CN110218939A - 一种高强度燃气轮机罩壳 - Google Patents

一种高强度燃气轮机罩壳 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高强度燃气轮机罩壳，涉及燃气轮机技术领域，其化学成分及质量百分比如下：C：0.05%～0.14%，Si：0.12%～0.30%，Mn：1.20%～1.65%，P≤0.020%，S≤0.006%，Nb：0.008%～0.040%，Ti：0.075%～0.110%，Alt：0.027%～0.043%，余量为铁和不可避免的杂质。本发明采用Nb、Ti进行强化，添加适量的Nb、Ti元素，从而改善钢板性能，提高抗冲击性、增加强度，获得高强度燃气轮机罩壳。

Description

一种高强度燃气轮机罩壳
技术领域
本发明涉及燃气轮机技术领域，特别是涉及一种高强度燃气轮机罩壳。
背景技术
燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。燃气轮机是一种先进而复杂的成套动力机械装备，一般通过罩壳进行安装，因此燃气轮机罩壳必须具有高强度，才能保障燃气轮机整机安全、可靠运行。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明提供一种高强度燃气轮机罩壳，其特征在于，其化学成分及质量百分比如下：C：0.05%～0.14%，Si：0.12%～0.30%，Mn：1.20%～1.65%，P≤0.020%，S≤0.006%，Nb：0.008%～0.040%，Ti：0.075%～0.110%，Alt：0.027%～0.043%，余量为铁和不可避免的杂质。
技术效果：本发明在成分设计时采用Nb、Ti进行强化，添加适量的Nb、Ti元素，加热时可以阻碍原始奥氏体晶粒长大；同时控制钢中P、S等有害元素的含量，从而改善钢板性能，提高抗冲击性、增加强度。
本发明进一步限定的技术方案是：
本发明的另一目的在于提供一种高强度燃气轮机罩壳制备方法，包括铁水预处理、转炉冶炼、LF炉精炼、RH精炼、连铸、轧制、矫直、检查、入库，
脱硫站采用石灰与镁粉进行复合脱硫，控制入炉铁水中S≤0.006%，脱硫后扒渣干净；转炉冶炼采用全程底吹氩模式；LF精炼保证S≤0.008%；连铸过程，中包过热度为18～24℃，全程氩气保护浇注；
加热过程，均热段目标温度1185～1220℃，加热时间按8～10min/cm计算，均热时间≥50min；采用二阶段控制轧制，粗轧在奥氏体再结晶区轧制，粗轧开轧温度1120～1180℃，精轧开轧温度940～1080℃；
钢板经冷床冷却至310℃以下后进行冷矫直，压下量控制在10～15mm，强力矫直机无法矫直的钢板经回火后再热矫直。
前所述的一种高强度燃气轮机罩壳制备方法，回火工艺如下：以15℃/min随炉加热至680℃，保温30min后进行空冷。
前所述的一种高强度燃气轮机罩壳制备方法，其化学成分及质量百分比如下：C：0.09%～0.12%，Si：0.14%～0.26%，Mn：1.27%～1.36%，P：0.006%，S：0.005%，Nb：0.025%～0.034%，Ti：0.079%～0.093%，Alt：0.031%～0.042%，Cr+Ni+Cu：0.16%；
包括铁水预处理、转炉冶炼、LF炉精炼、RH精炼、连铸、轧制、矫直、检查、入库，
脱硫站采用石灰与镁粉进行复合脱硫，入炉铁水中S：0.002%，脱硫后扒渣干净；转炉冶炼采用全程底吹氩模式；LF精炼S：0.008%；连铸过程，中包过热度为23℃，全程氩气保护浇注；
加热过程，均热段目标温度1195℃，加热时间按10min/cm计算，均热时间55min；采用二阶段控制轧制，粗轧在奥氏体再结晶区轧制，粗轧开轧温度1125℃，精轧开轧温度1020℃；
钢板经冷床冷却至310℃以下后进行冷矫直，压下量控制在12mm，强力矫直机无法矫直的钢板经回火后再热矫直。
