CN110551944A

CN110551944A - 一种汽轮机隔板用钢板及其生产方法

Info

Publication number: CN110551944A
Application number: CN201910881546.5A
Authority: CN
Inventors: 邓建军; 李样兵; 李建朝; 李�杰; 赵国昌; 袁锦程; 吴艳阳; 龙杰; 柳付芳; 牛红星; 尹卫江; 侯敬超; 王东阳; 顾自有
Original assignee: Wuyang Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Wuyang Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2019-09-18
Filing date: 2019-09-18
Publication date: 2019-12-10

Abstract

本发明公开了一种汽轮机隔板用钢板，钢板是由以下重量百分比的组分组成：C 0.09‑0.18%，Si 0.15‑0.35%，Mn 0.65‑0.75%，P≤0.004%，S≤0.002%，Cr 0.80‑1.20%，Mo 0.80‑1.20%，Ni 0.25‑0.45%，Cu≤0.10%，V 0.15‑0.20%，Al 0.020‑0.050%，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明还公开了钢板的生产方法，包括冶炼、铸锭、轧钢和热处理工序。本发明钢板具有足够的强度和塑性，低温冲击韧性优良，内外在质量良好，满足汽轮机隔板用钢板技术要求，具有广泛的适用性。

Description

一种汽轮机隔板用钢板及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种汽轮机隔板用钢板及其生产方法，属于钢铁冶金技术领域。

背景技术

汽轮机隔板一般用来固定静叶片，并形成汽轮机各级的分隔间壁。隔板在工作时承受由压差产生的载荷。根据通流部分的不同位置，工作于高压部分的隔板承受着高温、高压蒸汽的作用；工作于低压部分的隔板承受着湿蒸汽的作用。因此，为保证隔板在工作时具有良好的经济性和可靠性，设计时隔板必须有足够的强度、良好的低温冲击韧性。随着近几年火电等行业的飞速发展，汽轮机等关键设备日趋大型化和复杂化，对汽轮机核心部件的隔板也提出更加严格的技术要求，采用传统意义上的隔板用钢板已远远不能满足电力等设备严苛的使用要求。因此，国内应尽快研发高性能汽轮机隔板用大厚度钢板。

发明内容

本发明的目的是提供一种内外在综合性能优良的汽轮机隔板用钢板，该钢板强韧性匹配良好，能够满足汽轮机高温、高压环境使用的需求。

为了实现以上目的，本发明的汽轮机隔板用钢板所采用的技术方案是：一种汽轮机隔板用钢板，钢板的化学成分组成及重量百分含量为：C 0.09-0.18%，Si 0.15-0.35%，Mn0.65-0.75%，P≤0.004%，S≤0.002%，Cr 0.80-1.20%，Mo 0.80-1.20%，Ni 0.25-0.45%，Cu≤0.10%，V 0.15-0.20%，Al 0.020-0.050%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明所述的汽轮机隔板用钢板厚度为8-200mm。

本发明的另一目的在于提供一种汽轮机隔板用钢板的生产方法，所述生产方法包括冶炼、铸锭、轧钢和热处理工序，各工序步骤如下：

（1）冶炼铸锭工序：采用电炉初炼，然后在钢包炉中经精炼、真空处理后送至铸锭线进行铸锭；铸锭的化学成分组成及重量百分含量为：C 0.09-0.18%，Si 0.15-0.35%，Mn 0.65-0.75%，P≤0.004%，S≤0.002%，Cr 0.80-1.20%，Mo 0.80-1.20%，Ni 0.25-0.45%，Cu≤0.10%，V 0.15-0.20%，Al 0.020-0.050%，余量为Fe和不可避免的杂质。

（2）轧制工序：均热炉加热最高加热温度1300-1330℃，均热温度1290℃~1310℃，加热时间36-48h后进行轧制。开轧温度940℃～1250℃，每道次压下量40～70mm，钢板轧后水冷，返红温度：650-740℃。

（3）热处理工序：钢板经正火温度930±10℃，总加热时间：2.5-3min/mm后进行风冷，之后按照温度680±10℃，总加热时间3.5-4min/mm，空冷进行回火，回火后即制得成品钢板。

