[發明專利]一種適用于火電機組的超級臨界高合金鋼的制造方法

有效

• 申請號: 201110309627.1
• 申請日: 2011-10-13
• 公開（公告）號: CN102383025A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: 王潤英;謝小兵;李世傾;魏代剛;蔣琦;謝國麗
• 申請（專利權）人: 中核蘇閥橫店機械有限公司
• 主分類號: C22C33/04
• 分類號: C22C33/04;C21C5/52;C21C7/068;C21D1/30;C21D1/28
• 代理公司: 杭州華鼎知識產權代理事務所(普通合伙) 33217
• 代理人: 魏亮

技術領域

本發明涉及鑄造領域，具體涉及一種適用于火電機組的超級臨界高合金鋼的制造方法。

背景技術

降低一次能源消耗以減少溫室氣體排放，是當前國際上尋求綠色清潔能源的發展目標。《國家中長期科學技術發展綱要2006-2020》明確指出，我國今后將以“大力提高一次能源的利用效率”和“攻克先進煤電、核電等重大裝備制造核心技術”作為能源發展思路，重點研究開發高效率超臨界機組等重大技術與裝備。隨后，國家“十一·五”規劃綱要把超臨界火電機組等大型高效清潔發電設備列為我國裝備制造業振興重點。當前，在相當長的時期內，我國以化石能源為主的能源結構難以根本改變的前提下，國家“十二·五”規劃綱要再次強調，要大力發展清潔高效的大容量燃煤機組，以實現“高效、節能、環保”的目的，可見，高參數、高效率和大容量的超臨界發電機組，是我國能源布局和電力發展的必然趨勢。目前，超臨界火電機組配材質的研發成就主要集中在德國、意大利、美國等西方發達國家，并且已部分超臨界鋼種實現了產業化，但因超臨界材質含有復雜的合金成分，尤其是含有N、Al元素，超臨界材質在實際生產過程中極易產生致命缺陷，如裂紋、金相組織不均勻、晶粒度大等缺陷，最終導致超臨界材質綜合性能降低，保證不了產品超臨界的使用要求。超臨界材質生產成本高昂，目前國際上在實際生產過程中，該材質產品生產難度大、報廢率高，產品價格居高不下，嚴重制約著超臨界火電機組行業的發展。我國的超臨界產品一直以來都是依賴于進口，目前超臨界材質在國內依然處于技術空白和產品空白階段。現有生產技術通用的生產方法為采用EAF電弧爐粗煉+LF鋼包精煉+VOD/VD真空氧脫碳/真空除氣法進行冶煉，生產工藝較為復雜繁瑣，生產成本高昂，而且產品存在的缺陷如裂紋、縮孔、夾渣等缺陷存在比較嚴重，導致產品制造周期長，價格居高不下。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種適用于火電機組的超級臨界高合金鋼的制造方法，工藝簡單，能夠節約制造成本，并且制造出來的超級臨界高合金鋼無裂紋、金相組織均勻、晶粒度小，綜合性能好，能夠保證產品超臨界的使用要求。

為解決上述現有的技術問題，本發明采用如下方案：一種適用于火電機組的超級臨界高合金鋼的制造方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一：熔煉：采用中頻爐粗煉與氬氧共吹脫碳法精煉相結合冶煉鋼水，冶煉過程中限制脫氧劑硅鈣粉的使用量，嚴格控制鋼中Si和Al含量，Si：0.18-0.4％，Al≤0.03％，避免產生高溫鐵素體；降低P、S雜質元素和H、O氣體元素含量，P≤0.025％，S≤0.025％，減輕偏析和避免氣孔與氧化夾雜；使用N和Nb的鐵合金進行合金化操作，保證N和Nb含量達到成分要求，N：0.02-0.06％，Nb：0.05-0.09％；

步驟二：熱處理：90℃以下低溫開箱后，以升溫速度≤110℃/h升溫到770±15℃進行去應力退火處理，完成氣割、碳刨、焊補；采用正火加回火熱處理工藝，以升溫速度≤110℃/h升溫到正火溫度1060±15℃，壁厚＜40mm時保溫時間2.5-3.5小時，壁厚40-80mm時保溫時間3.5-5.5小時，快速空冷至90℃，再以升溫速度≤110℃/h升溫到回火溫度770±15℃，壁厚＜40mm時保溫時間2.5-3.5小時，壁厚40-80mm時保溫時間3.5-5.5小時，爐冷至200℃，保溫1.2小時，200℃出爐空冷，完成。

作為優選，所述步驟一中中頻爐粗煉時所有合金要經脫氫處理，670±10℃保溫4h。

作為優選，所述步驟一中中頻爐粗煉時在加料前在爐底加1.5-2％石灰造渣，減低S/P含量。

作為優選，所述步驟一中中頻爐粗煉時除渣劑外的造渣材料均230℃以上烘烤。

作為優選，所述步驟一中中頻爐粗煉時預先在爐底加少量硅鐵，防止合金氧化。

作為優選，所述步驟一中中頻爐粗煉時出鋼溫度1670±10℃，確保中轉包中鋼水溫度為1660±10℃。

作為優選，所述步驟一中氬氧共吹脫碳法精煉時出鋼前按照光譜檢驗結果計算所需鈮鐵的加入量，最大程度減少鈮鐵的氧化，提高鈮鐵的利用率。

作為優選，所述步驟一中氬氧共吹脫碳法精煉時在還原后期通過短時間切換N₂攪拌以達到合金所需的N含量。從而避免了加入價格較貴的氮化鉻鐵，降低成本。

有益效果：