RU2639194C2 - Чугун с ниобием и конструкционная деталь - Google Patents
Чугун с ниобием и конструкционная деталь Download PDFInfo
- Publication number
- RU2639194C2 RU2639194C2 RU2013143927A RU2013143927A RU2639194C2 RU 2639194 C2 RU2639194 C2 RU 2639194C2 RU 2013143927 A RU2013143927 A RU 2013143927A RU 2013143927 A RU2013143927 A RU 2013143927A RU 2639194 C2 RU2639194 C2 RU 2639194C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cast iron
- paragraphs
- iron according
- niobium
- silicon
- Prior art date
Links
- 239000010955 niobium Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 20
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 15
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 14
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims abstract description 13
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 12
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910001141 Ductile iron Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 19
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 19
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 6
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 6
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 239000012720 thermal barrier coating Substances 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010793 Steam injection (oil industry) Methods 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 1
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 1
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C37/00—Cast-iron alloys
- C22C37/10—Cast-iron alloys containing aluminium or silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C37/00—Cast-iron alloys
- C22C37/04—Cast-iron alloys containing spheroidal graphite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C37/00—Cast-iron alloys
- C22C37/06—Cast-iron alloys containing chromium
- C22C37/08—Cast-iron alloys containing chromium with nickel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2300/00—Materials; Properties thereof
- F05D2300/10—Metals, alloys or intermetallic compounds
- F05D2300/11—Iron
- F05D2300/111—Cast iron
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
Abstract
Изобретение относится к металлургии, а именно к чугунам, и может быть использовано к деталях корпуса турбины. Чугун с шаровидным графитом содержит, вес.%: кремний 2,0-4,5, углерод 2,9-4,0, ниобий 0,05-0,7, молибден 0,5-1,0, кобальт 0,1-2,0, марганец ≤ 0,3, никель ≤ 0,5, магний ≤ 0,07, фосфор ≤ 0,05, сера ≤ 0,012, хром ≤ 0,1, сурьма ≤ 0,004, железо и примеси – остальное. Чугун характеризуется высокой прочностью. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл.
Description
Изобретение относится к чугуну с ниобием согласно пункту 1 патентной формулы и к конструкционной детали согласно пункту 16 патентной формулы.
В известных и применяемых чугунных сплавах (так называемых GJS-сплавах: чугун с шаровидным графитом) для повышения сопротивления ползучести, стойкости к образованию окалины и LCF-характеристик (малоцикловой пластической усталости) главным образом используются кремний и молибден. Но при этом данные элементы со временем ведут к заметному снижению ковкости.
Более того, молибден проявляет очень большое возрастание крутизны характеристики.
Поэтому задача изобретения состоит в создании сплава и конструкционной детали, которые преодолевают вышеуказанные недостатки и имеют улучшенные характеристики механической прочности на всем протяжении продолжительности эксплуатации.
Задача решена с помощью сплава согласно пункту 1 патентной формулы, и конструкционной детали согласно пункту 16 патентной формулы.
В зависимых пунктах патентной формулы перечислены дополнительные предпочтительные меры, которые объединяются между собой любым полезным образом.
Изобретение состоит в том, что молибден может быть частично замещен кобальтом и/или ниобием. Тем самым могут быть преодолены ограничения применимости, которые имеют существовавшие до сих пор GJS-сплавы.
Соответствующий изобретению сплав на основе железа имеет высокие характеристики относительного удлинения для области применения в диапазоне температур 450ºС–550ºС и имеет следующий состав (в % по весу):
кремний (Si) 2,0%-4,5%, в частности 2,3%-3,9%
углерод (C) 2,9%-4,0%, в частности 3,2%-3,7%,
ниобий (Nb) 0,05%-0,7%, в частности 0,05%-0,6%, наиболее предпочтительно от 0,1% до 0,7%,
молибден (Mo) 0,3%-1,5%, в частности 0,4%-1,0%, наиболее предпочтительно 0,5%,
необязательно
кобальт (Co) 0,1%-2,0%, в частности 0,1%-1,0%,
марганец (Mn) ≤ 0,3%, в частности 0,15-0,30%,
никель (Ni) ≤ 0,5%, в частности ≤ 0,3%,
магний (Mg) ≤ 0,07%, в частности по меньшей мере 0,03%, наиболее предпочтительно 0,03%-0,06%
фосфор (P) ≤ 0,05%, в частности 0,02%-0,035%,
сера (S) ≤ 0,012%, в частности ≤ 0,005%, наиболее предпочтительно между 0,003% и 0,012%,
хром (Cr) ≤ 0,1%, в частности ≤ 0,05%,
сурьма (Sb) ≤ 0,004%, в частности ≤ 0,003%,
железо (Fe),
в частности, остальное количество составляет железо.
