一种汽轮机用大规格锻件及其锻造方法技术

本发明专利技术涉及特殊钢热加工技术领域，具体公开了一种汽轮机用大规格锻件及其锻造方法。所述锻件的化学成分质量百分比满足C+N：0.097～0.130％；W+Nb：2.45～3.05％；6Si+Cr+4Mo+1.5W+11V+5Nb

【技术实现步骤摘要】
一种汽轮机用大规格锻件及其锻造方法


[0001]本专利技术涉及特殊钢热加工
，尤其涉及一种汽轮机用大规格锻件及其锻造方法。

技术介绍

[0002]现有技术表明，当超超临界汽轮机的蒸汽压力达到或超过28MPa以后，采用传统的中分面螺栓把紧方式，已无法满足高压内缸的紧固和密封要求，必须采用红套环结构。红套环的外径一般在1000mm以上，厚度在150mm以上，其制备方法包括电渣重炉冶炼、锻造饼状锻件、碾环成型等步骤。其中传统的大尺寸饼状锻件的锻造过程为加热、镦粗、拔长、镦粗，这种锻造方式对于大尺寸电渣锭来说，心部变形不足，锻造过程电渣锭中心位置易发生开裂，并随着锻造进行、裂纹向饼件外围扩展。
[0003]10Cr11Co3W3NiMoVNbNB钢是在传统Cr12型钢的基础上添加W、Co、B、N等元素，以提高材料高温强度和高温蠕变性能，主要应用于超临界和超超临界汽轮机组。该品种碳含量较高，合金元素多，W、Mo、Nb等元素含量较高，易形成多种碳化物，热加工性能差。利用10Cr11Co3W3NiMoVNbNB钢制备大尺寸锻件时，易出现碳化物聚集的现象，直接墩粗锻造，同样会出现心部变形量小，外部变形量大，聚集碳化物在锻造应力作用下开裂的问题。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术提供一种汽轮机用大规格锻件及其锻造方法。通过锻件化学成分内控设计、高温均质化处理、控制锻造顺序和锻造变形量，解决锻造开裂问题，制备出性能优良的大规格锻件。
[0005]达到上述专利技术目的，本专利技术采用了如下的技术方案：
[0006]一种汽轮机用大规格锻件，所述锻件的化学成分质量百分比为：Cr:10.00～12.00％、Co:2.50～3.50％、W:2.40～3.00％、Mn:0.35～0.65％、Ni:0.30～0.70％、Mo:0.10～0.40％、V:0.15～0.25％、Nb:0.05～0.12％、N:0.010～0.035％、B:0.01～0.025％、C:0.08～0.12％、Si≤0.10％、S≤0.010％、P≤0.015％、Ti≤0.05％，余量为Fe和其它不可避免的元素；
[0007]所述锻件的化学成分质量百分比满足C+N：0.097～0.130％；W+Nb：2.45～3.05％；6Si+Cr+4Mo+1.5W+11V+5Nb
‑
(40C+2Mn+4Ni+30N+2Co)≤5.0。
[0008]相对于现有技术，本专利技术通过设定合理的化学成分内控为锻件的材料性能和锻造提供良好的条件，解决锻造开裂问题，制备出性能优良的大规格锻件。通过限定C+N的质量百分比，保证锻件的力学性能；通过限定W+Nb的质量百分比，控制聚集碳化物的产生；通过限定6Si+Cr+4Mo+1.5W+11V+5Nb
‑
(40C+2Mn+4Ni+30N+2Co)的质量百分比，以保证锻件最终获得较低的铁素体含量，进而减少锻造开裂的现象的发生。
[0009]优选地，所述铸件中铁素体的体积分数不超过0.5％。通过控制铁素体的含量，进一步减少锻造开裂现象的发生。
[0010]本专利技术还提供了一种汽轮机用大规格锻件的锻造方法，包含以下步骤：
[0011]S1、采用如上述化学成分的电渣锭进行高温均质化处理；
[0012]S2、将所述高温均质化的电渣锭冷却至1140～1180℃，保温2～3h，然后依次进行一次拔长，墩粗，和二次拔长；
[0013]S3、将所述二次拔长的电渣锭进行退火处理，然后切除头尾余料，再升温至1140～1180℃，保温4～6h，然后进行1～2次墩粗锻造，即得锻件；
[0014]其中，步骤S2中一次拔长或二次拔长的变形量为30～50％，步骤S2和步骤S4中所述墩粗为压缩至电渣锭墩粗前高度的1/2～2/3。
[0015]相对于现有技术，本专利技术通过均质化处理、控制锻造顺序和锻造变形量，解决锻造开裂问题，制备出性能优良的大规格锻件。通过均质化处理，减轻微观偏析及碳化物聚集；高温均质化处理后降低加热温度锻造有利于细化组织；先进行一次拔长处理，破碎铸态组织，均匀细化心部组织，避免因大规格电渣锭心部变形量小而造成的锻不透问题；增加镦粗工序，使钢锭心部铸态组织充分破碎，为最终锻件锻造提供条件；退火处理去除锻件应力，可有效防止锻件开裂。