前所述的一种高强度燃气轮机罩壳制备方法，其化学成分及质量百分比如下：C：0.05%～0.07%，Si：0.22%～0.29%，Mn：1.23%～1.41%，P：0.012%，S：0.002%，Nb：0.016%～0.020%，Ti：0.087%～0.090%，Alt：0.036%～0.039%，Cr+Ni+Cu：0.12%；
包括铁水预处理、转炉冶炼、LF炉精炼、RH精炼、连铸、轧制、矫直、检查、入库，
脱硫站采用石灰与镁粉进行复合脱硫，入炉铁水中S：0.004%，脱硫后扒渣干净；转炉冶炼采用全程底吹氩模式；LF精炼S：0.008%；连铸过程，中包过热度为22℃，全程氩气保护浇注；
加热过程，均热段目标温度1220℃，加热时间按8min/cm计算，均热时间53min；采用二阶段控制轧制，粗轧在奥氏体再结晶区轧制，粗轧开轧温度1165℃，精轧开轧温度980℃；
钢板经冷床冷却至310℃以下后进行冷矫直，压下量控制在14mm，强力矫直机无法矫直的钢板经回火后再热矫直。
前所述的一种高强度燃气轮机罩壳制备方法，其化学成分及质量百分比如下：C：0.11%～0.14%，Si：0.18%～0.23%，Mn：1.55%～1.63%，P：0.005%，S：0.002%，Nb：0.035%～0.038%，Ti：0.0102%～0.108%，Alt：0.027%～0.032%，Cr+Ni+Cu：0.15%；
包括铁水预处理、转炉冶炼、LF炉精炼、RH精炼、连铸、轧制、矫直、检查、入库，
脱硫站采用石灰与镁粉进行复合脱硫，控制入炉铁水中S：0.002%，脱硫后扒渣干净；转炉冶炼采用全程底吹氩模式；LF精炼S：0.006%；连铸过程，中包过热度为20℃，全程氩气保护浇注；
加热过程，均热段目标温度1205℃，加热时间按9min/cm计算，均热时间55min；采用二阶段控制轧制，粗轧在奥氏体再结晶区轧制，粗轧开轧温度1135℃，精轧开轧温度1025℃；
钢板经冷床冷却至310℃以下后进行冷矫直，压下量控制在11mm，回火工艺如下：以15℃/min随炉加热至680℃，保温30min后进行空冷，回火后再热矫直。
本发明的有益效果是：
（1）本发明中添加Nb、Ti在轧制过程中起到抑制再结晶及再结晶晶粒长大的作用，同时起到析出强化的作用，提高产品强度；
（2）本发明中严格控制S、P等有害元素，改善了钢板的力学性能，是的TiC有效发挥其沉淀强化作用；
（3）本发明中均热段目标温度保证Nb、Ti充分固溶，同时又控制奥氏体晶粒不会过分长大；轧制过程增大变形量，使厚度方向均匀达到再结晶临界变形量，细化奥氏体晶粒，提高强度；
（4）本发明中Nb、Ti复合微合金在一定范围呢，其屈服强度和抗拉强度随温度升高而提高，达到一定回火温度后，强度会随温度升高而大幅下降，因此本发明回火温度的设计可以保证产品获得高强度等良好的力学性能；
（5）本发明中回火后保温缓冷既能够进一步提高强度，又能改善组织均匀性和韧性。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种高强度燃气轮机罩壳，其化学成分及质量百分比如下：C：0.09%～0.12%，Si：0.14%～0.26%，Mn：1.27%～1.36%，P：0.006%，S：0.005%，Nb：0.025%～0.034%，Ti：0.079%～0.093%，Alt：0.031%～0.042%，Cr+Ni+Cu：0.16%。
制备如下：包括铁水预处理、转炉冶炼、LF炉精炼、RH精炼、连铸、轧制、矫直、检查、入库，
脱硫站采用石灰与镁粉进行复合脱硫，入炉铁水中S：0.002%，脱硫后扒渣干净；转炉冶炼采用全程底吹氩模式；LF精炼S：0.008%；连铸过程，中包过热度为23℃，全程氩气保护浇注；
加热过程，均热段目标温度1195℃，加热时间按10min/cm计算，均热时间55min；采用二阶段控制轧制，粗轧在奥氏体再结晶区轧制，粗轧开轧温度1125℃，精轧开轧温度1020℃；