Является предпочтительным, чтобы содержание кремния, кобальта, ниобия и молибдена составляло ≤ 7,5% по весу, в частности ≤ 6,5% по весу.
Даже незначительные уровни содержания кобальта и/или ниобия и молибдена улучшают механические характеристики.
Ниобий повышает сопротивление ползучести при неизменной высокой LCF-прочности и хорошей ударной вязкости.
Ниобий в результате выделения тонкодисперсных карбидов ниобия (Nb) обусловливает повышенную жаропрочность, благодаря чему пределы применимости сдвигаются в область более высоких температур.
Кобальт обеспечивает упрочнение твердого раствора, которое оказывает положительное влияние на свойства сплава при высоких температурах и низких напряжениях.
Совместное легирование молибденом (предпочтительно 0,4% - 1,0%) оказывает положительное влияние на жаропрочность (Rp0,2 (предел текучести 0,2 МПа) и Rm (предел прочности на разрыв) в диапазоне повышенных температур) и сопротивление ползучести (предел ползучести).
Содержание кобальта в сплаве предпочтительно варьирует между 0,5% по весу до 1,5% по весу.
Предпочтительные механические характеристики сплава в каждом случае достигаются, когда содержание кобальта составляет от 0,1% по весу до 1,0% по весу.
Посредством магния обеспечивается формирование сферического графита, и магний предпочтительно присутствует в количестве по меньшей мере 0,03% по весу, максимально 0,07% по весу.
В зависимости от применения хром (Cr) предпочтительно присутствует в количестве по меньшей мере 0,01% по весу, но максимально 0,05% по весу, чем повышается устойчивость к окислению.
Сплав может иметь дополнительные элементы.
По обстоятельствам, в сплаве присутствуют небольшие количества примесей, по меньшей мере:
фосфор (Р) 0,05% по весу
сера (S) 0,001% по весу
магний (Mg) 0,01% по весу
сурьма (Sb)
церий (Се),
которые оказывают положительное влияние на литейные свойства и/или образование шаровидного графита, но также не должны присутствовать в слишком большом количестве, так как в противном случае преобладают негативные влияния.
Кроме того, предпочтительно, чтобы в сплаве не присутствовал хром (Cr).
Примеры осуществления изобретения более подробно разъясняются с помощью следующих фигур.
Как показано:
Фигура 1 представляет паровую турбину,
Фигура 2 представляет газовую турбину.
Конструкционная деталь из сплава проявляет оптимальную ферритную структуру с шаровидным графитом.
Таблица показывает примерные соответствующие изобретению сплавы на основе железа (в % по весу), которые имеют улучшенные механические свойства.
Дополнительными примерами в отношении основных элементов сплавов являются:
Сплав предпочтительно не содержит ванадий (V), и/или титан (Ti), и/или тантал (Та), и/или медь (Cu).
Соотношение между С и Si должно отвечать близкому к эвтектическому составу, то есть углеродный эквивалент СЕ должен соответствовать величине между 4,1% и 4,4%
(СЕ = весовых процентов С + [(весовых процентов Si + весовых процентов Р)/3]).
На фигуре 1 представлена паровая турбина 300, 303 с протяженным вдоль оси 306 вращения валом 309 турбины.
Паровая турбина имеет турбинную секцию 300 высокого давления и турбинную секцию 303 среднего давления, в каждом случае с внутренним корпусом 312 и охватывающим его наружным корпусом 315. Турбинная секция 300 высокого давления, например, выполнена с конструкцией генератора с несущими крышками. Турбинная секция 303 среднего давления, например, сконструирована в двухпоточном исполнении. Также возможно, что турбинная секция 303 среднего давления выполнена в однопоточном варианте.
