻件的使用要求。
发明内容
本发明的目的是在超超临界蒸汽轮机用钢的技术基础上，提出一种成分性能要求非常高的大型燃汽轮机透平盘用不锈耐热钢及其锻件的制造方法。
一种大型燃汽轮机透平盘用不锈耐热钢，其包含按质量百分比计的如下组分：C0.10～0.14％；Mn0.35～0.55％；Cr10.20～10.80％；Ni0.70～0.85％；Mo0.90～1.10％；V0.10～0.30％；N0.035～0.065％；W0.90～1.10％；Nb0.030～0.070％，余量为铁和不可避免的残余元素，其中，所述杂质的元素的质量百分比分别为Si≤0.15％；P≤0.010％；Al≤0.010％；S≤0.005％；Sb≤0.003％；Sn≤0.005％；As≤0.005％；O≤0.0035％；H≤0.00015％。
作为优选方案，所述残余元素满足如下条件：
J＝(WSi+WMn)*(WP+WSn)*104<70，其中，WSi、WMn、WP、WSn分别为相应元素的质量百分比。
一种利用本发明所述的不锈耐热钢制造锻件的方法，其包括如下步骤：电炉冶炼、电渣冶炼、锻造、退火、锻件热处理、机加工、性能检测、成品。
作为优选方案，所述电炉冶炼包括如下操作：
选用低S、P、As、Sb、Sn的含量的废钢或生铁，装入EAF电炉中熔炼，氧化法除P和Si，当钢中P≤0.003％后加入铬铁等合金料，溶清后取样分析，待Si≤0.15wt％、P≤0.005wt％，拉渣出第一炉钢液；
将所述第一炉钢液转移至AOD炉中，添加高碳铬铁、镍、钼铁或钨铁的合金料，先脱碳至碳含量为0.07～0.10wt％；再脱氧至氧含量为0.008wt％；控制还原Si≤0.10％；控制还原渣的碱度达到渣色为绿色后，取样分析成分，吹N至N含量不高于0.045wt％，得到第二炉钢液；
将所述第二炉钢液转入LF炉中微调合金成分至要求，造渣调整渣的碱度为白色，控制S≤0.002wt％，Si≤0.15wt％，P≤0.008wt％，得到第三炉钢液；
将所述第三炉钢液转入VD炉中，抽真空至66.7Pa时，在Ar气氛中搅拌下保持抽气不少于20min，控制H、O成分，测温取样分析成分；分析H≤0.00015wt％、N达到0.045-0.055wt％，在温度≥1570℃下得到第四炉钢液；
将所述第四炉钢液在保护渣和Ar气氛保护下浇注成电极，模冷16～22h后，将电极脱模，加热至热680～720℃，保温45～50小时后，以30～50℃/h的降温速率进行缓冷，所述保护渣为SiO2、Al2O3、CaO、Na2O按重量比为50:20:25:5复配的混合物。
作为优选方案，所述电渣重熔冶炼包括如下操作：
将退火后的电极投入CaF2-Al2O3-MgO的三元渣系中，控制熔速为10～14kg/min，得到电渣锭；
将所述电渣锭进行模冷4.0～4.8h，脱模后加热至680～720℃，保温45-50小时进行退火，退火结束后缓冷。
作为优选方案，所述锻造包括如下操作：
将退火后的电渣锭加热至1150～1190℃，保温8～14小时后锻造开坯；先将所述电渣锭锻造加工成Φ900mm棒材，再将所述棒材加热到1140～1180℃保温5～10h进行轮盘坯料加工，将所述轮盘坯料加工至600mm的高度后，回炉加热至1120～1150℃，保温2～6h后，盖上保温棉保温锻造，控制开锻温度不低于1100℃，停锻温度不低于900℃，一火锻成φ2050×190×520mm锻坯；
将所述锻坯加热到860～900℃保温14～20h，缓冷到680～740℃保温35～50h，再缓冷到室温后，重新加热到670～720℃保温25～40h后以30～50℃/h的降温速率进行缓冷。
作为优选方案，所述退火是将锻坯加热至860～900℃保温14～20小时，缓冷到680～740℃保温35～50h，再缓冷到室温后，重新加热到670～720℃保温25～40h后30～50℃/h的降温速率进行缓冷。
作为优选方案，所述锻件的热处理工艺包括如下操作：
将退火后的锻坯机加工成锻件后，将锻件所述加热到1000～1100℃保温10～20小时后，在大型淬火介质水槽、充分搅拌循环、保证水温低于40℃条件下，10～30分钟内反复3～6次淬火，出水后在550～600℃保温15～20h，空冷到室温后，再加热至630～680℃保温15～20h，空冷，进行回火处理，得到锻件，其中，所述的大型淬火介质水槽的规格为20*15*3米。
作为优选方案，所述的性能检测的方法是将热处理后的锻件表面进行机加工后进行探伤检测和取样，所述探伤检测按照GB/T6402的相关规定进行。