钢板经冷床冷却至310℃以下后进行冷矫直，压下量控制在12mm，强力矫直机无法矫直的钢板经回火后再热矫直。
此工艺下，获得产品的力学性能如下：屈服强度821MPa，抗拉强度847MPa，延伸率14%，-20℃冲击功162J，维氏硬度248 HV0.3。
实施例2
本实施例提供的一种高强度燃气轮机罩壳，其化学成分及质量百分比如下：C：0.05%～0.07%，Si：0.22%～0.29%，Mn：1.23%～1.41%，P：0.012%，S：0.002%，Nb：0.016%～0.020%，Ti：0.087%～0.090%，Alt：0.036%～0.039%，Cr+Ni+Cu：0.12%。
制备如下：包括铁水预处理、转炉冶炼、LF炉精炼、RH精炼、连铸、轧制、矫直、检查、入库，
脱硫站采用石灰与镁粉进行复合脱硫，入炉铁水中S：0.004%，脱硫后扒渣干净；转炉冶炼采用全程底吹氩模式；LF精炼S：0.008%；连铸过程，中包过热度为22℃，全程氩气保护浇注；
加热过程，均热段目标温度1220℃，加热时间按8min/cm计算，均热时间53min；采用二阶段控制轧制，粗轧在奥氏体再结晶区轧制，粗轧开轧温度1165℃，精轧开轧温度980℃；
钢板经冷床冷却至310℃以下后进行冷矫直，压下量控制在14mm，强力矫直机无法矫直的钢板经回火后再热矫直。
此工艺下，获得产品的力学性能如下：屈服强度807MPa，抗拉强度822MPa，延伸率17%，-20℃冲击功143J，维氏硬度236 HV0.3。
实施例3
本实施例提供的一种高强度燃气轮机罩壳，其化学成分及质量百分比如下：C：0.11%～0.14%，Si：0.18%～0.23%，Mn：1.55%～1.63%，P：0.005%，S：0.002%，Nb：0.035%～0.038%，Ti：0.0102%～0.108%，Alt：0.027%～0.032%，Cr+Ni+Cu：0.15%。
制备如下：包括铁水预处理、转炉冶炼、LF炉精炼、RH精炼、连铸、轧制、矫直、检查、入库，
脱硫站采用石灰与镁粉进行复合脱硫，控制入炉铁水中S：0.002%，脱硫后扒渣干净；转炉冶炼采用全程底吹氩模式；LF精炼S：0.006%；连铸过程，中包过热度为20℃，全程氩气保护浇注；
加热过程，均热段目标温度1205℃，加热时间按9min/cm计算，均热时间55min；采用二阶段控制轧制，粗轧在奥氏体再结晶区轧制，粗轧开轧温度1135℃，精轧开轧温度1025℃；
钢板经冷床冷却至310℃以下后进行冷矫直，压下量控制在11mm，回火工艺如下：以15℃/min随炉加热至680℃，保温30min后进行空冷，回火后再热矫直。
此工艺下，获得产品的力学性能如下：屈服强度861MPa，抗拉强度875MPa，延伸率14%，-20℃冲击功173J，维氏硬度256 HV0.3。
本发明采用Nb、Ti进行强化，添加适量的Nb、Ti元素，从而改善钢板性能，提高抗冲击性、增加强度，获得高强度燃气轮机罩壳。
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 (6)

1.一种高强度燃气轮机罩壳，其特征在于，其化学成分及质量百分比如下：C：0.05%～0.14%，Si：0.12%～0.30%，Mn：1.20%～1.65%，P≤0.020%，S≤0.006%，Nb：0.008%～0.040%，Ti：0.075%～0.110%，Alt：0.027%～0.043%，余量为铁和不可避免的杂质。
2.一种高强度燃气轮机罩壳制备方法，其特征在于：包括铁水预处理、转炉冶炼、LF炉精炼、RH精炼、连铸、轧制、矫直、检查、入库，
脱硫站采用石灰与镁粉进行复合脱硫，控制入炉铁水中S≤0.006%，脱硫后扒渣干净；转炉冶炼采用全程底吹氩模式；LF精炼保证S≤0.008%；连铸过程，中包过热度为18～24℃，全程氩气保护浇注；
