一种超超临界汽轮机用阀门锻件的制备方法及阀门锻件与流程

本发明涉及一种耐热温度在625℃的百万千瓦级超超临界发电机组汽轮机用FB2阀门锻件(阀座、阀碟、阀杆、环)的制造方法及阀门锻件。

背景技术：

CO₂排放引起的环境问题日益为全世界所关注，发展和采用超超临界技术是目前各国减少CO₂排放的一个重要、行之有效的措施。我国一次能源以煤为主的格局在比较长的时间内不会改变，保护环境已成为我国发展和采用超临界机组的新的推动力。已经在运行或在设计建设阶段的超(超)临界机组温度参数大多在566～600℃，压力则分为25MPa、27MPa和30～31MPa三个级别。设计、制造再热蒸汽温度为625℃的超超临界汽轮机组，更高的蒸汽参数对电站用钢提出了更苛刻的要求。只有获得具有足够蠕变强度的合适的材料，才能实现效率增长。

由于9％～10％Cr钢具有足够高的长时蠕变强度、良好的抗氧化性和工艺性能，其应用范围已覆盖600℃超超临界汽轮机组中的重要部件。随着再热蒸汽温度提高到625℃，必须在现有9％～10％Cr钢的基础上进一步优化材料成分、工艺、组织和性能。阀门锻件作为汽轮机组的核心部件，其材料开发和性能研究必然最受关注。

欧洲关于600℃和625℃汽轮机转子材料的研发均是在COST(European Cooperation in Science and Technology)框架内完成的。600℃铁素体钢开发成功后，欧洲实施了COST522项目(1998～2003)。经过＞35000h的高温持久试验，筛选出转子钢COST－FB2。COST－FB2钢的基础是COST501(1986～1997)的含B转子钢。

COST522项目通过添加少量B来稳定高Cr耐热钢的回火马氏体组织。开发了成为9Cr-1.5Mo-1Co-0.01B的耐热钢材料，命名为FB2，国内称为13Cr9Mo2Co1NiVNbB。该材料通过降低Mn含量，增加Co含量，并控制B/N比，进一步提高了长期服役强度，满足625℃级别汽轮机组的要求。

由于FB2高温合金锻件制造技术属于国际先进水平，要求极高、工艺复杂、材料性能特殊，包括：

1.按一般熔炼方法EAF(电弧炉)+LF(炉外精炼)+VD(真空脱气)+ESR(电渣重熔)熔炼含B钢会产生以B/N形式存在的酸不溶硼(无效硼)而能够提高热处理淬透性主要是基体中的硼、偏聚硼(过饱和固溶硼，通常在晶界上)和M₂₃[B₂、C]₆中的酸溶硼(有效硼)起作用，无效硼的存在不能提高含硼钢的淬透性(FB2要求公称厚度≤1.2米的锻件能淬透)；同时在锻件性能热处理升温过程中，B/N先溶解于奥氏体，如果在钢的熔炼过程中Al/N或Ti/N数量很少，锻件奥氏体晶粒长大将不受阻碍，锻件最终晶粒度最高只有2级，不符合采购标准和实际使用要求(晶粒度要求≥3级)。后经过大量试验发现FB2含硼钢的对熔炼方式有特殊要求，外方在我国采用COST标准时未提及此项特殊要求。

2.为防止含9％-10％Cr钢锻造时产生中心Y型裂纹，需控制第一火次锻造变形量不超过10％；为保证锻件的最终晶粒度≥3级，需控制锻造时最后一火的始锻温度≤1100℃和终锻温度≥950℃，且FB2高温抗变形强度是普通马氏体不锈钢的3-4倍，所以需在锻造温度范围极小(100℃-150℃)的情况下保证最后一火变形量25％-30％。

3.因FB2锻件力学性能、金相组织、探伤要求高，在热处理时为精确控制炉内温度，需在锻件表面选取2-3个点(温度最高和最低处)贴热电偶。锻后热处理，锻件冷至表面温度≤100℃方可进炉退火，锻件表面冷至≤250℃方可出炉空冷；性能热处理需采用二次回火，增加一道预回火工艺，锻件淬火后油冷冷至表面≤60℃，方可进炉进行第一道预回火。

4.制作废品率高，因以上技术关键点未被我国企业完全掌握，导致FB2锻件产生含无效硼，晶粒粗大，锻件中心Y型裂纹，淬透性不达标，机械性能不合格等技术缺陷。

此项制造技术一直被国外公司垄断，只能依靠国外进口，严重影响了我国高端汽轮机行业的发展和走国产化的进程，本发明针对625℃超超临界汽轮机阀门FB2锻件研究出一种制造方法。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种操作合理、含有效硼，锻件淬透性达标，最终锻件晶粒度≥3级，避免锻件中心出现Y型裂纹的625℃超超临界汽轮机用FB2阀门锻件的制备方法以及FB2阀门锻件。