作为进一步优选方案，所述CaF2-Al2O3-MgO的三元渣系，CaF2、Al2O3、MgO的重量比为(60～70)：(25～35)：(1～10)。
采用本发明合金成分设计，制造的锻件本体取样测试，性能指标为:Rm≤1100Mpa，RP0.2:800～900Mpa，A≥14％，Z≥40％，AKv≥30J；按GB/T6402超声波检测方法检验锻件轴向和径向，质量等级均达到3级以上。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述，但本发明的保护范围不仅局限于实施例。
实施例1
参照表1设计好合金成分，选用S、P、Sn、Sb、As、Cu含量少的合金原料，亦可使用这些残余元素较少的高炉纯铁；在EAF电炉熔炼原料，当钢中P≤0.003％后加入高Cr、Ni、Mo等含量的合金料。熔清后取样分析Si:0.10％、P:0.005％，拉清还原渣，确保无渣钢水进入AOD，出钢温度测试为1680℃；无渣钢水进入AOD后，测温吹氧脱碳，当T≥1680℃时加入合金料；根据吹氧量还原剂加入量并进行还原，终点碳控制0.08％；采用Al、Si复合脱氧，控制还原Si为0.08％；控制还原渣碱度，若渣色为绿色或白色，直接拉渣，拉渣充分彻底；出钢前吹N至0.045％；钢包吊到LF炉位，通电升温，调整渣碱度；测温取样，根据分析结果微调成分，适当造渣；控制S：0.002％，Si：0.10％，P：0.008％；向VD吊包前分析N，吊包温度：1680℃；钢包进入VD炉抽真空，当真空度为66.7Pa时，在Ar搅拌下抽气25min；退泵，测温取样分析(包括N)；根据分析结果吹氮至480ppm吊包浇铸，吊包温度为1570℃；在BN-45(SiO2:Al2O3:CaO:Na2O＝50:20:25:5，重量比)保护渣和氩气保护下浇注Φ970mm电极，模冷18小时后进退火炉退火；电极退火为690℃，保温48小时，缓冷。电极表面剥皮精整后电渣重熔；Ar气保护下，于CaF2-Al2O3-MgO的三元渣系中进行重熔，在CaF2-Al2O3-MgO的三元渣系中，CaF2、Al2O3、MgO的重量比为60：35：5，控制熔速：11Kg/min，制成Φ1200mm电渣锭；模冷6.0小时后脱模退火，退火温度690℃，保温48小时，缓冷。电渣锭先加热1180±10℃，保温10小时后锻造开坯锻成棒材；然后将锻棒加热1160±10℃，保温6小时进行轮盘坯料加工；轮盘坯料锻至600mm高度，回炉加热1130±10℃，保温4小时，盖上保温棉，一火锻成φ2050×190×520mm锻坯，热装退火；退火工艺870℃保温18小时，缓冷到700℃保温45小时，再缓冷到室温后，重新加热到680℃保温36小时后缓冷。锻件退火精机加工后进行整体热处理，轮盘锻件加热到1040℃保温18小时后，在大型淬火介质水槽、充分搅拌循环、保证水温低于40℃条件下，10-30分钟内反复4次淬火，确保锻件淬透且不产生裂纹等，出水后进入退火炉进行回火处理，工艺为570℃保温18小时空冷到室温后，在加热到650℃保温18h空冷。热处理后的锻件内外圈取样，锻件的成分、室温性能和高温性能测试结果见3、4、5中的实例1。按GB/T6402的有关规定进行探伤结果表明轴向探测，质量等级均达到4级；径向探测质量等级均达到3级。
实施例2
参照表1设计好合金成分，选用S、P、Sn、Sb、As、Cu含量少的合金原料，亦可使用这些残余元素较少的高炉纯铁；在EAF电炉熔炼原料，当钢中P≤0.003％后加入高Cr、Ni、Mo等合金料。熔清后取样分析Si:0.08％、P:0.004％，拉清还原渣，确保无渣钢水进入AOD，出钢温度测试为1680℃；无渣钢水进入AOD后，测温吹氧脱碳，当T≥1680℃时加入合金料；根据吹氧量还原剂加入量并进行还原，终点碳控制0.09％；采用Al、Si复合脱氧，控制还原Si为0.10％；控制还原渣碱度，若渣色为绿色或白色，直接拉渣，拉渣充分彻底；出钢前吹N至0.045％；钢包吊到LF炉位，通电升温，调整渣碱度；测温取样，根据分析结果微调成分，适当造渣；控制S：0.002％，Si：0.12％，P：0.008％；向VD吊包前分析N，吊包温度：1685℃；钢包进入VD炉抽真空，当真空度为66.7Pa时，在Ar搅拌下抽气30min；退泵，测温取样分析(包括N)；根据分析结果吹氮至450ppm吊包浇铸，吊包温度为1570℃；在BN-45(SiO2:Al2O3:CaO:Na2O＝50:20:25:5，重量比)保护渣和氩气保护下浇注Φ970mm电极，模冷20小时后进退火炉退火；电极退火为710℃，保温45小时，缓冷。