Вдоль оси 306 вращения между турбинной секцией 300 высокого давления и турбинной секцией 303 среднего давления размещен подшипник 318, причем вал 309 турбины имеет в подшипнике 318 опорный участок 321. Вал 309 турбины опирается на дополнительный подшипник 324 около турбинной секции 300 высокого давления. В области этого подшипника 324 турбинная секция 300 высокого давления имеет уплотнение 345 вала. Вал 309 турбины уплотнен относительно наружного корпуса 315 турбинной секции 303 среднего давления двумя дополнительными уплотнениями 345 вала. Между участком 348 впуска высоконапорного пара и участком 351 выпуска высоконапорного пара вал 309 турбины в турбинной секции 300 высокого давления имеет набор 357 рабочих лопаток высокого давления. Этот набор 357 рабочих лопаток высокого давления с принадлежащими ему, более подробно не показанными, рабочими лопатками представляет собой участок 360 системы лопаток.
Турбинная секция 303 среднего давления имеет центральный участок 333 впуска пара. В сопряжении с участком 333 впуска пара вал 309 турбины имеет радиально-симметричное ограждение 363 вала, защитную пластину с одной стороны для разделения потока пара на оба потока турбинной секции 303 среднего давления, а также для предотвращения непосредственного контакта горячего пара с валом 309 турбины. Вал 309 турбины в турбинной секции 303 среднего давления имеет второй участок 366 системы лопаток с рабочими лопатками 354 среднего давления. Протекающий через второй участок 366 системы лопаток горячий пар проходит из турбинной секции 303 среднего давления через выпускной патрубок 369 в аэрогидродинамически подсоединенную ниже по потоку непоказанную турбинную секцию низкого давления.
Вал 309 турбины, например, состоит из двух секционных валов 309а и 309b турбины, которые в области подшипника 318 прочно соединены друг с другом. Каждый секционный вал 309а и 309b турбины имеет выполненный в виде центрального просверленного отверстия протяженный вдоль оси 306 вращения охлаждающий канал 372. Охлаждающий канал 372 соединен с участком 351 выпуска пара через имеющий радиальное отверстие 375а приточный трубопровод 375. В турбинной секции 303 среднего давления канал 372 для охлаждающей среды соединен с не показанной более подробно полостью внутри ограждения вала. Приточные трубопроводы 375 выполнены как радиальное отверстие 375а, благодаря чему «более холодный» пар из турбинной секции 300 высокого давления может поступать в центральное просверленное отверстие 372а. Через выпускной канал 372, также, в частности, выполненный как радиально направленное отверстие 375а, пар попадает через участок 321 подшипника в турбинную секцию 303 среднего давления, и там - на поверхность 330 оболочки вала 309 турбины на участке 333 впуска пара. Протекающий через охлаждающий канал пар имеет явно более низкую температуру, чем притекающий в участок 333 впуска пара пар промежуточного перегрева, так что обеспечивается эффективное охлаждение первых рядов 342 рабочих лопаток турбинной секции 303 среднего давления, а также поверхности 330 оболочки вала в области этих рядов 342 рабочих лопаток.
Фигура 2 в качестве примера показывает газовую турбину 100 в частичном продольном разрезе.
Внутри газовой турбины 100 имеется ротор 103, который смонтирован вращающимся вокруг оси 102 вращения, с валом 101, который также называется рабочим колесом турбины.
Вдоль ротора 103 один за другим следуют корпус 104 воздухозаборника, компрессор 105, например, тороидальная камера 110 сгорания, в частности кольцевая камера сгорания, с многочисленными коаксиально размещенными форсунками 107, турбина 108 и выпускной корпус 109.
Кольцевая камера 110 сгорания сообщается, например, с кольцеобразным каналом 111 для горячего газа. Там, например, четыре последовательно соединенных ступени 112 турбины образуют турбину 108.
Каждая ступень 112 турбины сформирована, например, из двух лопастных венцов. Если смотреть по направлению течения рабочей среды 113, в канале 111 для горячего газа ряд 125, сформированный из рабочих лопаток 120, следует за рядом 115 направляющих лопаток.
