一种大功率发电机转子槽楔用合金及其生产工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种大功率发电机转子槽楔用合金及其生产工艺，所述合金的成分及其含量（Wt%）包括：Ni2.2～2.6、Cr0.32～0.40、Si0.55～0.65、P0.02～0.03、Cu余量；所述工艺包括熔炼、浇铸、固溶处理、时效强化；本工艺通过控制成分配比、工艺优化和进行多相强化，所得合金材料，导电率62～65%IACS；500℃下，抗拉强度689～692MPa，屈服强度644～647MPa，导电率高，耐高温性能好，寿命长，能满足大功率发电机转子槽楔用合金的使用要求，同时工艺简单，生产成本低，对环境污染小，具有较好的市场前景和经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种大功率发电机转子槽楔用合金及其生产工艺
本专利技术属于发电机转子槽楔材料生产
，具体涉及一种大功率发电机转子槽楔用合金及其生产工艺。
技术介绍
发电机转子槽楔要承受转子运转时槽内铜线、绝缘件及自身巨大的离心力，电流流经槽楔会产生较高的温升，生产转子槽楔时需要使用导电率高、耐高温性能优良的合金材料。申请号为200510123011的专利《大容量汽轮发电机转子铜合金槽楔及其制备方法》中，合金成分为:N1: 1.35 ~2.05%，S1:0.40 ~0.80%，Cr:0.05 ~0.25% ,Be: 0.15 —0.40% ,Cu:余量；生产工艺主要采用920~980°C固溶处理，35~50%冷变形，450~500°C保温4~5h时效处理，空冷。该技术方案中，Be价格高，且影响合金的高温稳定性，使合金不宜长时间承受高温工作，同时添加Be的合金产生的粉尘会有毒；合金中N1、Si的质量配比在2.5~3.5左右，Si含量相对偏高，只有一部分Si形成Ni2Si析出相，剩余的Si以固溶态存在，严重影响合金的导电率；所得合金导电率仅为49%IACS，寿命短，且耐高温性能未知。申请号为200510038051.4的专利《汽轮发电机转子槽楔用钛青铜及其加工工艺》中，钛青铜采用无钴无锆设计，其成分为:Be:0.1~0.3%, N1:1.5~2.5%、T1:0.4~0.6%、Cu:余量，所得合金导电率仅为47%IACS，高温(427°C)屈服强度480~550MPa，抗拉强度540~630MPa，工作寿命短，无法满足大功率发电机长时间运转的需求。【专利技术内容】本专利技术是为了弥补上述不足，并对成分配比和生产工艺进行改进，提供一种大功率发电机转子槽楔用合金及其生产工艺，该合金导电率高，耐高温性能好，寿命长，能满足大功率发电机转子槽楔用合金的使用要求，同时工艺简单，生产成本低，对环境污染小，具有较好的市场前景和经济效益。一种大功率发电机转子槽楔用合金，所述合金的成分及其含量(Wt%)包括:Ni2.2 ~2.6、Cr 0.32 ~0.40、Si 0.55 ~0.65、P 0.02 ~0.03、Cu:余量； 所述大功率发电机转子槽楔用合金的生产工艺，包括以下步骤: ①熔炼:先将电解铜预热至250~280°C，再装入低频感应炉中，开始熔化时加入覆盖剂，使覆盖厚度达1.2~1.4mm，全部熔化后加入占铜质量0.5~0.7%的磷铜作为脱氧剂，进行扒渣，补充覆盖剂后，综合考虑各元素的理化性质，将S1、P、N1、Cr按常规工艺依此加入铜熔体中，保温15min出炉； ②浇铸:采用常规连续铸造工艺，水压机上锻压成坯； ③固溶处理:在940~960°C下热处理1.5h再进行水淬处理，冷轧使合金产生60%冷变形； ④时效强化:再将铸坯加热至460~480°C保温2.5h后，机械加工成所需形状；所述覆盖剂的成分及其含量(wt%)为:50%木炭、30%碎玻璃、10% NaCl,10% CaF2。本技术方案中，在成分配比方面，Cr可以提高合金的电导性，形成Cr3Si相影响合金的高温稳定性，并能一定程度上抑制固溶处理期间合金的晶粒长大；因为铜基中Be与Ni2Si具有类似的机械性能，因此，可适当提高Ni2Si的含量，获得更好的热稳定性和高温强度，配比Ni和Si的质量百分含量分别在2.2~2.6%、0.55~0.65%，避免合金中含有固溶态Si，从而提高了合金的强度和导电率，既确保合金的性能，降低了生产成本，又减少了污染；而加入Cr后，Cr将比N1、Si先溶于Cu中，使基体处于饱和状态，在一定程度上提高了Ni2Si相的析出量，基体中N1、Si含量减少，减少了基体中晶格畸变的程度，提高了合金的导电率；使合金含有质量百分含量为0.02~0.03%的P，是为了在不会使合金产生明显晶格畸变的基础上，产生Ni3P沉淀强化相，进一步提高合金的显微硬度和抗拉强度，并一定程度上抑制析出相的长大，使合金基体得到纯化，导电率提高。