CN114941107A - 630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料及其制备方法 - Google Patents
630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料及其制备方法。它解决了现有630℃汽轮机组叶片材料选择范围窄、交货周期长,成本高的问题。材料:组成为C、Si、Mn、P、S、Ni、Cr、Mo、W、B、Ti、V、Cu和余量的Fe。制备1:一、配料后冶炼制合金铸锭,开坯制锻坯;二、锻坯热轧轧制成型。制备2:一、配料后冶炼制合金铸锭,开坯制锻坯;二、锻坯热轧轧制成型后固溶热处理。本发明中产品的成分简单、熔炼温度低、过程简单,降低能源消耗,降低成本,提升叶片使用寿命,交货周期短,产品合格率高,能够大批量生产;产品具有良好的综合力学性能指标。本发明适用于630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料的制备。
Description
技术领域
本发明涉及630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料及其制备方法。
背景技术
提高蒸汽参数可以显著提高汽轮机机组效率、降低CO2气体的排放。目前广泛应用于620℃及以上的叶片材料为高温合金,高温合金的冶炼难度、能源消耗较奥氏体不锈钢高,且合格率难以保证。现用于630℃及以上的奥氏体叶片材料选择范围窄、制造难度大、生产周期长,严重制约了630℃及以上超超临界机组的生产周期。研发630℃以上参数超超临界机组用不锈钢材料对于汽轮机的发展、能源的节约具、提高汽轮机制造水平具有十分重要的战略意义。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有630℃汽轮机组叶片材料选择范围窄、交货周期长,成本高的问题,而提供630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料及其制备方法。
630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料,它按照重量百分比组成为C:0.08~0.13、Si:≤0.80、Mn:≤1.00、P:≤0.035、S:≤0.005、Ni:13.00~14.50、Cr:15.50~17.50、Mo:≤0.50、W:2.50~3.00、B:≤0.0060、Ti:6.5×C、V:≤0.10、Cu:≤0.30,余量为Fe。
上述630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料的制备方法,它按以下步骤进行:
一、按所设计的630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料的配方进行配料,然后采用真空感应加电渣重熔的方法,在1610℃~1640℃下对上述配料进行冶炼,得到合金铸锭,经开坯后进行锻制,得到锻坯;
二、上述锻坯经热轧轧制成型,获得630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料,即完成所述制备方法;
其中步骤一中所述630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料的配方如下:按照重量百分比组成为C:0.08~0.13、Si:≤0.80、Mn:≤1.00、P:≤0.035、S:≤0.005、Ni:13.00~14.50、Cr:15.50~17.50、Mo:≤0.50、W:2.50~3.00、B:≤0.0060、Ti:6.5×C、V:≤0.10、Cu:≤0.30,余量为Fe。
上述630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料的制备方法,它还可以按以下步骤进行:
一、按所设计的630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料的配方进行配料,然后采用真空感应加电渣重熔的方法,在1610℃~1640℃下对上述配料进行冶炼,得到合金铸锭,经开坯后进行锻制,得到锻坯;
二、上述锻坯经热轧轧制成型,然后进行固溶热处理,获得630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料,即完成所述制备方法;
其中步骤一中所述630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料的配方如下:按照重量百分比组成为C:0.08~0.13、Si:≤0.80、Mn:≤1.00、P:≤0.035、S:≤0.005、Ni:13.00~14.50、Cr:15.50~17.50、Mo:≤0.50、W:2.50~3.00、B:≤0.0060、Ti:6.5×C、V:≤0.10、Cu:≤0.30,余量为Fe。
本发明中630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料,相比较于其余630℃高温合金材料,具有化学成分简单、生产熔炼温度低、加工过程简单,能够有效的降低能源消耗,同时降低叶片成本,提升叶片使用寿命,生产成本低,交货周期短,产品合格率高,能够大批量生产。
本发明中630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料,可以采用不同的方法进行制备,产品具有良好的综合力学性能指标,尤其是其优秀的高温性能;具有较高的屈服强度与冲击功,能够显著提高叶片在超超临界环境条件下的抗断裂性能,延长机组使用寿命。
本发明中通过热轧加工,变形强化得到硬度为180-240HBW范围内的630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢;最终可达到力学性能:RP0.2:440~650MPa,Rm:≥590MPa,A:≥20%,AKV≥70J;630℃高温拉伸性能:RP0.2≥320MPa。
本发明中通过热轧加工,轧制加工成型后进行固溶热处理;最终630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢的力学性能可达到:RP0.2:≥230MPa,Rm:500MPa~750MPa,A:≥30%;630℃高温拉伸性能:RP0.2≥125MPa。