电极表面剥皮精整后电渣重熔；Ar气保护下，于CaF2-Al2O3-MgO的三元渣系中进行重熔，在CaF2-Al2O3-MgO的三元渣系中，CaF2、Al2O3、MgO的重量比为70：25：5，控制熔速：13Kg/min，制成Φ1200mm电渣锭；模冷8.0小时后脱模退火，退火温度710℃，保温46小时，缓冷。电渣锭先加热1180±10℃，保温12小时后锻造开坯锻成棒材；然后锻棒加热1160±10℃，保温8小时进行轮盘坯料加工；轮盘坯料锻至600mm高度，回炉加热1130±10℃，保温5小时，盖上保温棉，一火锻成φ2050×190×520mm锻坯，热装退火；退火工艺880℃保温15小时，缓冷到720℃保温40小时，再缓冷到室温后，重新加热到690℃保温28小时后缓冷。锻件退火精机加工后进行整体热处理，轮盘锻件加热到1060℃保温15小时后，在大型淬火介质水槽、充分搅拌循环、保证水温低于40℃条件下，10～30分钟内反6次淬火，确保锻件淬透且不产生裂纹等，出水后进入退火炉进行回火处理，工艺为590℃保温16h空冷到室温后，在加热到670℃保温16小时空冷。热处理后的锻件内外圈取样，锻件的成分、室温性能和高温性能测试结果见3、4、5中的实例2。按GB/T6402的有关规定进行探伤结果表明轴向探测，质量等级均达到4级；径向探测质量等级均达到3级。
实施例3
参照表1设计好合金成分，选用S、P、Sn、Sb、As、Cu含量少的合金原料，亦可使用这些残余元素较少的高炉纯铁；在EAF电炉熔炼原料，当钢中P≤0.003％后加入高Cr、Ni、Mo等含量的合金料。熔清后取样分析Si:0.11％、P:0.004％，拉清还原渣，确保无渣钢水进入AOD，出钢温度测试为1690℃；无渣钢水进入AOD后，测温吹氧脱碳，当T≥1680℃时加入合金料；根据吹氧量还原剂加入量并进行还原，终点碳控制0.08％；采用Al、Si复合脱氧，控制还原Si为0.08％；控制还原渣碱度，若渣色为绿色或白色，直接拉渣，拉渣充分彻底；出钢前吹N至0.046％；钢包吊到LF炉位，通电升温，调整渣碱度；测温取样，根据分析结果微调成分，适当造渣；控制S：0.002％，Si：0.10％，P：0.008％；向VD吊包前分析N，吊包温度：1680℃；钢包进入VD炉抽真空，当真空度为66.7Pa时，在Ar搅拌下抽气30min；退泵，测温取样分析(包括N)；根据分析结果吹氮至470ppm吊包浇铸，吊包温度为1570℃；在BN-45(SiO2:Al2O3:CaO:Na2O＝50:20:25:5，重量比)保护渣和氩气保护下浇注Φ970mm电极，模冷20小时后进退火炉退火；电极退火为700℃，保温46小时，缓冷。电极表面剥皮精整后电渣重熔；Ar气保护下，于CaF2-Al2O3-MgO的三元渣系中进行重熔，在CaF2-Al2O3-MgO的三元渣系中，CaF2、Al2O3、MgO的重量比为62：30：8，控制熔速：12Kg/min，制成Φ1200mm电渣锭；模冷7.0小时后脱模退火，退火温度700℃，保温45小时，缓冷。电渣锭先加热1180±10℃，保温12小时后锻造开坯锻成棒材；然后将锻棒加热1160±10℃，保温8小时进行轮盘坯料加工；轮盘坯料锻至600mm高度，回炉加热1130±10℃，保温5小时，盖上保温棉，一火锻成φ2050×190×520mm锻坯，热装退火；退火工艺880℃保温16小时，缓冷到720℃保温42小时，再缓冷到室温后，重新加热到700℃保温30小时后缓冷。锻件退火精机加工后进行整体热处理，轮盘锻件加热到1050℃保温18小时后，在大型淬火介质水槽、充分搅拌循环、保证水温低于40℃条件下，10-30分钟内反复3次淬火，确保锻件淬透且不产生裂纹等，出水后进入退火炉进行回火处理，工艺为580℃保温16小时空冷到室温后，在加热到660℃保温16h空冷。热处理后的锻件内外圈取样，锻件的成分、室温性能和高温性能测试结果见3、4、5中的实例3。按GB/T6402的有关规定进行探伤结果表明轴向探测，质量等级均达到4级；径向探测质量等级均达到3级。
实施例4