采用上述技术方案产生的有益效果在于：

本发明的设计思路：本发明采用Cr、Mo、V元素的复合强化原理，将上述相应合金元素按照中下限控制，合金成本得到有效控制的基础上，配合合理的轧制、热处理工艺，提高钢强度的基础上进一步改善钢的低温冲击韧性，从而得到了最佳的强度/韧性调控比例。C形成的碳化物起组织强化和析出强化作用，一定程度上也调控了钢的强度和韧性。Mn能与Fe无限固溶，在本专利中主要起固溶强化作用，能在不影响钢板塑性的同时提高钢材强度。由于Ni的晶格常数与γ‐Fe相近，在基体中可形成连续固溶体。本发明中的Ni元素以固溶强化方式在提高钢强度的同时持续提高钢的冲击韧性；另外，Ni可降低钢的临界点温度，增加钢的淬透性和奥氏体稳定性，故其正火温度可适当降低。Si元素能溶于铁素体和奥氏体中，提高钢的硬度和强度，但因为Si元素能引起P、S等杂质元素和残余元素AS、Sn、Sb在晶界偏聚，从而降低钢的低温冲击韧性，所以Si元素含量不应太高。有害元素P≤0.004%，S≤0.002%控制严格的目的是为了提高钢的洁净度，减少因P、S偏高而降低钢的低温冲击韧性和回火脆化性能等影响因素存在，从而利于提高钢的负温冲击韧性。本发明钢板中加入的贵合金元素含量相对较少，成本控制较低，市场潜力和竞争力很大。

本发明所述的生产方法，采用电炉冶炼，钢水洁净度高，钢中残余元素和有害元素含量低；钢板采用钢锭热轧成材，压缩比大，钢芯部质量得到很大改善；热处理可以在常化炉、车底炉等多种炉型生产，易于生产，且生产成本显著降低。经检测，本发明所述钢板具有以下优点：①屈服强度及抗拉强度较高，屈服强度在390MPa以上，抗拉强度在550MPa以上，延伸率≥25%；② -10℃AKU冲击功单值大于80焦耳。

本发明所述钢板满足了火电等行业中汽轮机隔板所要求的高强高韧性能，完全适合于制造汽轮机隔板。还可用于制造50m³以上的球型贮罐，也可用于制造单层卷焊容器、多层热套卷焊容器、多层包扎容器等二、三类容器及低温压力容器。广泛应用于石油、化工、电站、锅炉等行业，用于制作反应器、换热器、分离器、球罐、油气罐、液化气罐、锅炉汽包、液化石油汽瓶、水电站高压水管、水轮机蜗壳等设备及构件。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1

本实施例的汽轮机隔板用钢板厚度为8mm，是由以下重量百分比的组分组成：C 0.09%，Si 0.15%，Mn 0.65%，P 0.004%，S 0.002%，Cr 0.80%，Mo 0.80%，Ni 0.25%，Cu 0.10%，V0.15%，Al 0.020%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本实施例的汽轮机隔板用钢板的生产方法的步骤如下：

（1）冶炼铸锭工序：采用电炉初炼，然后在钢包炉中经精炼、真空处理后送至铸锭线进行铸锭；

（2）轧制工序：均热炉加热最高加热温度1300℃，均热温度1290℃，加热时间36h后进行轧制。开轧温度940℃，每道次压下量40mm，钢板轧后水冷，返红温度：650℃。

（3）热处理工序：钢板经正火温度920℃，总加热时间3min/mm后进行风冷，之后按照温度690℃，总加热时间4min/mm，空冷进行回火，回火后即制得成品钢板。

实施例2

本实施例的汽轮机隔板用钢板厚度为32mm，是由以下重量百分比的组分组成：C0.11%，Si 0.18%，Mn 0.66%，P 0.004%，S 0.002%，Cr 0.85%，Mo 0.87%，Ni 0.29%，Cu0.09%，V 0.16%，Al 0.023%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本实施例的汽轮机隔板用钢板的生产方法的步骤如下：

（2）轧制工序：均热炉加热最高加热温度1305℃，均热温度1295℃，加热时间38h后进行轧制。开轧温度950℃，每道次压下量45mm，钢板轧后水冷，返红温度：660℃。

（3）热处理工序：钢板经正火温度925℃，总加热时间2.9min/mm后进行风冷，之后按照温度685℃，总加热时间3.8min/mm，空冷进行回火，回火后即制得成品钢板。

实施例3

本实施例的汽轮机隔板用钢板厚度为74mm，是由以下重量百分比的组分组成：C0.12%，Si 0.20%，Mn 0.68%，P 0.003%，S 0.002%，Cr 0.90%，Mo 0.95%，Ni 0.32%，Cu0.08%，V 0.17%，Al 0.028%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本实施例的汽轮机隔板用钢板的生产方法的步骤如下：

（2）轧制工序：均热炉加热最高加热温度1310℃，均热温度1300℃，加热时间40h后进行轧制。开轧温度960℃，每道次压下量47mm，钢板轧后水冷，返红温度：670℃。

（3）热处理工序：钢板经正火温度930℃，总加热时间2.8min/mm后进行风冷，之后按照温度680℃，总加热时间3.7min/mm，空冷进行回火，回火后即制得成品钢板。