本发明适用于630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料的制备。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式,还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一:本实施方式630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料,它按照重量百分比组成为C:0.08~0.13、Si:≤0.80、Mn:≤1.00、P:≤0.035、S:≤0.005、Ni:13.00~14.50、Cr:15.50~17.50、Mo:≤0.50、W:2.50~3.00、B:≤0.0060、Ti:6.5×C、V:≤0.10、Cu:≤0.30,余量为Fe。
具体实施方式二:本实施方式与具体实施方式一不同的是,所述Ti:6.5×C,C的取值为0.1≤C≤0.85。其它与具体实施方式一相同。
本实施方法中C是指实际测得的630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料中C的含量。
具体实施方式三:本实施方式630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料的制备方法,它按以下步骤进行:
一、按所设计的630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料的配方进行配料,然后采用真空感应加电渣重熔的方法,在1610℃~1640℃下对上述配料进行冶炼,得到合金铸锭,经开坯后进行锻制,得到锻坯;
二、上述锻坯经热轧轧制成型,获得630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料,即完成所述制备方法;
其中步骤一中所述630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料的配方如下:按照重量百分比组成为C:0.08~0.13、Si:≤0.80、Mn:≤1.00、P:≤0.035、S:≤0.005、Ni:13.00~14.50、Cr:15.50~17.50、Mo:≤0.50、W:2.50~3.00、B:≤0.0060、Ti:6.5×C、V:≤0.10、Cu:≤0.30,余量为Fe。
具体实施方式四:本实施方式与具体实施方式三不同的是,步骤一中所述锻制的始锻温度为1160℃~1180℃,终锻温度不低于850℃。其它与具体实施方式三相同。
具体实施方式五:本实施方式与具体实施方式三不同的是,步骤二中所述热轧的轧制温度为910℃~930℃,轧制压力为590MPa~620MPa。其它与具体实施方式三相同。
具体实施方式六:本实施方式630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料的制备方法,它还可以按以下步骤进行:
一、按所设计的630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料的配方进行配料,然后采用真空感应加电渣重熔的方法,在1610℃~1640℃下对上述配料进行冶炼,得到合金铸锭,经开坯后进行锻制,得到锻坯;
二、上述锻坯经热轧轧制成型,然后进行固溶热处理,获得630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料,即完成所述制备方法;
其中步骤一中所述630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料的配方如下:按照重量百分比组成为C:0.08~0.13、Si:≤0.80、Mn:≤1.00、P:≤0.035、S:≤0.005、Ni:13.00~14.50、Cr:15.50~17.50、Mo:≤0.50、W:2.50~3.00、B:≤0.0060、Ti:6.5×C、V:≤0.10、Cu:≤0.30,余量为Fe。
具体实施方式七:本实施方式与具体实施方式六不同的是,步骤一中所述锻制的始锻温度为1160℃~1180℃,终锻温度不低于850℃。其它与具体实施方式六相同。
具体实施方式八:本实施方式与具体实施方式六不同的是,步骤二中所述热轧的轧制温度为910℃~930℃,轧制压力为590MPa~620MPa。其它与具体实施方式六相同。
具体实施方式九:本实施方式与具体实施方式六不同的是,步骤二中所述固溶热处理:温度为1090℃~1110℃,保温后空冷。其它与具体实施方式六相同。
具体实施方式十:本实施方式与具体实施方式九不同的是,所述保温的时间按轧制成型的截面规格0.8~0.9min/mm计算,保温时间不得小于1h。其它与具体实施方式九相同。
通过以下实施例验证本发明的有益效果:
实施例1:
上述630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料的制备方法,它按以下步骤进行:
一、按所设计的630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料的配方进行配料,然后采用真空感应加电渣重熔的方法,在1630℃下对上述配料进行冶炼,得到合金铸锭,经开坯后进行锻制,得到锻坯;
二、上述锻坯经热轧轧制成型,获得630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料,即完成所述制备方法;
其中步骤一中所述630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料的配方如下:按照重量百分比组成为C:0.11、Si:0.21、Mn:0.79、P:0.023、S:0.001、Ni:13.44、Cr:15.60、Mo:0.29、W:2.56、B:0.001、Ti:0.75、V:0.08、Cu:0.08,余量为Fe。
本实施例步骤一中所述锻制的始锻温度为1180℃,终锻温度为850℃。
本实施例步骤二中所述热轧的轧制温度为920℃,轧制压力为590MPa。
本实施例制备所得630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料,经测试性能如下:RP0.2:565MPa,Rm:697MPa,A:36%,AKV:(123J,129J,141J);630℃高温拉伸性能:RP0.2≥362MPa。
实施例2:
630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料的制备方法,它按以下步骤进行:
一、按所设计的630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料的配方进行配料,然后采用真空感应加电渣重熔的方法,在1630℃下对上述配料进行冶炼,得到合金铸锭,经开坯后进行锻制,得到锻坯;
二、上述锻坯经热轧轧制成型,然后进行固溶热处理,获得630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料,即完成所述制备方法;
其中步骤一中所述630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料的配方如下:按照重量百分比组成为C:0.11、Si:0.21、Mn:0.79、P:0.023、S:0.001、Ni:13.44、Cr:15.60、Mo:0.29、W:2.56、B:0.001、Ti:0.75、V:0.08、Cu:0.08,余量为Fe。
本实施例步骤一中所述锻制的始锻温度为1170℃,终锻温度900℃。
本实施例步骤二中所述热轧的轧制温度为920℃,轧制压力为600MPa。
本实施例步骤二中所述固溶热处理:温度为1100℃,保温后空冷。
本实施例所述保温的时间按轧制成型的截面规格0.8min/mm计算,因截面尺寸为33mm×57mm,故保温时间1h。
本实施例制备所得630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料,经测试性能如下:RP0.2:326MPa,Rm:642MPa,A:34%;630℃高温拉伸性能:RP0.2≥125MPa。
Claims (10)
1.630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料,其特征在于它按照重量百分比组成为C:0.08~0.13、Si:≤0.80、Mn:≤1.00、P:≤0.035、S:≤0.005、Ni:13.00~14.50、Cr:15.50~17.50、Mo:≤0.50、W:2.50~3.00、B:≤0.0060、Ti:6.5×C、V:≤0.10、Cu:≤0.30,余量为Fe。
2.根据权利要求1所述的630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料,其特征在于所述Ti:6.5×C,C的取值为0.1≤C≤0.85。
3.制备如权1中所述630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料的方法,它按以下步骤进行:
一、按所设计的630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料的配方进行配料,然后采用真空感应加电渣重熔的方法,在1610℃~1640℃下对上述配料进行冶炼,得到合金铸锭,经开坯后进行锻制,得到锻坯;
二、上述锻坯经热轧轧制成型,获得630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料,即完成所述制备方法;
其中步骤一中所述630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料的配方如下:按照重量百分比组成为C:0.08~0.13、Si:≤0.80、Mn:≤1.00、P:≤0.035、S:≤0.005、Ni:13.00~14.50、Cr:15.50~17.50、Mo:≤0.50、W:2.50~3.00、B:≤0.0060、Ti:6.5×C、V:≤0.10、Cu:≤0.30,余量为Fe。
4.根据权利要求3所述的630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料的制备方法,其特征在于步骤一中所述锻制的始锻温度为1160℃~1180℃,终锻温度不低于850℃。
5.根据权利要求3所述的630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料的制备方法,其特征在于步骤二中所述热轧的轧制温度为910℃~930℃,轧制压力为590MPa~620MPa。
6.制备如权1中所述630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料的方法,它还可以按以下步骤进行:
一、按所设计的630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料的配方进行配料,然后采用真空感应加电渣重熔的方法,在1610℃~1640℃下对上述配料进行冶炼,得到合金铸锭,经开坯后进行锻制,得到锻坯;
二、上述锻坯经热轧轧制成型,然后进行固溶热处理,获得630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料,即完成所述制备方法;
其中步骤一中所述630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料的配方如下:按照重量百分比组成为C:0.08~0.13、Si:≤0.80、Mn:≤1.00、P:≤0.035、S:≤0.005、Ni:13.00~14.50、Cr:15.50~17.50、Mo:≤0.50、W:2.50~3.00、B:≤0.0060、Ti:6.5×C、V:≤0.10、Cu:≤0.30,余量为Fe。
7.根据权利要求6所述的630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料的制备方法,其特征在于步骤一中所述锻制的始锻温度为1160℃~1180℃,终锻温度不低于850℃。
8.根据权利要求6所述的630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料的制备方法,其特征在于步骤二中所述热轧的轧制温度为910℃~930℃,轧制压力为590MPa~620MPa。
9.根据权利要求6所述的630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料的制备方法,其特征在于步骤二中所述固溶热处理:温度为1090℃~1110℃,保温后空冷。
10.根据权利要求6所述的630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料的制备方法,其特征在于所述保温的时间按轧制成型的截面规格0.8~0.9min/mm计算,保温时间不得小于1h。
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