参照表1设计好合金成分，选用S、P、Sn、Sb、As、Cu含量少的合金原料，亦可使用这些残余元素较少的高炉纯铁；在EAF电炉熔炼原料，当钢中P≤0.003％后加入高Cr、Ni、Mo等合金料。熔清后取样分析Si:0.09％、P:0.004％，拉清还原渣，确保无渣钢水进入AOD，出钢温度测试为1685℃；无渣钢水进入AOD后，测温吹氧脱碳，当T≥1680℃时加入合金料；根据吹氧量还原剂加入量并进行还原，终点碳控制0.085％；采用Al、Si复合脱氧，控制还原Si为0.11％；控制还原渣碱度，若渣色为绿色或白色，直接拉渣，拉渣充分彻底；出钢前吹N至0.045％；钢包吊到LF炉位，通电升温，调整渣碱度；测温取样，根据分析结果微调成分，适当造渣；控制S：0.002％，Si：0.11％，P：0.007％；向VD吊包前分析N，吊包温度：1690℃；钢包进入VD炉抽真空，当真空度为66.7Pa时，在Ar搅拌下抽气30min；退泵，测温取样分析(包括N)；根据分析结果吹氮至440ppm吊包浇铸，吊包温度为1580℃；在BN-45(SiO2:Al2O3:CaO:Na2O＝50:20:25:5，重量比)保护渣和氩气保护下浇注Φ970mm电极，模冷22小时后进退火炉退火；电极退火为680℃，保温50小时，缓冷。电极表面剥皮精整后电渣重熔；Ar气保护下，于CaF2-Al2O3-MgO的三元渣系中进行重熔，在CaF2-Al2O3-MgO的三元渣系中，CaF2、Al2O3、MgO的重量比为68：28：4，控制熔速：14Kg/min，制成Φ1200mm电渣锭；模冷7.0小时后脱模退火，退火温度720℃，保温45小时，缓冷。电渣锭先加热1180±10℃，保温13小时后锻造开坯锻成棒材；然后锻棒加热1160±10℃，保温10小时进行轮盘坯料加工；轮盘坯料锻至600mm高度，回炉加热1130±10℃，保温5小时，盖上保温棉，一火锻成φ2050×190×520mm锻坯，热装退火；退火工艺900℃保温14小时，缓冷到680℃保温50小时，再缓冷到室温后，重新加热到710℃保温26小时后缓冷。锻件退火精机加工后进行整体热处理，轮盘锻件加热到1100℃保温11小时后，在大型淬火介质水槽、充分搅拌循环、保证水温低于40℃条件下，10～30分钟内反复5次淬火，确保锻件淬透且不产生裂纹等，出水后进入退火炉进行回火处理，工艺为600℃保温15h空冷到室温后，在加热到680℃保温15小时空冷。热处理后的锻件内外圈取样，锻件的成分、室温性能和高温性能测试结果见3、4、5中的实例4。按GB/T6402的有关规定进行探伤结果表明轴向探测，质量等级均达到4级；径向探测质量等级均达到3级。
表3.本发明合金及锻件的化学成分分析结果
表4.本发明锻件整体热处理后的室温力学性能
表5.本发明锻件整体热处理后的高温力学性能
本发明合金成分设计后，选用优质的原材料，采用电炉(EAF+AOD+LF+VD)+电渣的熔炼方式冶炼合金，利用EAF+AOD炉祛除S、P、As等有害杂质和VD除气去杂质的功能，采用Al、Si复合脱氧，优化冶炼工艺技术，炼制备较纯净的合金电极(φ970mm)，电极成分见表3；再通过电渣重熔进一步祛除夹杂、纯净合金，冶炼出成分和组织均匀、结构致密的电渣锭(φ1200mm)；电渣锭采用多火次保温锻造技术锻成园饼锻坯(φ2050×190×520mm)，成分见表3；锻坯采用两段式退火工艺进行热处理退火后；退火后的锻坯机加工成所需的锻件，锻件探伤后多次反复淬水+回火进行整体热处理；精加工锻件到成品尺寸(Φ2000*Φ200*500mm)，并按要求取样测试性能，见表4、5；锻件按GB/T6402钢锻件超声波检测方法检验锻件的轴向和径向，质量等级均达到3级以上，满足使用性能要求。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
Claims (10)
1.一种大型燃汽轮机透平盘用不锈耐热钢，其特征在于，所述耐热钢包含按质量百分比计的如下组分：C0.10～0.14％；Mn0.35～0.55％；Cr10.20～10.80％；Ni0.70～0.85％；Mo0.90～1.10％；V0.10～0.30％；N0.035～0.065％；W0.90～1.10％；Nb0.030～0.070％，余量为铁和不可避免的残余元素，其中，所述杂质的元素的质量百分比分别为Si≤0.15％；P≤0.010％；Al≤0.010％；S≤0.005％；Sb≤0.003％；Sn≤0.005％；As≤0.005％；O≤0.0035％；H≤0.00015％。
2.如权利要求1所述的不锈耐热钢，其特征在于，所述残余元素满足如下条件：J＝(WSi+WMn)*(WP+WSn)*104<70，其中，WSi、WMn、WP、WSn分别为相应元素的质量百分比。
3.一种利用权利要求1所述的不锈耐热钢制造锻件的方法，其特征在于，包括如下步骤：电炉冶炼、电渣冶炼、锻造、退火、锻件热处理、机加工、性能检测、成品。
4.如权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述电炉冶炼包括如下操作：
