本发明专利技术涉及铸造及热处理技术领域内的一种大型蒸汽轮机外缸铸造及热处理方法，在铸造时，控制铸钢件的各组分的质量百分含量；同时控制Ceq值在0.48%~0.54%；然后，对铸件内外进行表面处理，采用气刨刨除浮砂，切除铸件冒口及浇铸系统，然后对铸件进行抛丸处理；铸件淬火的保温温度确定为AC3+（50~100）℃，保温7~9h后水冷；回火后，出炉空冷。本发明专利技术中，通过控制各组分含量及Ceq值，使铸件便于淬火处理，各批次成分波动范围内很小，淬火性能相对稳定；该方法可减小大型铸钢件淬火后的硬度差异，铸件本体硬度差异≤±20HB。该方法可用于生产最大单边长度不小于3000mm的蒸汽轮机外缸。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术专利涉及一种铸造及热处理的方法，特别涉及大型蒸汽轮机外缸的铸造及热处理方法。
技术介绍
蒸汽轮机外缸铸钢件是600丽超临界、超超临界蒸汽轮机机组的关键部件。该产品制造难度很高，在我公司之前，国内还没有厂商能成功生产，世界上也只有波兰一家铸钢厂成功生产过。该铸钢件材质为G20Mo5,属于低合金钢。每套铸件分为上下两半，上半毛重24t，最大轮廓尺寸5300X3400X2000mm ;下半毛重24.5t，最大轮廓尺寸5220X 3440X 1482mm。上下半铸件实体75%以上部位的壁厚为60mm，最大壁厚290mm。此类外缸铸件为半回转体结构，主缸壁从中分面向水平结合面法兰的偏心达到9%以上。该类产品材料力学性能要求较高:抗拉强度要求440~590 MPa，屈服强度> 245MPa,延伸率≥22%，室温冲击功AKv≥27J，布氏硬度要求130-175ΗΒ，而且要求单个铸件本体均分检测5个部位，各部位硬度值差值小于20ΗΒ，一批铸件中所有铸件的平均硬度值与试样的检测结果相差也不能超过±20ΗΒ以上。这对于大型铸钢件，难度很大；G20Mo5材质为低合金钢，但要求较高的综合性能，尤其是冲击要求极高。采用传统正火方法，冲击很难稳定达到顾客要求。为此，需要采用淬火的方法来首先满足强度及塑韧性的要求，然后再考虑铸件本体硬度的差异性。而解决这种大型铸钢件，尤其是淬火的铸钢件的硬度差异，相关文献还没有介绍。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，在保证铸钢件各项性能满足要求的同时，还能满足铸件本体硬度差异< ±20HB的要求。本专利技术的目的是这样实现的:，其特征在于包括如下步骤: I)在铸造时，控制铸钢件原料中各组分的质量百分含量: C 0.18^0.22 (表示碳含量为总质量的0.18%~Ο.22%，下同)Si 0.30-θ.58Mn 0.70-θ.90Cr 0.20-θ.29Mo 0.45、.58Ni 0.30-θ.38V0.02^0.03余量为Fe 同时控制碳当量Ceq值在0.48%~θ.54%,其中碳当量按如下公式计算: Ceq=C+Mn/6+ (Cr+Mo+V) /5+ (Ni+Cu) /15，式中，C、Mn、Cr、Mo、V、N1、Cu 分别表示各组分的质量百分含量，没有的成分含量为O ; 2)对获得的铸件内外进行表面处理，采用气刨刨除浮砂，切除铸件冒口及浇铸系统，然后，刨除铸件多肉部分及切割残留，然后对铸件进行抛丸处理； 3)淬火处理前，先确定该材料的相变点温度AC3,铸件淬火的保温温度确定为AC3+(50~100) °C，淬火时，以70^800C /h的升温速度加热到AC3+ (50~100) °C，保温7~9h后水冷; 4)淬火后进行回火，回火以8(TlO(rC/h的升温速度加热到69(T705°C，保温7~9h后，随炉以2(T60°C /h缓慢冷却至260°C以下，出炉空冷。本专利技术中，通过控制各组分含量及Ceq值，使铸件便于淬火处理，淬火过程中不易淬裂，同时使得各批次成分波动范围内很小，淬火性能相对稳定，这一含量范围及Ceq值是经过大量的实践总结出来的优选数值。铸件内外进行表面处理有别于常规技术手段，现有技术中，为避免铸造缺陷，往往采用大冒口或厚大补贴的工艺方法，传统工序流程是热处理前清理掉浮砂，切掉冒口和大部分的补贴，热处理后，再通过气刨工序将粘砂和多余的金属再从铸件上刨除。通过现场实测对比，铸件表面粘砂严重，铸件补贴切割后残留的金属较多，在淬火后，去除粘砂或去除多余的补贴金属后，其下的硬度和铸件非粘砂、无补贴的部位的硬度差别较大。为此，为减小这方面的影响，本专利技术在铸件进行热处理前要清理掉铸件内外表面的所有浮砂，露出铸件本体。将铸件冒口及浇注系统切除干净；气刨去除铸件多肉的部分，包括过多的切割残留，之后再进行抛丸处理，为减小铸件内外硬度差异作好基础。淬火时，将温度提升到相变点以上5(T100°C，避免部分原始的铸态铁素体在随后的淬火冷却过程中，因不发生变化而保留下来，铁素体的存在使钢淬火后有软点存在，从而影响铸件硬度均匀性；而温度过高则使铸件氧化脱碳严重，晶粒粗大，影响硬度，影响性能。回火可消除工件淬火时产生的残留应力，防止变形和开裂；调整工件的硬度、强度、塑性和韧性，达到使用性能要求，改善和提高加工性能。