При этом направляющие лопатки 130 закреплены на внутреннем корпусе 138 статора 143, тогда как рабочие лопатки 120 ряда 125 вставлены в ротор 103, например, с помощью турбинного диска 133.
С ротором 103 соединен генератор или рабочая машина (не показаны).
Во время работы газовой турбины 100 компрессор 105 через впускной корпус 104 засасывает воздух 135 и сжимает его. Сжатый воздух, подготовленный на обращенном к турбине конце компрессора 105, поступает к форсункам 107 и там смешивается с топливом. Затем смесь сгорает в камере 110 сгорания с образованием рабочей среды 113. Оттуда рабочая среда 113 протекает вдоль канала 111 для горячего газа на направляющие лопатки 130 и рабочие лопатки 120. На рабочих лопатках 120 рабочая среда 113 расширяется с передачей им импульса силы так, что рабочие лопатки 120 приводят во вращение ротор 103, и он приводит в движение соединенную с ним рабочую машину.
Конструкционные детали, находящиеся в горячей рабочей среде 113 во время работы газовой турбины 100, подвергаются воздействию термических нагрузок. Направляющие лопатки 130 и рабочие лопатки 120 в первой ступени 112 турбины, если смотреть по направлению течения рабочей среды 113, вместе с теплозащитными элементами, облицовывающими кольцеобразную камеру 110 сгорания, испытывают самые высокие термические нагрузки.
Чтобы выдерживать господствующие там температуры, эти детали могут охлаждаться с помощью охлаждающей среды.
Подобным образом, подложки конструкционных деталей могут иметь направленную структуру, то есть они являются монокристаллическими (SX-структура) или включают только продольно направленные зерна (DS-структура). Например, в качестве материала для конструкционных деталей, в частности для турбинных лопаток 120, 130 и конструкционных деталей камеры 110 сгорания, используются жаропрочные сплавы на основе железа, никеля или кобальта.
Такие жаропрочные сплавы известны, например, из патентных документов EP 1204776 В1, EP 1306454, EP 1319729 А1, WO 99/67435 или WO 00/44949.
Лопатки 120, 130 также могут иметь покрытия 7 для защиты от коррозии (MCrAlX; «М» представляет по меньшей мере один элемент из группы железа (Fe), кобальта (Со), никеля (Ni), «Х» является активным элементом и представляет собой иттрий (Y), и/или кремний, скандий (Sc), и/или по меньшей мере один редкоземельный элемент, или соответственно гафний). Такие сплавы известны из патентных документов ЕР 0486489 В1, ЕР 0786017 В1, ЕР 0412397 В1 или ЕР 1306454 А1.
На MCrAlX также может присутствовать еще и термобарьерное покрытие, предпочтительно состоящее из ZrO2, Y2O4-ZrO2, то есть оно является нестабилизированным, частично или полностью стабилизированным оксидом иттрия, и/или оксидом кальция, и/или оксидом магния. С помощью подходящего способа нанесения покрытий, например, такого как физическое осаждение из паровой фазы с испарением электронным пучком (EB-PVD), в термобарьерном покрытии получаются столбчатые зерна.
Направляющая лопатка 130 имеет корень направляющей лопатки (здесь не показан), обращенный к внутреннему корпусу 138 турбины 108, и головку направляющей лопатки на противоположной стороне относительно корня направляющей лопатки. Головка направляющей лопатки обращена к ротору 103 и закреплена на крепежном кольце 140 статора 143.
Claims (19)
1. Чугун с шаровидным графитом, содержащий, вес.%:
2. Чугун по п.1, отличающийся тем, что он содержит 0,05-0,2 вес.% ниобия (Nb), предпочтительно 0,1 вес.%.
3. Чугун по п.1, отличающийся тем, что он содержит 0,4-0,6 вес.% Nb, предпочтительно 0,5 вес.%.
4. Чугун по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что он содержит 0,4-0,6 вес.% Со, предпочтительно 0,5 вес.%.
5. Чугун по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что он содержит 0,9-1,1 вес.% кобальта (Со), предпочтительно 1,0 вес.%.
6. Чугун по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что суммарное содержание кремния (Si), кобальта (Со), молибдена (Mo) и ниобия (Nb) составляет менее 6,5 вес.%, предпочтительно менее 6,0 вес.% и предпочтительно по меньшей мере 3,5 вес.%.