实施例4

本实施例的汽轮机隔板用钢板厚度为120mm，是由以下重量百分比的组分组成：C0.14%，Si 0.25%，Mn 0.70%，P 0.004%，S 0.0015%，Cr 1.10%，Mo 1.05%，Ni 0.39%，Cu0.07%，V 0.18%，Al 0.036%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本实施例的汽轮机隔板用钢板的生产方法的步骤如下：

（2）轧制工序：均热炉加热最高加热温度1320℃，均热温度1305℃，加热时间42h后进行轧制。开轧温度1080℃，每道次压下量55mm，钢板轧后水冷，返红温度：685℃。

（3）热处理工序：钢板经正火温度935℃，总加热时间2.75min/mm后进行风冷，之后按照温度677℃，总加热时间3.6min/mm，空冷进行回火，回火后即制得成品钢板。

实施例5

本实施例的汽轮机隔板用钢板厚度为178mm，是由以下重量百分比的组分组成：C0.16%，Si 0.32%，Mn 0.73%，P 0.003%，S 0.0016%，Cr 1.16%，Mo 1.10%，Ni 0.44%，Cu0.05%，V 0.19%，Al 0.045%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本实施例的汽轮机隔板用钢板的生产方法的步骤如下：

（2）轧制工序：均热炉加热最高加热温度1325℃，均热温度1308℃，加热时间45h后进行轧制。开轧温度1200℃，每道次压下量68mm，钢板轧后水冷，返红温度：720℃。

（3）热处理工序：钢板经正火温度937℃，总加热时间2.6min/mm后进行风冷，之后按照温度675℃，总加热时间3.55min/mm，空冷进行回火，回火后即制得成品钢板。

实施例6

本实施例的汽轮机隔板用钢板厚度为200mm，是由以下重量百分比的组分组成：C0.18%，Si 0.35%，Mn 0.75%，P 0.003%，S 0.001%，Cr 1.20%，Mo 1.20%，Ni 0.45%，Cu0.02%，V 0.20%，Al 0.050%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本实施例的汽轮机隔板用钢板的生产方法的步骤如下：

（2）轧制工序：均热炉加热最高加热温度1330℃，均热温度1310℃，加热时间48h后进行轧制。开轧温度1250℃，每道次压下量70mm，钢板轧后水冷，返红温度：740℃。

（3）热处理工序：钢板经正火温度940℃，总加热时间2.5min/mm后进行风冷，之后按照温度670℃，总加热时间3.5min/mm，空冷进行回火，回火后即制得成品钢板。

实施例1-6钢板的力学性能检验结果（均为板厚1/2处）和晶粒度、夹杂物分析结果（均为板厚1/2处）分别见表1和表2。

表1 钢板的力学性能

表2 钢板夹杂物和晶粒度检测结果

最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种汽轮机隔板用钢板，其特征在于：钢板的化学成分组成及重量百分含量为：C0.09-0.18%，Si 0.15-0.35%，Mn 0.65-0.75%，P≤0.004%，S≤0.002%，Cr 0.80-1.20%，Mo0.80-1.20%，Ni 0.25-0.45%，Cu≤0.10%，V 0.15-0.20%，Al 0.020-0.050%，余量为Fe和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的一种汽轮机隔板用钢板，其特征在于：所述汽轮机隔板用钢板的厚度为8-200mm。

3.一种如权利要求1所述汽轮机隔板用钢板的生产方法，其特征在于：包括冶炼、铸锭、轧钢和热处理工序；各工序具体步骤如下：

（2）轧制工序：均热炉加热最高加热温度1300-1330℃，均热温度1290℃~1310℃，加热时间36-48h后进行轧制；

（3）热处理工序：钢板经正火风冷，并经相匹配回火后得到汽轮机隔板用钢板。

4.根据权利要求3所述的一种汽轮机隔板用钢板的生产方法，其特征在于：所述步骤（2）的轧制工序中开轧温度940℃～1250℃，每道次压下量40～70mm，钢板轧后水冷，返红温度：650-740℃。

5.根据权利要求3或4所述的一种汽轮机隔板用钢板的生产方法，其特征在于：所述步骤（3）的热处理工序中正火风冷参数为：温度930±10℃，总加热时间：2.5-3min/mm，风冷，之后再进行回火处理。

6.根据权利要求3或4所述的一种汽轮机隔板用钢板的生产方法，其特征在于：所述步骤（3）的热处理工序中回火工艺参数为：温度680±10℃，总加热时间3.5-4min/mm，空冷，空冷后即制得成品钢板。

7.根据权利要求3所述的一种汽轮机隔板用钢板的生产方法，其特征在于：步骤（1）所述铸锭的化学成分组成及重量百分含量与钢板相同。