该方法可减小大型铸钢件淬火后的硬度差异，保证铸钢件各项性能满足要求的同时，满足铸件本体硬度差异< ±20HB的要求。该方法可用于生产最大单边长度不小于3000_的蒸汽轮机外缸。为保证铸件淬火和回火后的硬度均匀，淬火和回火时的整个炉膛内温差小于±10°C。此外，淬火可在自动温控淬火槽内进行，淬火水冷时，控制水温度在20°~40° C范围内，可保证铸件整体冷却均匀，最终保证铸件硬度均匀。【附图说明】图1为各实施例的组分及Ceq对比表。图2为铸件试块力学性能对比表。【具体实施方式】下述施例中的大型蒸汽轮机外缸均为蒸汽轮机的外缸，其最大单边长度不小于3000mmo实施例1 ，包括如下步骤: I)在铸造时，控制铸钢件原料中各组分的质量百分含量:C 0.20Si 0.44Mn 0.85Cr 0.23Mo 0.51Ni 0.33 V0.025 余量为Fe, 其碳当量Ceq值在0.52%,其中碳当量按如下公式计算 Ceq=C+Mn/6+ (Cr+Mo+V) /5+ (Ni+Cu) /15，式中，C、Mn、Cr、Mo、V、N1、Cu 分别表示各组分的质量百分含量，Cu含量为O。2)对获得的铸件内外进行表面处理，采用气刨刨除浮砂，切除铸件冒口及浇铸系统，然后，刨除铸件多肉部分及切割残留，然后对铸件进行抛丸处理。3)淬火处理前，先确定该材料的相变点温度AC3,铸件淬火的保温温度确定为AC3+50°C，本实施例中，相变点温度为880°C，淬火时，以7(T80°C /h的升温速度加热到930^940 0C，保温7h后水冷。4)淬火后进行回火，回火以80°C /h的升温速度加热到690°C，保温7h后，随炉以200C /h缓慢冷却至260°C以下，出炉空冷。淬火和回火时的整个炉膛内温差小于±10°C。淬火在自动温控淬火槽内进行，淬火水冷时，控制水温度在20°~40° C范围内。实施例2 又，其步骤如下: I)在铸造时，控制铸钢件原料中各组分的质量百分含量:C 0.20Si 0.45Mn 0.78Cr 0.25Mo 0.49Ni 0.35 V0.024 余量为Fe 此时，碳当量Ceq值在0.51%，其中碳当量计算公式同实施例1。2)对获得的铸件内外进行表面处理，采用气刨刨除浮砂，切除铸件冒口及浇铸系统，然后，刨除铸件多肉部分及切割残留，然后对铸件进行抛丸处理。3)淬火处理前，先确定该材料的相变点温度AC3，本实施例中，相变点温度为875°C，铸件淬火的保温温度确定为975 °C，淬火时，以80 °C /h的升温速度加热到965~975 °C，保温9h后水冷。 4)淬火后进行回火，回火以100°C/h的升温速度加热到705°C，保温9h后，随炉以600C /h缓慢冷却至260°C以下，出炉空冷。淬火和回火时的整个炉膛内温差小于±10°C。淬本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种大型蒸汽轮机外缸铸造及热处理方法，其特征在于包括如下步骤：1）在铸造时，控制铸钢件原料中各组分的质量百分含量：C 0.18~0.22Si 0.30~0.58Mn 0.70~0.90Cr 0.20~0.29Mo 0.45~0.58Ni 0.30~0.38V 0.02~0.03余量为Fe同时控制碳当量Ceq值为0.48%~0.54%，其中碳当量按如下公式计算 Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15，式中，C、Mn、Cr、Mo、V、Ni、Cu分别表示各组分的质量百分含量，没有的成分含量为0；2）对获得的铸件内外进行表面处理，采用气刨刨除浮砂，切除铸件冒口及浇铸系统，然后，刨除铸件多肉部分及切割残留，然后对铸件进行抛丸处理；3）淬火处理前，先确定该材料的相变点温度AC3，铸件淬火的保温温度确定为AC3+（50~100）℃，淬火时，以70~80℃/h的升温速度加热到AC3+（50~100）℃，保温7~9h后水冷；4）淬火后进行回火，回火以80~100℃/h的升温速度加热到690~705℃，保温7~9h后，随炉以20~60℃/h缓慢冷却至260℃以下，出炉空冷。...
【技术特征摘要】
1.一种大型蒸汽轮机外缸铸造及热处理方法，其特征在于包括如下步骤: 1)在铸造时，控制铸钢件原料中各组分的质量百分含量:C 0.18~0.22Si 0.30-θ.58Mn 0.70-θ.90Cr 0.20-θ.29Mo 0.45、.58Ni 0.30-θ.38V0.02^0.03余量为Fe 同时控制碳当量Ceq值为0.48%~0.54%，其中碳当量按如下公式计算Ceq=C+Mn/6+ (Cr+Mo+V) /5+ (Ni+Cu) /15，式中，C、Mn、Cr、Mo、V、N1、Cu 分别表示各组分的质量百分含量，没有的成分含量为O ; 2)对获得的铸件内外进行表面处理，采用气刨刨除浮砂，切除铸件冒口及浇铸系统，然后，刨除铸件多肉部分及切割残留，然后对...
【专利技术属性】
技术研发人员：马进，李文辉，唐钟雪，张立文，
申请(专利权)人：宁夏共享装备有限公司，宁夏共享铸钢有限公司，
类型：发明
国别省市：宁夏;64
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