7. Чугун по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что суммарное содержание молибдена (Mo) и ниобия (Nb) не превышает 1,5 вес.% и предпочтительно составляет по меньшей мере 0,6 вес.%.
8. Чугун по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что он содержит 2,0-3,0 вес.% кремния (Si), предпочтительно 2,3-2,7 вес.% кремния (Si), наиболее предпочтительно 2,5 вес.%.
9. Чугун по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что он содержит 3,0-4,5 вес.% кремния (Si), предпочтительно 3,3-3,5 вес.%.
10. Чугун по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что он содержит 3,15-3,40 вес.% кремния (Si), предпочтительно 3,25 вес.%.
11. Чугун по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что он содержит 3,9-4,1 вес.% кремния (Si), предпочтительно 4,0 вес.%.
12. Чугун по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что он содержит по меньшей мере 0,01 вес.% никеля (Ni), предпочтительно по меньшей мере 0,05 вес.%.
13. Чугун по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что он содержит 3,2-3,4 вес.% углерода (С), предпочтительно 3,3 вес.%.
14. Чугун по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что он содержит 3,4-3,7 вес.% углерода (С), предпочтительно 3,55 вес.%.
15. Чугун по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что он имеет СЕ-эквивалент, определяемый по выражению:
СЕ = вес.% С + [(вес.% Si + вес.% Р) / 3],
составляющий 4,1- 4,4 вес.%.
16. Деталь корпуса турбины, в частности паровой (300, 303) или газовой (100), характеризующаяся тем, что она выполнена из чугуна с шаровидным графитом по любому из пп. 1-15.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102012217892.9 | 2012-10-01 | ||
| DE102012217892.9A DE102012217892A1 (de) | 2012-10-01 | 2012-10-01 | Gusseisen mit Niob und Bauteil |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013143927A RU2013143927A (ru) | 2015-04-10 |
| RU2639194C2 true RU2639194C2 (ru) | 2017-12-20 |
Family
ID=49029002
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013143927A RU2639194C2 (ru) | 2012-10-01 | 2013-09-30 | Чугун с ниобием и конструкционная деталь |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20140093416A1 (ru) |
| EP (1) | EP2712943A3 (ru) |
| CN (1) | CN103710614A (ru) |
| DE (1) | DE102012217892A1 (ru) |
| RU (1) | RU2639194C2 (ru) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104342594A (zh) * | 2014-12-02 | 2015-02-11 | 江苏金洋机械有限公司 | 一种用于制备高铁扣件用铁垫板的合金 |
| JP6466727B2 (ja) * | 2015-02-06 | 2019-02-06 | 日産自動車株式会社 | 球状黒鉛鋳鉄及び自動車用エンジンの排気系部品 |
| US10662510B2 (en) * | 2016-04-29 | 2020-05-26 | General Electric Company | Ductile iron composition and process of forming a ductile iron component |
| US11618937B2 (en) * | 2019-10-18 | 2023-04-04 | GM Global Technology Operations LLC | High-modulus, high-strength nodular iron and crankshaft |
| CN111074145B (zh) * | 2019-12-05 | 2021-06-01 | 江苏吉鑫风能科技股份有限公司 | 一种低温韧性超厚大端面铁素体球墨铸铁件及其制备方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2428821A1 (de) * | 1974-06-14 | 1975-12-18 | Goetzewerke | Verschleissfeste gusseisenlegierung mit lamellarer bis knoetchenfoermiger graphitausscheidung |
| DE2428822A1 (de) * | 1974-06-14 | 1976-01-02 | Goetzewerke | Sphaerogusseisenlegierung mit erhoehter verschleissbestaendigkeit |