[0016]优选地，步骤S2中一次拔长或二次拔长的变形量为40％，步骤S2和步骤S4中所述墩粗为压缩至电渣锭墩粗前高度的3/5。通过限定拔长和墩粗的变形量，进一步提高锻造质量。
[0017]优选地，步骤S1中，所述均质化处理为以80～100℃/h的速率升温至1200℃～1250℃，保温30～40h。通过限定均质化处理条件，进一步减轻微观偏析及碳化物聚集。
[0018]优选地，步骤S2中，一次拔长后，在1140～1180℃下保温2～3h，然后进行墩粗步骤。通过一次拔长后进行保温处理，可均匀细化锻件心部组织。
[0019]优选地，步骤S3中，所述退火处理的条件为700～800℃下保温18～22h。通过进一步限定退火条件，可有效去除锻件应力，防止锻件开裂。
[0020]优选地，步骤S2和步骤S4中，步骤S2中，冷却速率为80～100℃/h；步骤S3中，升温速率为80～100℃/h。
[0021]优选地，步骤S3中，所述锻件尺寸为直径1160～1400mm、厚度310～500mm的饼状锻件。
[0022]优选地，步骤S3中，所述墩粗锻造后，将锻件在700～800℃下保温18～22h退火处理，然后车光至设计尺寸。
具体实施方式
[0023]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例和对比例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例和对比例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0024]实施例1
[0025](1)按照表1质量百分比的化学成分制备汽轮机用电渣锭，余量为Fe和其它不可避免的元素。电渣锭单支重量4.8吨，直径为750mm，高度1400mm。
[0026]表1
[0027]CSiMnSPNiCrMoVCoWNbBTiN
0.100.050.500.0080.0100.5011.000.250.183.002.600.090.0250.030.021
[0028]其中，化学成分质量百分比满足，C+N：0.121％；W+Nb：2.69％；
[0029]6Si+Cr+4Mo+1.5W+11V+5Nb
‑
(40C+2Mn+4Ni+30N+2Co)：5.0。
[0030](2)将电渣锭以80℃/h的速率升温至1200℃，保温40h，进行均质化处理。
[0031](3)将均质化处理后的电渣锭以80℃/h的速率冷却至1140℃，保温3h，然后将电渣锭进行一次拔长，至电渣锭高1820mm，1140℃下保温3h，再将一次拔长的电渣锭墩粗至高1213mm本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种汽轮机用大规格锻件，其特征在于，所述锻件的化学成分质量百分比为：Cr:10.00～12.00％、Co:2.50～3.50％、W:2.40～3.00％、Mn:0.35～0.65％、Ni:0.30～0.70％、Mo:0.10～0.40％、V:0.15～0.25％、Nb:0.05～0.12％、N:0.010～0.035％、B:0.01～0.025％、C:0.08～0.12％、Si≤0.10％、S≤0.010％、P≤0.015％、Ti≤0.05％，余量为Fe和其它不可避免的元素；所述锻件的化学成分质量百分比满足C+N：0.097～0.130％；W+Nb：2.45～3.05％；6Si+Cr+4Mo+1.5W+11V+5Nb
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(40C+2Mn+4Ni+30N+2Co)≤5.0。2.如权利要求1所述的汽轮机用大规格锻件，其特征在于，所述锻件中铁素体的体积分数不超过0.5％。3.如权利要求1或2任一项所述的汽轮机用大规格锻件的锻造方法，其特征在于，包含以下步骤：S1、取权利要求1所述化学成分的电渣锭进行高温均质化处理；S2、将所述高温均质化的电渣锭冷却至1140～1180℃，保温2～3h，然后依次进行一次拔长，墩粗，和二次拔长；S3、将所述二次拔长的电渣锭进行退火处理，然后切除头尾余料，再升温至1140～1180℃，保温4～6h，然后进行1～2次墩粗锻造，即得锻件；其中，步...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶强，王守明，李青，孙海涛，
申请(专利权)人：中航上大高温合金材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：