[發(fā)明專利]300MW汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子材料微合金化及熱處理方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110454854.3
• 申請日: 2011-12-30
• 公開（公告）號: CN102560245A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 于慎君;劉曉珂;席志永;陶凱;代博杰;李德福;石如星;郎慶斌;殷立濤;林乙丑;李光;張峰;聶新林;陳艷芳;于文平
• 申請（專利權(quán)）人: 中信重工機(jī)械股份有限公司
• 主分類號: C22C38/12
• 分類號: C22C38/12;C21D1/18;C21D9/00
• 代理公司: 洛陽市凱旋專利事務(wù)所 41112
• 代理人: 陸君

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種300MW汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子材料微合金化及熱處理方法，屬于金屬材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在實(shí)際生產(chǎn)中，300MW汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子材料經(jīng)常會遇到韌脆轉(zhuǎn)變溫度（FATT）不合格或者FATT和強(qiáng)度不能兼顧而難以達(dá)到技術(shù)要求的情況。微量元素鈮（Nb）被廣泛應(yīng)用于微合金鋼中，對鋼的性能產(chǎn)生多種影響，主要表現(xiàn)在兩個方面：一是在熱加工過程中抑制奧氏體的形變再結(jié)晶并阻止其晶粒的長大；二是可以通過應(yīng)變誘導(dǎo)析出碳氮化合物，發(fā)揮鈮的沉淀強(qiáng)化作用。對于300MW發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子材料而言，添加微合金元素Nb對鋼的性能提升可以起到顯著的作用。

發(fā)明內(nèi)容

為了改善300MW汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子材料的機(jī)械性能，本發(fā)明提供一種300MW汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子材料微合金化及熱處理方法，適用于調(diào)質(zhì)處理直徑為850~1200?mm的汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下所述的技術(shù)方案：

一種300MW汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子材料微合金化，其汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子材料的化學(xué)組成中添加有微合金元素Nb，Nb的含量為0.01—0.08％（質(zhì)量百分比）。

一種微合金化300MW汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子材料熱處理方法，其工藝步驟為：

（1）將工件放入井式熱處理爐內(nèi)，以30~60℃/h的速度升溫至350±10℃，保溫3~5h，然后再以30~60℃/h的速度升溫至600~700℃，保溫4~8h；

（2）600~700℃保溫后，以50~100℃/h的速度升溫至淬火溫度800~900℃，保溫16~30h；

（3）將工件從爐中吊出，在空氣中預(yù)冷3~10min，浸入水中冷卻120~400min，冷卻至表面溫度≤100℃后從水中吊出；

（4）冷卻結(jié)束后及時裝爐回火，以30~60℃/h的速度升溫至350±10℃，保溫5~15h；

（5）保溫結(jié)束后，以30~60℃/h的速度升溫至回火溫度550~680℃，保溫20~50h；

（6）回火保溫結(jié)束后，在爐內(nèi)以≤10~15℃/h的速度冷至≤200~150℃后出爐空冷。

在升溫過程中需注意升溫速度，以免造成轉(zhuǎn)子表面和心部溫差過大，導(dǎo)致應(yīng)力過大甚至出現(xiàn)裂紋。溫度低于600~700℃時，升溫速度控制在30~60℃/h；溫度高于600~700℃時，升溫速度控制在50~100℃/h。

由于奧氏體轉(zhuǎn)變過程通常包括形核、長大、碳化物溶解、成分均勻化四個過程。在奧氏體區(qū)保溫階段，轉(zhuǎn)子材料中合金元素的擴(kuò)散過程需要一定時間，但不宜過長，以0.3~0.8h/100mm計算，以免奧氏體晶粒過分長大。

合適的熱處理工藝是實(shí)現(xiàn)電站轉(zhuǎn)子性能的關(guān)鍵，調(diào)質(zhì)時，淬火加熱溫度應(yīng)控制在800~900℃，回火溫度應(yīng)控制在550~650℃，在保證材料強(qiáng)度的同時兼具良好的塑韌性。

為保證轉(zhuǎn)子的機(jī)械性能并減小工件淬裂風(fēng)險，選擇空氣中預(yù)冷+水冷的冷卻方式。

由于采用如上所述的技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下積極效果：

一、以某調(diào)質(zhì)直徑1100mm，重量45t的300MW汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子Nb微合金化前后熱處理后的力學(xué)性能如表2所示。

表2??加Nb前后轉(zhuǎn)子熱處理性能