[發明專利]耐熱鑄鋼及其制造方法、汽輪機的鑄造部件及其制造方法

有效

• 申請號: 201110447056.8
• 申請日: 2011-12-28
• 公開（公告）號: CN102560275A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 山田政之;高久歷;大西春樹;奧野研一;今井健一;田中慎二;三木一宏
• 申請（專利權）人: 株式會社東芝;株式會社日本制鋼所
• 主分類號: C22C38/54
• 分類號: C22C38/54;C22C33/04
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 周欣

本申請基于2010年12月28日提出的日本專利申請2010-293315號主張優先權，在此援引加入其全部內容。

技術領域

本發明所記載的實施方式涉及耐熱鑄鋼及其制造方法、由該耐熱鑄鋼形成的汽輪機的鑄造部件及其制造方法。

背景技術

在火力發電系統中，為了使發電效率更高效率化，有使汽輪機的蒸氣溫度上升的傾向。其結果是，用于汽輪機的鑄鋼材料所要求的高溫特性也變得更加嚴格。

至今為止，作為用于汽輪機的鑄鋼材料，提案了多種耐熱鑄鋼。

作為用于汽輪機的耐熱鑄鋼材料，為了有助于進一步提高發電效率，需要提高長時間蠕變斷裂壽命。另外，在如汽輪機的機匣或高溫用閥機匣這樣構成大型鑄造材料時，特別要求耐熱鑄鋼材料的品質良好。具體而言，要求鑄造時的金屬液流動性優良、氣孔或縮孔、熱撕裂等鑄造缺陷少、另外素材各部位的成分偏析少等。另外，在產生鑄造缺陷時，對該部位進行焊接修補，因此對于用于汽輪機的耐熱鑄鋼材料也要求優良的焊接性。

另外，作為給鑄造部件的品質帶來影響的因素，可以列舉出：鑄造方法、構成鑄造部件的材料的化學組成成分等。因此，需要與所制造的鑄造部件相對應地選擇最佳的材料的化學組成成分。

另外，對于用于汽輪機的耐熱鑄鋼材料，從防止汽輪機在運轉時破壞的觀點出發，要求不僅蠕變斷裂壽命優良而且蠕變延展性和韌性也優良的特性。另外，如果耐熱鑄鋼受到高溫下長時間的時效工序或長時間的蠕變劣化，則有時蠕變斷裂延展性和韌性降低。如果作為大型構造部件的渦輪機匣或高溫閥等中產生這些特性的降低，則運用上的危險性升高。

因此，對于用于汽輪機的耐熱鑄鋼材料，考慮到由材料的經年劣化而引起的強度、延展性以及韌性的降低，提供長期可靠性高的產品是很重要的。

如上所述，對于提高長時間蠕變斷裂壽命、提高蠕變斷裂延展性和韌性以及抑制高溫長期運行后的經年劣化，要實現全部兼顧是非常困難的。

附圖說明

圖1是用于焊接性試驗的平板的俯視圖。

具體實施方式

在本發明所涉及的實施方式中，為了能夠使火力發電系統中的發電效率高效率化、汽輪機的長期耐久性提高等，對于用于汽輪機的鍛造部件的耐熱鋼，為了實現(1)長時間蠕變斷裂壽命的提高、(2)蠕變斷裂延展性和韌性的提高、(3)高溫長期運行后的經年劣化的抑制，發明者們進行了深入的研究，發現以下方法是有效的。

(1)為了提高長時間蠕變斷裂壽命，要實現Cr含量的適宜化、沒有形成粗大的BN的B含量的適宜化。

(2)為了提高蠕變斷裂延展性和韌性，要確保對于由微細Nb(C，N)碳氮化物的分散析出而引起的蠕變斷裂壽命的提高有效的N含量，并且從抑制粗大的BN生成的觀點出發，要實現N含量的適宜化。

(3)為了抑制高溫長期運行后的經年劣化，要實現Mo含量的適宜化。

如上所述，在實施方式中，特別是通過實現Mo含量、B含量、Cr含量的適宜化，得到了能夠一并達成上述(1)～(3)的耐熱鑄鋼。

本發明所涉及的實施方式中的耐熱鑄鋼，以質量％計，含有C：0.05～0.15、Si：0.03～0.2、Mn：0.1～1.5、Ni：0.1～1、Cr：8～10.5、Mo：0.2～1.5、V：0.1～0.3、Co：0.1～5、W：0.1～5、N：0.005～0.03、Nb：0.01～0.2、B：0.002～0.015、Ti：0.01～0.1，殘余部分包含Fe以及不可避免的雜質。

本發明所涉及的實施方式中的耐熱鑄鋼，以質量％計，在上述化學組成中還可以含有Ta：0.01～0.2、Zr：0.01～0.1以及Re：0.01～1.5中的至少一種。

對上述實施方式的耐熱鑄鋼中的各組成成分范圍的限定理由進行說明。而且，在以下的說明中表示組成成分的％，只要沒有特別明確記載，則設定為質量％。

(1)C(碳)