[發明專利]一種超純凈合金及其汽輪機轉子體鍛件的制造方法

有效

• 申請號: 201010156158.X
• 申請日: 2010-04-23
• 公開（公告）號: CN102234744A
• 公開（公告）日: 2011-11-09
• 發明（設計）人: 吳江楓;陳新建;張甫飛;陸青林
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/60
• 分類號: C22C38/60;C22C38/46;C21C7/06;C21C7/064;C21C7/10;C21D1/26;C21D1/60
• 代理公司: 上海三和萬國知識產權代理事務所 31230
• 代理人: 劉立平

技術領域

本發明涉及合金結構鋼及其鍛件的制造技術領域，具體涉及一種船用汽輪機低壓轉子體鍛件的超純凈中碳低合金高強鋼，及其轉子體鍛件的制造方法。

背景技術

汽輪機轉子是汽輪機中最重要的關鍵部件之一，承擔傳輸動力的作用，處于高溫、高壓和高應力工作狀態，工作環境十分惡劣，所以它要求：1.材料成分均勻；2.殘余、雜質元素及氣體含量極低；3.具有良好的力學性能、塑性、疲勞性能、持久性能、蠕變性能、抗腐蝕性能、加工性能等。

根據使用狀況，汽輪機轉子分為高中壓轉子和低壓轉子。高中壓轉子選用Ni-Fe基的高溫合金和含Cr10％以上的不銹鋼材料制作，其材料性能要求為：要有足夠的高溫持久強度、高溫塑性、韌性，良好的抗熱疲勞性能和可鍛造性；低壓轉子選用NiCrMoV系合金結構鋼制作，其材料性能要求為：要有足夠的抗拉強度、塑性、韌性、疲勞強度，低的時效脆化敏感性，可鍛性。

目前，國內汽輪機低壓轉子材料NiCrMoV系合金結構鋼有：30Cr1Mo1V(強度級別590)、30Cr2Ni4MoV(強度級別690)和高純凈30Cr2Ni4MoV(強度級別760)，“強度級別”值越高的低壓轉子，效果越好(同等汽輪機功率的“低壓轉子零部件”單重越小，或者說，“低壓轉子零部件”單重相同，“強度級別”值越高，汽輪機功率越大)；合金成分和鍛件的相關性能參見表1、表2。

目前，NiCrMoV系材料中，30Cr1Mo1V(強度級別590MPa)、30Cr2Ni4MoV(強度級別690MPa)和高純凈30Cr2Ni4MoV(強度級別760MPa)三種材料，全部只能在350℃以下的溫度工作(在350-500℃長期使用時會出現回火脆化現象，只能制作工作溫度350℃以下的低壓轉子，不能滿足市場需求新鋼種的性能要求。)，限制了汽輪機功率超高、超強的發展要求(汽輪機工作溫度越高，汽輪機功率越大，汽輪機驅動力越大，有利于汽輪機的小型化)。

表1.國內現有低壓轉子材料的合金成分

??元素??C??Mn??Si??P??S??Cr??Ni??Mo??V??30Cr1Mo1V??(JB/T8707-98)??0.27/??0.34??0.70/??1.00??0.17/??0.37??≤??0.012??≤??0.012??1.05/??1.35??≤??0.50??1.00/??1.30??0.21/??0.29??30Cr2Ni4MoV??(JB/T8707-98)??≤??0.35??0.2/??0.4??0.17/??0.37??≤??0.012??≤??0.012??1.50/??2.0??3.25/??3.75??0.30/??0.60??0.07/??0.15??高純凈??30Cr2Ni4MoV??≤??0.37??0.17/??0.43??≤0.12??≤??0.015??≤??0.015??1.45/??2.05??3.18/??3.82??0.23/??0.62??0.06/??0.16??元素??Cu??Al??Sn??Sb??As??O??H??N??30Cr1Mo1V??(JB/T8707-98)??≤??0.15??≤??0.010??≤??0.015??≤??0.0015??≤??0.020??≤??35ppm??≤??1.0ppm??≤??100ppm??30Cr2Ni4MoV??(JB/T8707-98)??≤??0.20??≤??0.015??≤??0.015??≤??0.0015??≤??0.020??≤??35ppm??≤??1.5ppm??≤??70ppm??高純凈??30Cr2Ni4MoV??≤??0.17??≤??0.012??≤??0.017??≤??0.0017??≤??0.025??≤??35ppm??≤??1.5ppm??≤??70ppm