选用低S、P、As、Sb、Sn的含量的废钢或生铁，装入EAF电炉中熔炼，氧化法除P和Si，当钢中P≤0.003％后加入铬铁等合金料，溶清后取样分析，待Si≤0.15wt％、P≤0.005wt％，拉渣出第一炉钢液；
将所述第一炉钢液转移至AOD炉中，添加高碳铬铁、镍、钼铁或钨铁的合金料，先脱碳至碳含量为0.07～0.10wt％；再脱氧至氧含量为0.008wt％；控制还原Si≤0.10％；控制还原渣的碱度达到渣色为绿色后，取样分析成分，吹N至N含量不高于0.045wt％，得到第二炉钢液；
将所述第二炉钢液转入LF炉中微调合金成分至要求，造渣调整渣的碱度为白色，控制S≤0.002wt％，Si≤0.15wt％，P≤0.008wt％，得到第三炉钢液；
将所述第三炉钢液转入VD炉中，抽真空至66.7Pa时，在Ar气氛中搅拌下保持抽气不少于20min，控制H、O成分，测温取样分析成分；分析H≤0.00015wt％、N达到0.045-0.055wt％，在温度≥1570℃下得到第四炉钢液；
将所述第四炉钢液在保护渣和Ar气氛保护下浇注成电极，模冷16～22h后，将电极脱模，加热至热680～720℃，保温45～50小时后，以30～50℃/h的降温速率进行缓冷，其中，所述保护渣为SiO2、Al2O3、CaO、Na2O按重量比为50:20:25:5复配的混合物。
5.如权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述电渣重熔冶炼包括如下操作：
将退火后的电极投入CaF2-Al2O3-MgO的三元渣系中，控制熔速为10～14kg/min，得到电渣锭；
将所述电渣锭进行模冷4.0～4.8h，脱模后加热至680～720℃，保温45-50小时进行退火，退火结束后缓冷。
6.如权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述锻造包括如下操作：
将退火后的电渣锭加热至1150～1190℃，保温8～14小时后锻造开坯；先将所述电渣锭锻造加工成Φ900mm棒材，再将所述棒材加热到1140～1180℃保温5～10h进行轮盘坯料加工，将所述轮盘坯料加工至600mm的高度后，回炉加热至1120～1150℃，保温2～6h后，盖上保温棉保温锻造，控制开锻温度不低于1100℃，停锻温度不低于900℃，一火锻成φ2050×190×520mm锻坯；
将所述锻坯加热到860～900℃保温14～20h，缓冷到680～740℃保温35～50h，再缓冷到室温后，重新加热到670～720℃保温25～40h后以30～50℃/h的降温速率进行缓冷。
7.如权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述退火是将锻坯加热至860～900℃保温14～20小时，缓冷到680～740℃保温35～50h，再缓冷到室温后，重新加热到670～720℃保温25～40h后30～50℃/h的降温速率进行缓冷。
8.如权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述锻件的热处理工艺包括如下操作：
将退火后的锻坯机加工成锻件后，将锻件所述加热到1000～1100℃保温10～20小时后，在大型淬火介质水槽、充分搅拌循环、保证水温低于40℃条件下，10～30分钟内反复3～6次淬火，出水后在550～600℃保温15～20h，空冷到室温后，再加热至630～680℃保温15～20h，空冷，进行回火处理，得到锻件，其中，所述的大型淬火介质水槽的规格为20*15*3米。
9.如权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述的性能检测的方法是将热处理后的锻件表面进行机加工后进行探伤检测和取样，所述探伤检测按照GB/T6402的相关规定进行。
10.如权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述CaF2-Al2O3-MgO的三元渣系，CaF2、Al2O3、MgO的重量比为(60～70)：(25～35)：(1～10)。
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Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105907927A (zh) * | 2016-06-23 | 2016-08-31 | 无锡新大力电机有限公司 | 一种发电机定子处理工艺 |
