[發明專利]超低溫工程用9%Ni鋼超大規格轉子鍛件及其制備方法

有效

• 申請號: 202011457265.6
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112680663B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 梁劍雄;張智峰;王長軍;陳萬華;周恩民;董凱;劉振寶;程莉;廖達雄;楊志勇;李向;孫永慶
• 申請（專利權）人: 鋼鐵研究總院;上海電氣上重鑄鍛有限公司;中國人民解放軍63837部隊;中國人民解放軍63833部隊
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/42;C22C38/44;C22C38/60;B21J5/00;C21D8/00;C22B9/18;C22C33/04;C21D9/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉瀟

本發明提供了超低溫工程用9％Ni鋼超大規格轉子鍛件及其制備方法，屬于低溫金屬材料技術領域。本發明通過合理控制原料的組成成分、鍛造工藝、預備熱處理工藝和性能熱處理工藝，使最終轉子鍛件的晶粒度不低于6級，晶粒狀態良好；進行超聲波探傷測試時，直徑達1000mm，長度近7500mm的轉子鍛件衰減不超過2.2dB/m，證明轉子鍛件內部組織均勻性良好。同時對所述超低溫工程用9％Ni鋼超大規格轉子鍛件進行全截面、全方向系統測試，得到：室溫抗拉強度達到679～728MPa，?196℃沖擊功達到160～300J，?196℃斷裂韌度達到了166～201MPa·m^1/2，具備了極為優異的室溫和低溫綜合力學性能。

技術領域

本發明涉及低溫金屬材料技術領域，尤其涉及超低溫工程用9％Ni鋼超大規格轉子鍛件及其制備方法。

背景技術

9％Ni鋼具有較高的低溫強度和極佳低溫韌性，適用于在各種極端低溫環境下工作。9％Ni鋼由美國INCO公司于上世紀四十年代首先發明，用于制造 LNG儲罐。美國、日本、韓國以及少數西歐國家較早掌握了9％Ni鋼的相關關鍵技術，這些國家對9％Ni鋼進行了大量的基礎理論和試驗研究工作。我國對9％Ni鋼的研制晚于歐美、日本等發達國家，是國內各鋼鐵企公認的開發技術難度最大的鋼種之一。

國內外9％Ni鋼主要應用于厚度不超過50mm板材，板材主要應用于LNG 船、LNG接收及運輸管道等，少量應用于低溫工況下的較小尺寸的風機主軸等。目前國內有數家先進鋼廠(如寶鋼、鞍鋼等)能提供9％Ni板材，交貨壁厚一般不超過60mm。我國在9％Ni鋼板材的研究方面已有一定的基礎，且針對應用于LNG儲罐的9％Ni鋼板領域的研究一直在進行。

日本制鋼所(JSW)作為世界上公認技術能力最強的大鍛件制造企業，為歐洲連續式低溫跨音速風洞(ETW)動力裝置專門開發了300mm壁厚的改良型9％Ni鋼大型鍛件，是目前能檢索到的唯一的9％Ni鋼大鍛件工程業績。

對于本發明專利超大規格轉子鍛件而言，最大截面尺寸超過Φ1000mm，長度近7500mm，需要70噸級電渣重熔錠鍛制而成。現有技術中關于超低溫條件下使用的截面尺寸超過Φ1000mm的9％Ni鋼轉子制造尚屬空白。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供超低溫工程用9％Ni鋼超大規格轉子鍛件及其制備方法，本發明提供的制備方法得到的超低溫工程用9％Ni鋼超大規格轉子鍛件直徑≥1000mm，長度近7500mm，同時具有優異的室溫與低溫力學性能。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種超低溫工程用9％Ni鋼超大規格轉子鍛件的制備方法，包括以下步驟：

按照以下重量百分比稱取對應原料：C 0.02～0.06％，Si≤0.20％，Mn 0.50～0.80％，S≤0.003％，P≤0.008％，Cr≤0.20％，Ni 9.50～10.0％，Mo 0.08～0.14％， Cu0.10～0.20％，Al≤0.015％，As≤0.005％，Sn≤0.005％，Sb≤0.0015％，Pb≤0.005％， Bi≤0.005％，H≤1.0ppm，O≤20ppm，N≤50ppm，余量為高純Fe；

將稱取的原料經真空感應冶-電渣重熔工藝冶煉，將所得冶煉液澆鑄，得到鋼錠；

將所述鋼錠依次臺階式加熱和鍛造，得到轉子鍛件；

將所述轉子鍛件依次進行預備熱處理及性能熱處理，得到超低溫工程用 9％Ni鋼超大規格轉子鍛件；

所述臺階式加熱包括依次進行的第一加熱和第二加熱；

所述第一加熱的溫度為500～600℃，保溫時間為5～10h；

所述第二加熱的溫度為1200～1240℃，保溫時間為12～24h；