CN110004301B - 一种大型超超临界转子用钢fb2电渣生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于特种钢技术领域，具体涉及一种大型超超临界转子用钢FB2电渣生产工艺。本发明通过控制FB2钢电渣过程中的钢锭表面质量、气体含量、易烧损元素、熔速及结晶组织和纯净度，使电渣锭成分均匀，最终产品满足超超临界火电机组所需机械性能要求。
Description
技术领域
本发明属于特种钢技术领域，具体涉及一种大型超超临界转子用钢FB2电渣生产工艺。
背景技术
超临界、超超临界火电机组具有显著的节能和改善环境的效果，超超临界机组与超临界机组相比，热效率要提高4％，一年就可节约6000吨优质煤。未来火电建设将主要是发展高效率高参数的超临界(SC)和超超临界(USC)火电机组，它们在发达国家已得到广泛的研究和应用。
世界第一台超超临界参数机组(125MW，31.03MPa 621/565/538℃)于1957年在美国投运。美国投运的超临界机组占大型火电机组的30％以上，容量以50～80万千瓦为主。1963年前苏联第一台30万千瓦超临界机组投入运行，机组参数为23.5Mpa/580℃/565℃，占总装机容量的50％以上，其30万千瓦以上容量机组全部采用超临界参数。日本的超临界机组占常规火电机组装机容量的60％以上，其45万千瓦以上机组全部采用超临界参数，最初投运的两套超超临界机组由三菱公司设计，装机容量70万千瓦、蒸汽参数34.5Mpa/620℃/650℃。
中国第一台超临界机组于1992年6月投产于上海石洞口二厂(2×600MW，25.4MPa，541/569℃)。从国外引进，中间用了近20年时间消化；国产第一台超临界发电机组是2007年玉环电厂首台机组投运。
全球2000年开发适合于620℃，30Mpa的超超临界转子；其中意大利的SDF公司-传统方法，即EAF-AOD-LF/VD-下注钢锭-锻造——52吨钢锭-28吨转子成品；德国沙尔钢厂(Saarschmiede)生产出了57吨ESR钢锭；日本铸锻公司(JCFC)2007年开始用ESHT-J生产COST-FB2锻件，2012年10月开始采用145吨电渣炉生产50.2吨锻件；意大利FOMAS集团2014年初采用125吨电渣炉生产84吨电渣锭，76吨锻件；韩国斗山重工(DHI)采用150吨电渣炉生产120吨锭。
我国现投入运营的620℃超超临界电站均选用FB2钢作为汽轮机转子材料,大型转子锻件均需进口购买,国内无法生产。国内冶炼该品种存在成分控制不稳定、夹杂物不合格、晶粒度不满足要求、探伤不合格、性能不合格等缺点。
FB2钢作为超超临界汽轮机转子材料,其中很关键的一个冶炼环节就是电渣重熔冶炼，一方面国内大型电渣炉设备先进性不如进口设备，另一方面电渣工艺不合理，经验匮乏，导致大型转子锻件一直只能进口。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种大型超超临界转子用钢FB2电渣生产工艺，目的是解决大型FB2转子用钢电渣重熔过程中的关键要素，通过控制FB2钢电渣过程中的钢锭表面质量、气体含量、易烧损元素、熔速及结晶组织和纯净度，使电渣锭满足产品要求。
本发明的大型超超临界转子用钢FB2电渣生产工艺，按照以下步骤进行：
(1)采用两支锻造电极交换冶炼，每支电极直径1100mm，长度3400mm，重量26000kg，结晶器选用50T结晶器，渣量为1200kg，渣系重量配比为CaF2％:Al2O3％＝70:30；
(2)冶炼过程中采用氩气保护，氩气冲入量为20Nm3/h，熔炼过程中保护罩内[O]含量维持在0.06％～0.20％,设定电源频率1～2HZ，熔速18～22kg/min，电流摆幅4000A-5000A；
(3)稳态过程均匀加入B-Fe和Si-Ca，B元素收得率按50-70％；
(4)重熔后模冷210min脱锭，得到FB2电渣锭。
其中，所述的结晶器尺寸为直径
与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是：本发明通过控制FB2钢电渣过程中的钢锭表面质量、气体含量、易烧损元素、熔速及结晶组织和纯净度，使电渣锭成分均匀，最终产品探伤和夹杂达到标准要求，满足超超临界火电机组所需机械性能要求。
附图说明
图1是本发明实施例1使用的电极外观图；
图2是本发明实施例1制备得到的电渣锭外观图；
图3是本发明实施例1得到的电渣锭经锻造处理后的锻坯外观图；
