CN114941107B - 630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料的制备方法 - Google Patents

630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料的制备方法 Download PDF

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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

630℃超超临界汽轮机叶片用奥氏体不锈钢材料的制备方法
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 (1)

1.630℃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；步骤一中所述锻制的始锻温度为1180℃，终锻温度为850℃；
步骤二中所述热轧的轧制温度为920℃，轧制压力为590MPa。
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