| GB1506947A (en) * | 1974-11-30 | 1978-04-12 | Goetzewerke | Sealing strip for rotary piston engines |
| SU1700087A1 (ru) * | 1990-02-22 | 1991-12-23 | Всесоюзный Заочный Политехнический Институт | Чугун |
| US20040071584A1 (en) * | 2002-07-26 | 2004-04-15 | Erre-Vis S.P.A. | Spheroidal cast iron particularly for piston rings and method for obtaining a spheroidal cast iron |
| US20080308193A1 (en) * | 2004-03-04 | 2008-12-18 | Yoshio Igarashi | Heat-Resistant Cast Iron And Exhaust Equipment Member Formed Thereby |
Family Cites Families (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5530061B2 (ru) * | 1973-11-01 | 1980-08-08 | ||
| DE3147461C2 (de) * | 1981-12-01 | 1983-10-13 | Goetze Ag, 5093 Burscheid | Verschleißfeste Gußeisenlegierung hoher Festigkeit mit sphärolithischer Graphitausscheidung, ihr Herstellungsverfahren und ihre Verwendung |
| DE3926479A1 (de) | 1989-08-10 | 1991-02-14 | Siemens Ag | Rheniumhaltige schutzbeschichtung, mit grosser korrosions- und/oder oxidationsbestaendigkeit |
| DE58908611D1 (de) | 1989-08-10 | 1994-12-08 | Siemens Ag | Hochtemperaturfeste korrosionsschutzbeschichtung, insbesondere für gasturbinenbauteile. |
| FR2681878B1 (fr) * | 1991-09-26 | 1993-12-31 | Centre Tech Ind Fonderie | Fonte a graphite spherouidal resistant a la chaleur. |
| KR100354411B1 (ko) | 1994-10-14 | 2002-11-18 | 지멘스 악티엔게젤샤프트 | 부식,산화및과도한열응력으로부터부품을보호하기위한보호층및그제조방법 |
| WO1999067435A1 (en) | 1998-06-23 | 1999-12-29 | Siemens Aktiengesellschaft | Directionally solidified casting with improved transverse stress rupture strength |
| US6231692B1 (en) | 1999-01-28 | 2001-05-15 | Howmet Research Corporation | Nickel base superalloy with improved machinability and method of making thereof |
| WO2001009403A1 (de) | 1999-07-29 | 2001-02-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Hochtemperaturbeständiges bauteil und verfahren zur herstellung des hochtemperaturbeständigen bauteils |
| DE50104022D1 (de) | 2001-10-24 | 2004-11-11 | Siemens Ag | Rhenium enthaltende Schutzschicht zum Schutz eines Bauteils gegen Korrosion und Oxidation bei hohen Temperaturen |
| DE50112339D1 (de) | 2001-12-13 | 2007-05-24 | Siemens Ag | Hochtemperaturbeständiges Bauteil aus einkristalliner oder polykristalliner Nickel-Basis-Superlegierung |
| JP2003221639A (ja) * | 2002-01-31 | 2003-08-08 | Aisin Takaoka Ltd | タービンハウジング一体型排気マニホルド及びその製造方法 |
| DE10247336A1 (de) * | 2002-10-10 | 2004-04-22 | Pfeiffer Vacuum Gmbh | Kolbenmaschine zur Förderung von Gasen |
| DE102004040055A1 (de) * | 2004-08-18 | 2006-03-02 | Federal-Mogul Burscheid Gmbh | Gusseisenwerkstoff für Kolbenringe |
| JP5319871B2 (ja) * | 2004-12-17 | 2013-10-16 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | ダクタイル鋳鉄合金 |
| EP1877593A2 (en) * | 2005-05-05 | 2008-01-16 | Wescast Industries, Inc. | Cast iron with improved high temperature properties |
| JP5232620B2 (ja) * | 2008-12-18 | 2013-07-10 | 三菱重工業株式会社 | 球状黒鉛鋳鉄 |
| US20110256017A1 (en) * | 2010-04-19 | 2011-10-20 | Borgwarner Inc. | High temperature cast iron with niobium and having compacted graphite structures |
| EP2511394B1 (de) * | 2011-04-15 | 2015-05-27 | Siemens Aktiengesellschaft | Gusseisen mit Niob und Bauteil |
-
2012
- 2012-10-01 DE DE102012217892.9A patent/DE102012217892A1/de not_active Withdrawn
-
2013