图4是本发明实施例1的锻坯经热处理后的毛坯外观图；
图5是本发明实施例1的FB2钢锭外观图；
图6是对FB2钢锭进行超声波探伤示意图；
图7是本发明实施例1得到的FB2钢锭金相组织图；
图8是本发明实施例1得到的FB2钢锭夹杂物检测图。
具体实施方式
以下对本发明的优选实例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
本实施例的大型超超临界转子用钢FB2电渣生产工艺，按照以下步骤进行：
(1)采用两支锻造电极交换冶炼，每支电极直径1100mm，长度3400mm，重量26000kg，外观如图1所示，结晶器选用50T结晶器，结晶器尺寸为直径
渣量为1200kg，渣系重量配比为CaF:Al2O3＝70:30；
(2)冶炼过程中采用氩气保护，氩气冲入量为20Nm3/h，熔炼过程中保护罩内[O]含量维持在0.06％，设定电源频率1HZ，熔速18kg/min，电流摆幅4000A；
(3)稳态过程均匀加入B-Fe和Si-Ca，B收得率元素60％；
(4)重熔后模冷210min脱锭，得到FB2电渣锭，外观如图2所示。
对得到的电渣锭进行锻造，得到的锻坯如图3所示，将其成分与国外同品种进行对比，如表1所示：
表1FB2锻坯成分对比表
对锻坯进行锻后热处理，得到的毛坯外观如图4所示，最终得到的FB2钢锭外观如图5所示。
对钢锭进行超声波探伤检测和金相组织扫描、夹杂物残留扫描，如图6～8所示，其机械性能如表2所示：
表2实施例FB2钢锭机械性能表
以上可以看出，本实施例在电渣过程中电渣锭成分均匀性较好，尤其B的控制比较理想，氧控制在20ppm以内，氢1ppm以内。锻造及锻后热处理工艺合理，锻件晶粒度2.2-3级，最小可探缺陷1于1。同时探伤证明锻件纯净性良好，未发现大于1.3以上的记录缺陷。性能热处理工艺合理，常规机械性能屈服极限700Mpa以上，韧性也满足东方电机标准要求。原始金相组织委标准的板条状回火马氏体组织，未发现大颗粒BN夹杂。
实施例2：
本实施例的大型超超临界转子用钢FB2电渣生产工艺，按照以下步骤进行：
(1)采用两支锻造电极交换冶炼，每支电极直径1100mm，长度3400mm，重量26000kg，外观如图1所示，结晶器选用50T结晶器，结晶器尺寸为直径
渣量为1200kg，渣系重量配比为CaF:Al2O3＝70:30；
(2)冶炼过程中采用氩气保护，氩气冲入量为20Nm3/h，熔炼过程中保护罩内[O]含量维持在0.10％,设定电源频率2HZ，熔速18kg/min，电流摆幅5000A；
(3)稳态过程均匀加入B-Fe和Si-Ca，B收得率元素60％；
(4)重熔后模冷210min脱锭，得到FB2电渣锭。
实施例3：
本实施例的大型超超临界转子用钢FB2电渣生产工艺，按照以下步骤进行：
(1)采用两支锻造电极交换冶炼，每支电极直径1100mm，长度3400mm，重量26000kg，外观如图1所示，结晶器选用50T结晶器，结晶器尺寸为直径
渣量为1200kg，渣系重量配比为CaF:Al2O3＝70:30；
(2)冶炼过程中采用氩气保护，氩气冲入量为20Nm3/h，熔炼过程中保护罩内[O]含量维持在0.20％,设定电源频率1.5HZ，熔速20kg/min，电流摆幅4500A；
(3)稳态过程均匀加入B-Fe和Si-Ca，B收得率元素60％；
(4)重熔后模冷210min脱锭，得到FB2电渣锭。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种大型超超临界转子用钢FB2电渣生产工艺，其特征在于，按照以下步骤进行：
(1)采用两支锻造电极交换冶炼，每支电极直径1100mm，长度3400mm，重量26000kg，结晶器选用50T结晶器，渣量为1200kg，渣系重量配比为CaF2 ％:Al2 O3 ％＝70:30；
(2)冶炼过程中采用氩气保护，氩气冲入量为20Nm3/h，熔炼过程中保护罩内[O]含量维持在0.06％～0.20％,设定电源频率1～2Hz ，熔速18～22kg/min，电流摆幅4000A-5000A；
(3)稳态过程均匀加入B-Fe和Si-Ca，B元素收得率按50-70％；
(4)重熔后模冷210min脱锭，得到FB2电渣锭。
2.根据权利要求1所述的一种大型超超临界转子用钢FB2电渣生产工艺，其特征在于：所述的结晶器尺寸为直径Φ1460×4900mm。
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