[發(fā)明專利]一種提高30Cr2Ni4MoV鋼鑄態(tài)組織均勻性的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310101183.1
• 申請日: 2013-03-26
• 公開（公告）號: CN103131934A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曾龍;徐明沁;馬曉然;胡僑丹;張曙光;李建國
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: C22C33/04
• 分類號: C22C33/04
• 代理公司: 上海旭誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31220
• 代理人: 高為華;鄭立

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種提高30Cr2Ni4MoV鋼鑄態(tài)組織均勻性的方法，尤其涉及一種提高低壓轉(zhuǎn)子30Cr2Ni4MoV鋼鑄態(tài)組織等軸晶比例、細(xì)化晶粒，改善鑄態(tài)組織均勻性的方法；屬于鑄錠澆鑄技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

30Cr2Ni4MoV鋼由于具有淬透性高、綜合力學(xué)性能好、熱加工工藝性能好等優(yōu)點，因此被廣泛地應(yīng)用在汽輪機(jī)低壓轉(zhuǎn)子上，其化學(xué)成分如表1所示。近年來，隨著電力需求的急劇增加，世界各國在增加發(fā)電站的數(shù)量的同時，也在不斷提高發(fā)電機(jī)組的功率，其低壓轉(zhuǎn)子的截面直徑也在不斷地增大，這都給冶煉和鑄造帶來很大的挑戰(zhàn)。根據(jù)組織遺傳規(guī)律，鑄態(tài)組織不但影響到它的壓力加工性能，而且還能影響到壓力加工后的金屬制品的組織和性能，因此改善鑄錠的組織是當(dāng)下工業(yè)生產(chǎn)的一項主要任務(wù)。

表1.低壓轉(zhuǎn)子30Cr2Ni4MoV鋼的化學(xué)成分(wt.%)

目前，工業(yè)生產(chǎn)中普遍使用的提高鑄態(tài)組織均勻性的方法主要有三種：（1）化學(xué)處理法（即孕育和變質(zhì)），（2）物理法（即施加機(jī)械振動、電磁振動、超聲振動等），（3）熱流控制法（即控制澆注方式、熔體過熱溫度、熔體澆鑄溫度等）。事實證明，雖然化學(xué)處理法和物理法都能細(xì)化鑄錠組織，但均具有一定的局限性。例如化學(xué)法細(xì)化劑制備工藝復(fù)雜，從而導(dǎo)致生產(chǎn)成本提高，并且容易對母合金造成污染（尤其對成分要求嚴(yán)格的合金體系），物理法對設(shè)備要求太高、設(shè)備容易損耗且效果有限。

因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開發(fā)一種成本低廉、簡單的提高低壓轉(zhuǎn)子30Cr2Ni4MoV鋼鑄態(tài)組織均勻性的方法。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種工藝簡單的提高30Cr2Ni4MoV鋼鑄態(tài)組織均勻性的方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種改善低壓轉(zhuǎn)子30Cr2Ni4MoV鋼鑄態(tài)組織均勻性的方法，本發(fā)明的方法可以較大程度上提高等軸晶比例、細(xì)化晶粒，從而提高鑄錠的綜合力學(xué)性能。

本發(fā)明所述的改善低壓轉(zhuǎn)子30Cr2Ni4MoV鋼鑄態(tài)組織均勻性的方法，具體步驟包括：

1、配置合金

根據(jù)合金的成分要求配置合金原料：分別稱取碳粉、純錳、純鉬、純鎳、純鉻、純釩、純鐵為合金原料；由于合金中元素C、Cr、Mn等元素容易燒損，因此這些元素均按表1所示合金成分要求的上限配置上述各合金原料；優(yōu)選地，碳粉、純錳、純鉬、純鎳、純鉻、純釩、純鐵配置重量比為30:40:55:350:200:12:9313；

2、預(yù)熱鑄型

對鑄型進(jìn)行預(yù)熱，其預(yù)熱溫度為650℃～800℃；

3、熔煉合金并對合金液進(jìn)行過熱處理

本發(fā)明熔煉過程采用中頻感應(yīng)爐，待合金熔煉結(jié)束后對合金液進(jìn)行過熱處理，合金過熱溫度控制在1580℃～1630℃之間，過熱時間3～10min；

4、澆鑄合金

合金液過熱處理結(jié)束之后，感應(yīng)爐立即停止加熱，讓合金液迅速冷卻，待合金溫度降到1570℃～1600℃時進(jìn)行澆鑄，即可得到組織均勻細(xì)小的鑄錠。

在本發(fā)明的較佳實施方式中，合金中元素C、Cr、Mn的配置比例為30:200:40。

在本發(fā)明的另一較佳實施方式中，為了除氣、防止氧化，整個過程都是在真空中進(jìn)行。尤其是步驟3）中所述熔煉合金并對合金液進(jìn)行過熱處理過程均在30～100Pa下進(jìn)行。

在本發(fā)明中，所述方法的關(guān)鍵在于各個鑄造參數(shù)(鑄型預(yù)熱溫度、熔體過熱溫度以及熔體澆鑄溫度)之間的協(xié)調(diào)。

本發(fā)明的方法具有如下效果：

本發(fā)明所述的改善低壓轉(zhuǎn)子30Cr2Ni4MoV鋼鑄態(tài)組織均勻性的方法可以較大程度改善低壓轉(zhuǎn)子30Cr2Ni4MoV銹鋼鑄態(tài)組織均勻性，尤其是可以較大程度上提高等軸晶比例，細(xì)化晶粒。本發(fā)明的方法簡單，只需優(yōu)化鑄造工藝參數(shù)（熔體過熱溫度、模殼預(yù)熱溫度、澆鑄溫度），即可實現(xiàn)對低壓轉(zhuǎn)子30Cr2Ni4MoV鋼鑄態(tài)組織均勻性的有效控制。采用本發(fā)明的工藝方法，可較大程度地增加鑄態(tài)組織中等軸晶區(qū)域比例，從而獲得組織均勻細(xì)小的合金鑄錠，有利于提高低壓轉(zhuǎn)子30Cr2Ni4MoV鋼的綜合力學(xué)性能。本發(fā)明工藝簡單，易于操控，適合于工業(yè)化的推廣和使用。

具體實施方式

本發(fā)明的改善低壓轉(zhuǎn)子30Cr2Ni4MoV鋼鑄態(tài)組織均勻性的方法可以較大程度上提高等軸晶比例，細(xì)化晶粒。在本發(fā)明的具體實施方式中，所述方法只需確定好澆鑄工藝參數(shù)（熔體過熱溫度、模殼預(yù)熱溫度、澆鑄溫度），即可實現(xiàn)對低壓轉(zhuǎn)子30Cr2Ni4MoV鋼鑄態(tài)組織均勻性的有效控制。