合金熔炼时，选用低频感应炉降低铜合金的熔炼消耗，电解铜加入炉中前先预热，将S1、P、N1、Cr按顺序熔化，合理的装炉和熔化顺序有效地缩短熔化时间，覆盖剂质量配比选用50%木炭、30%碎玻璃、10% NaCl,10% CaF2，该覆盖剂铺展性好，合金熔炼时能全面覆盖液态金属液面，与熔渣的亲和力强，具有极好的净化液态金属、细化合金的能力，使熔体得到适当保护并获得较佳的熔炼气氛；加入0.5~0.7%的磷铜作为脱氧剂，能够有效去除熔体里的氧粒子，有效提高合金的质量和成品率。对铸坯采用高温固熔淬火处理、中温时效处理析出沉淀硬化合金的方法，该方法生产工艺简单，便于合金便于进行大规模生产。固溶处理时的处理温度以合金不产生晶粒粗大为前提，尽量提高温度，保温一定时间后快冷，保证析出相的溶质元素在基体中达到最大的固溶度。当在940~960°C下热处理1.5h再进行水淬处理，大量过剩相溶解，得到过饱和固溶体,冷轧使合金产生较大的冷变形,合金基体发生再结晶，使基体内部产生大量位错，合金的亚结构得到细化，但这种形变强化对铜合金的强度贡献有限，需要时效处理进一步强化，经460~480°C保温2.5h的时效处理，合金元素呈弥散分布的沉淀相相，且沉淀得到硬化，使合金取得最佳的性`能。本技术方案是在常规工艺的基础上，通过优化多元合金组成、添加微量元素、控制成分配比以提高合金的强度，并且尽可能地避免或减少对合金导电率的不良影响，进行多相强化，所得合金材料，室温下，抗拉强度796~798MPa，屈服强度734~737MPa，延展率17.9~18.2%,导电率62~65%IACS ;500°C下，抗拉强度689~692MPa，屈服强度644~647MPa，导电率高，耐高温性能好，寿命长，确保了大功率发电机的安全可靠性。能满足大功率发电机转子槽楔用合金的使用要求，显著提高了大功率发电机的安全可靠性，同时工艺简单，生产成本低，对环境污染小，具有较好的市场前景和经济效益。具体实施例实施例一 制备一种大功率发电机转子槽楔用合金，各组合金的成分及其含量(Wt%)包括:2.2%N1、0.32%Cr、0.55%S1、0.02%P、Cu:余量； 所述大功率发电机转子槽楔用合金的生产工艺，包括以下步骤:①熔炼:先将电解铜预热至250°C，再装入低频感应炉中，开始熔化时加入覆盖剂，覆盖剂质量成分包括50%木炭、30%碎玻璃、10% NaCl ,10% CaF2，使覆盖厚度达1.2mm，全部熔化后加入占铜质量0.5%的磷铜作为脱氧剂，进行扒渣，补充覆盖剂后，综合考虑各元素的理化性质，将S1、P、N1、Be、Cr按常规工艺依此加入铜熔体中，保温15min出炉； ②浇铸:采用常规连续铸造工艺，水压机上锻压成坯； ③固溶处理:在940°C下热处理1.5h再进行水淬处理，冷轧使合金产生60%冷变形； ④时效强化:再将铸坯加热至460°C保温2.5h后，机械加工成所需形状。经检测，合金性能如下表所示:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大功率发电机转子槽楔用合金，其特征在于，所述合金的成分及其含量（Wt%）包括：Ni?2.2～2.6、Cr?0.32～0.40、Si?0.55～0.65、P?0.02～0.03、Cu：余量。

【技术特征摘要】
1.一种大功率发电机转子槽楔用合金，其特征在于，所述合金的成分及其含量(Wt%)包括:Ni 2.2 ~2.6、Cr 0.32 ~0.40、Si 0.55 ~0.65、P 0.02 ~0.03、Cu:余量。2.—种生产如权利要求1所述的大功率发电机转子槽楔用合金的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤: ①熔炼:先将电解铜预热至250~280°C，再装入低频感应炉中，开始熔化时加入覆盖剂，使覆盖厚度达1.2~1.4mm，全部熔化后加入占铜质量0.5~0.7%的磷铜作为脱氧剂，进行扒渣，补充覆盖剂后，综...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国升，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司平顶山供电公司，
类型：发明
国别省市：