| CN106086322A (zh) * | 2016-06-23 | 2016-11-09 | 无锡新大力电机有限公司 | 一种发电机转子处理工艺 |
| CN106916919A (zh) * | 2017-04-20 | 2017-07-04 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | 控制不锈钢夹杂物的冶炼方法 |
| CN108330245A (zh) * | 2018-02-09 | 2018-07-27 | 南京理工大学 | 一种不锈钢的高纯净冶炼方法 |
| CN110565028A (zh) * | 2019-10-28 | 2019-12-13 | 河南中原特钢装备制造有限公司 | 含硫马氏体沉淀硬化不锈钢的冶炼方法 |
| CN111304520A (zh) * | 2020-03-30 | 2020-06-19 | 共享铸钢有限公司 | 一种电弧炉冶炼cb2材料的方法 |
| CN112442634A (zh) * | 2020-11-04 | 2021-03-05 | 中航卓越锻造（无锡）有限公司 | 一种高强高韧型大型马氏体不锈钢环锻件及其制造方法 |
| CN114635094A (zh) * | 2020-12-16 | 2022-06-17 | 宝武特种冶金有限公司 | 一种阀体用马氏体不锈钢及其制备方法 |
| CN115261730A (zh) * | 2022-08-12 | 2022-11-01 | 安徽富凯特材有限公司 | 一种炼镁还原罐用耐热不锈钢及其制备方法 |
| CN117660849A (zh) * | 2024-01-31 | 2024-03-08 | 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 | 一种控磷00Cr21Ni13Mn5N高氮奥氏体不锈钢及其生产方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101545076A (zh) * | 2008-03-25 | 2009-09-30 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种马氏体热强不锈钢及其制造方法 |
| CN101705362A (zh) * | 2009-11-26 | 2010-05-12 | 攀钢集团江油长城特殊钢有限公司 | 用于制备高纯度不锈钢的电渣重熔四元渣系 |
| CN102000954A (zh) * | 2010-11-23 | 2011-04-06 | 攀钢集团钢铁钒钛股份有限公司 | 一种连轧管机限动芯棒的制造方法 |
| CN102021490A (zh) * | 2010-10-13 | 2011-04-20 | 浙江大隆合金钢有限公司 | X12CrMoWVNbN10-1-1高温结构钢及其生产方法 |
| CN102477518A (zh) * | 2010-11-24 | 2012-05-30 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种汽轮机叶片用钢及其制造方法 |
| CN102605274A (zh) * | 2012-03-26 | 2012-07-25 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种汽轮机叶片用钢及其制造方法 |
-
2014
- 2014-07-31 CN CN201410373646.4A patent/CN105296881A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101545076A (zh) * | 2008-03-25 | 2009-09-30 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种马氏体热强不锈钢及其制造方法 |
| CN101705362A (zh) * | 2009-11-26 | 2010-05-12 | 攀钢集团江油长城特殊钢有限公司 | 用于制备高纯度不锈钢的电渣重熔四元渣系 |
| CN102021490A (zh) * | 2010-10-13 | 2011-04-20 | 浙江大隆合金钢有限公司 | X12CrMoWVNbN10-1-1高温结构钢及其生产方法 |
| CN102000954A (zh) * | 2010-11-23 | 2011-04-06 | 攀钢集团钢铁钒钛股份有限公司 | 一种连轧管机限动芯棒的制造方法 |