加热过程，均热段目标温度1185～1220℃，加热时间按8～10min/cm计算，均热时间≥50min；采用二阶段控制轧制，粗轧在奥氏体再结晶区轧制，粗轧开轧温度1120～1180℃，精轧开轧温度940～1080℃；
钢板经冷床冷却至310℃以下后进行冷矫直，压下量控制在10～15mm，强力矫直机无法矫直的钢板经回火后再热矫直。
3.根据权利要求2所述的一种高强度燃气轮机罩壳制备方法，其特征在于：回火工艺如下：以15℃/min随炉加热至680℃，保温30min后进行空冷。
4.根据权利要求3所述的一种高强度燃气轮机罩壳制备方法，其特征在于：
其化学成分及质量百分比如下：C：0.09%～0.12%，Si：0.14%～0.26%，Mn：1.27%～1.36%，P：0.006%，S：0.005%，Nb：0.025%～0.034%，Ti：0.079%～0.093%，Alt：0.031%～0.042%，Cr+Ni+Cu：0.16%；
包括铁水预处理、转炉冶炼、LF炉精炼、RH精炼、连铸、轧制、矫直、检查、入库，
脱硫站采用石灰与镁粉进行复合脱硫，入炉铁水中S：0.002%，脱硫后扒渣干净；转炉冶炼采用全程底吹氩模式；LF精炼S：0.008%；连铸过程，中包过热度为23℃，全程氩气保护浇注；
加热过程，均热段目标温度1195℃，加热时间按10min/cm计算，均热时间55min；采用二阶段控制轧制，粗轧在奥氏体再结晶区轧制，粗轧开轧温度1125℃，精轧开轧温度1020℃；
钢板经冷床冷却至310℃以下后进行冷矫直，压下量控制在12mm，强力矫直机无法矫直的钢板经回火后再热矫直。
5.根据权利要求3所述的一种高强度燃气轮机罩壳制备方法，其特征在于：
其化学成分及质量百分比如下：C：0.05%～0.07%，Si：0.22%～0.29%，Mn：1.23%～1.41%，P：0.012%，S：0.002%，Nb：0.016%～0.020%，Ti：0.087%～0.090%，Alt：0.036%～0.039%，Cr+Ni+Cu：0.12%；
包括铁水预处理、转炉冶炼、LF炉精炼、RH精炼、连铸、轧制、矫直、检查、入库，
脱硫站采用石灰与镁粉进行复合脱硫，入炉铁水中S：0.004%，脱硫后扒渣干净；转炉冶炼采用全程底吹氩模式；LF精炼S：0.008%；连铸过程，中包过热度为22℃，全程氩气保护浇注；
加热过程，均热段目标温度1220℃，加热时间按8min/cm计算，均热时间53min；采用二阶段控制轧制，粗轧在奥氏体再结晶区轧制，粗轧开轧温度1165℃，精轧开轧温度980℃；
钢板经冷床冷却至310℃以下后进行冷矫直，压下量控制在14mm，强力矫直机无法矫直的钢板经回火后再热矫直。
6.根据权利要求3所述的一种高强度燃气轮机罩壳制备方法，其特征在于：
其化学成分及质量百分比如下：C：0.11%～0.14%，Si：0.18%～0.23%，Mn：1.55%～1.63%，P：0.005%，S：0.002%，Nb：0.035%～0.038%，Ti：0.0102%～0.108%，Alt：0.027%～0.032%，Cr+Ni+Cu：0.15%；
包括铁水预处理、转炉冶炼、LF炉精炼、RH精炼、连铸、轧制、矫直、检查、入库，
脱硫站采用石灰与镁粉进行复合脱硫，控制入炉铁水中S：0.002%，脱硫后扒渣干净；转炉冶炼采用全程底吹氩模式；LF精炼S：0.006%；连铸过程，中包过热度为20℃，全程氩气保护浇注；
加热过程，均热段目标温度1205℃，加热时间按9min/cm计算，均热时间55min；采用二阶段控制轧制，粗轧在奥氏体再结晶区轧制，粗轧开轧温度1135℃，精轧开轧温度1025℃；
钢板经冷床冷却至310℃以下后进行冷矫直，压下量控制在11mm，回火工艺如下：以15℃/min随炉加热至680℃，保温30min后进行空冷，回火后再热矫直。
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