- 2013-08-26 EP EP13181651.4A patent/EP2712943A3/de not_active Withdrawn
- 2013-09-23 US US14/033,613 patent/US20140093416A1/en not_active Abandoned
- 2013-09-30 RU RU2013143927A patent/RU2639194C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2013-09-30 CN CN201310461826.3A patent/CN103710614A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2428821A1 (de) * | 1974-06-14 | 1975-12-18 | Goetzewerke | Verschleissfeste gusseisenlegierung mit lamellarer bis knoetchenfoermiger graphitausscheidung |
| DE2428822A1 (de) * | 1974-06-14 | 1976-01-02 | Goetzewerke | Sphaerogusseisenlegierung mit erhoehter verschleissbestaendigkeit |
| GB1506947A (en) * | 1974-11-30 | 1978-04-12 | Goetzewerke | Sealing strip for rotary piston engines |
| SU1700087A1 (ru) * | 1990-02-22 | 1991-12-23 | Всесоюзный Заочный Политехнический Институт | Чугун |
| US20040071584A1 (en) * | 2002-07-26 | 2004-04-15 | Erre-Vis S.P.A. | Spheroidal cast iron particularly for piston rings and method for obtaining a spheroidal cast iron |
| US20080308193A1 (en) * | 2004-03-04 | 2008-12-18 | Yoshio Igarashi | Heat-Resistant Cast Iron And Exhaust Equipment Member Formed Thereby |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013143927A (ru) | 2015-04-10 |
| US20140093416A1 (en) | 2014-04-03 |
| CN103710614A (zh) | 2014-04-09 |
| EP2712943A2 (de) | 2014-04-02 |
| EP2712943A3 (de) | 2016-11-09 |
| DE102012217892A1 (de) | 2014-05-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2562175C2 (ru) | Чугун, содержащий ниобий, и конструктивный элемент | |
| JP3793667B2 (ja) | 低圧蒸気タービン最終段動翼の製造方法 | |
| RU2639194C2 (ru) | Чугун с ниобием и конструкционная деталь | |
| US5061440A (en) | Ferritic heat resisting steel having superior high-temperature strength | |
| KR20020046988A (ko) | 고온 강도 및 연성이 개선된 내열 및 내식 주조스테인리스 강 | |
| JP2012503718A (ja) | ターボチャージャ及びそのブレード軸受リング | |
| JP2007092123A (ja) | 高強度耐熱鋳鋼とその製造方法及びそれを用いた用途 | |
| EP2765214B1 (en) | Stainless steel alloys, turbocharger turbine housings formed from the stainless steel alloys, and methods for manufacturing the same | |
| JP2012219682A (ja) | 蒸気タービン用ロータシャフトと、それを用いた蒸気タービン | |
| KR20060049826A (ko) | 내열강과 그것을 이용한 증기 터빈용 회전자 샤프트 및증기 터빈 및 증기 터빈 발전 플랜트 | |
| JP2012503719A (ja) | ターボチャージャおよびその調節可能なブレード | |
| US20110194969A1 (en) | Ductile Iron Having Cobalt | |
| US20120070329A1 (en) | Ferritic martensitic iron based alloy, a component and a process | |
| CN111139409A (zh) | 一种耐热铸钢及其制备方法和用途 | |
| EP2980253B1 (en) | Stainless steel alloys and turbocharger turbine housings formed from the stainless steel alloys | |
| US20100178192A1 (en) | Cast Iron Comprising Cobalt and Component | |
| JP3921574B2 (ja) | 耐熱鋼とそれを用いたガスタービン及びその各種部材 | |
| JP2542753B2 (ja) | 高温強度の優れたオ―ステナイト系耐熱鋳鋼製排気系部品 | |
| JP2010065322A (ja) | フェライト系耐熱鋼 | |
| EP2835441B1 (en) | Precipitation-hardened stainless steel alloys | |
| US11434556B2 (en) | Austenitic alloys for turbochargers | |
| JP3716684B2 (ja) | 高強度マルテンサイト鋼 | |
| US20150132144A1 (en) | Precipitation hardening martensitic stainless steel, turbine component formed of said martensitic stainless steel, and turbine including said turbine component | |
| JP3661456B2 (ja) | 低圧蒸気タービンの最終段動翼 | |
| JP3800630B2 (ja) | 蒸気タービン発電プラント及び低圧蒸気タービンの最終段動翼とその製造法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191001 |