| CN102477518A (zh) * | 2010-11-24 | 2012-05-30 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种汽轮机叶片用钢及其制造方法 |
| CN102605274A (zh) * | 2012-03-26 | 2012-07-25 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种汽轮机叶片用钢及其制造方法 |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106086322A (zh) * | 2016-06-23 | 2016-11-09 | 无锡新大力电机有限公司 | 一种发电机转子处理工艺 |
| CN105907927A (zh) * | 2016-06-23 | 2016-08-31 | 无锡新大力电机有限公司 | 一种发电机定子处理工艺 |
| CN106916919A (zh) * | 2017-04-20 | 2017-07-04 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | 控制不锈钢夹杂物的冶炼方法 |
| CN106916919B (zh) * | 2017-04-20 | 2019-06-14 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | 控制不锈钢夹杂物的冶炼方法 |
| CN108330245A (zh) * | 2018-02-09 | 2018-07-27 | 南京理工大学 | 一种不锈钢的高纯净冶炼方法 |
| CN108330245B (zh) * | 2018-02-09 | 2020-01-24 | 南京理工大学 | 一种不锈钢的高纯净冶炼方法 |
| CN110565028A (zh) * | 2019-10-28 | 2019-12-13 | 河南中原特钢装备制造有限公司 | 含硫马氏体沉淀硬化不锈钢的冶炼方法 |
| CN111304520B (zh) * | 2020-03-30 | 2021-10-26 | 共享铸钢有限公司 | 一种电弧炉冶炼cb2材料的方法 |
| CN111304520A (zh) * | 2020-03-30 | 2020-06-19 | 共享铸钢有限公司 | 一种电弧炉冶炼cb2材料的方法 |
| CN112442634A (zh) * | 2020-11-04 | 2021-03-05 | 中航卓越锻造（无锡）有限公司 | 一种高强高韧型大型马氏体不锈钢环锻件及其制造方法 |
| CN112442634B (zh) * | 2020-11-04 | 2022-04-22 | 中航卓越锻造（无锡）有限公司 | 一种高强高韧型大型马氏体不锈钢环锻件及其制造方法 |
| CN114635094A (zh) * | 2020-12-16 | 2022-06-17 | 宝武特种冶金有限公司 | 一种阀体用马氏体不锈钢及其制备方法 |
| CN114635094B (zh) * | 2020-12-16 | 2023-04-07 | 宝武特种冶金有限公司 | 一种阀体用马氏体不锈钢及其制备方法 |
| CN115261730A (zh) * | 2022-08-12 | 2022-11-01 | 安徽富凯特材有限公司 | 一种炼镁还原罐用耐热不锈钢及其制备方法 |
| CN115261730B (zh) * | 2022-08-12 | 2023-10-20 | 安徽富凯特材有限公司 | 一种炼镁还原罐用耐热不锈钢及其制备方法 |
| CN117660849A (zh) * | 2024-01-31 | 2024-03-08 | 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 | 一种控磷00Cr21Ni13Mn5N高氮奥氏体不锈钢及其生产方法 |
| CN117660849B (zh) * | 2024-01-31 | 2024-06-04 | 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 | 一种控磷00Cr21Ni13Mn5N高氮奥氏体不锈钢及其生产方法 |
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