本发明目的可以通过以下技术方案来实现：

一种超超临界汽轮机用FB2阀门锻件的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)熔炼步骤：

该步骤是将13Cr9Mo2Co1NiVNbB钢锭采用依次采用电弧炉熔炼步骤、炉外精炼步骤、电渣重熔步骤制成阀门锻件坯料；其中电弧炉熔炼步骤如下：

1)配料：选料S、P≤0.030％优质废钢和纯净的Cr、Mo、Co、N、V、Nb、B合金料；

2)熔化期：

开炉前先加入1～2％FeO(铁矿石)、2％石灰作炉底铺底料；

熔化末期和氧化初期：加入20～25％FeO(铁矿石)，钢液温度1540～1560℃，碱度在2～3，使P脱至≤0.0004％；

3)氧化期：脱C量≥0.40％；

4)还原期：P≤0.0005％，S≤0.0005％，C：0.80～1.0％，Si≤0.30，Mn：0.30～0.45；Cr：11.00～11.50；Mo：1.40～1.60；Ni：0.10～0.20；Co：1.10～1.30；V：0.15～0.25；Nb：0.040～0.060；B：80～110ppm；Cu≤0.15；As≤0.020；Sb≤0.0015；Sn≤0.015；A1≤0.010；

所述炉外精炼步骤如下：

1)VOD阶段：真空度80～120mbar，吹氧速度550m³/h，Ar流量5m³/h，抽真空时间1～2h，C：0.18～0.20％；

2)VCD阶段：真空度≤2mbar，抽真空时间12～15min，Ar流量5m³/h，加入1～2Kg/tCa，使C：0.13～0.15％，并调整检测其它合金成分至规定要求(除N)；

3)VD阶段：真空度≤1mbar，抽真空时间2～25min，出钢后在钢包内调整N至0.015～0.030％，0≤35ppm，H≤1.5ppm；

所制成的FB2阀门锻件坯料中硼的氧化物或硼的氮化物含量应低于80ppm，Ti的含量为B含量的15倍或者Ti:N的质量比为3.4～4；

(2)锻造步骤：

将步骤(1)制备的阀门锻件坯料进行锻造制成阀门锻件，在锻造时控制第一火次锻造变形量不超过10％；最后一火的始锻温度≤1100℃和终锻温度≥950℃，并保证最后一火变形量25％-30％；

(3)阀门锻件热处理步骤

将步骤(2)的阀门锻件先埋砂冷却至表面温度≤100℃后，进炉退火，炉冷至≤250℃出炉空冷；

(4)机加工步骤

将步骤(3)回火后的阀门锻件加工至规定尺寸得阀门机加工坯料；

(5)热处理步骤：

将步骤(3)的阀门机加工坯料进行热处理，阀门机加工坯料热处理淬火温度为1100±10℃，淬火时对于大截面形状简单的阀门锻件采用水淬油冷来替代油淬，可提高淬透性；回火时，采用二次回火，阀门锻件淬火后油冷冷至表面≤60℃，方可进炉进行第一道预回火。

在本发明的一个优选实施例中，在所述步骤(2)中，长度超过1500mm的阀杆锻件已成品部分用耐高温棉包扎进炉进行局部加热。

在本发明的一个优选实施例中，所述步骤(1)中，在B取下限时，需加入0.1％的Ti。

本发明的阀门锻件是采用上述方法制备而成的。

所述阀门锻件包括阀座锻件、阀碟锻件、阀杆锻件或环锻件。

本发明使用的13Cr9Mo2Co1NiVNbB属于含硼钢，通过添加少量硼来稳定高Cr耐热钢的回火马氏体组织，但是同时硼的加入会粗化奥氏体晶粒度，具体表现为：硼提高钢的奥氏体化温度，钢中一部分的B与N形成B/N，在性能热处理升温过程中，B/N先溶解于奥氏体，如果钢中Al/N或Ti/N数量很少，奥氏体晶粒长大将不受阻碍，提高奥氏体化温度奥氏体晶粒度长大会更明显。而且以B/N形式存在的硼相属于酸不溶硼(无效硼)，能够提高热处理淬透性主要是基体中的硼、偏聚硼(过饱和固溶硼，通常在晶界上)和M₂₃[B₂、C]₆中的酸溶硼(有效硼)起作用。为避免B/N的出现，有以下二种方法：

第一种方法：硼与氧、氮和碳都有很强的亲和力，很容易生成相应的化合物，如硼与氧反应生成B₂O₃,与氮反应生成B/N，与碳会形成铁硼碳化物Fe₂₃[C、B]₆和铁硼渗碳体Fe₃[C、B]。所以在FB2精炼中需要对O和N含量进行控制，因此冶炼含硼钢需要在LF炉外精炼过程中做到有效的脱氧定氮，防止生成硼的氧化物和氮化物，以提高硼的收得率(有效硼)。我公司研究发现在FB2精炼过程中加入硼铁或者B-Si合金前先加入与氧、氮结合力更强的铝、钛、锆等元素，一般是先加铝脱氧，再加钛定氮，其目的是为了先期形成Al/N和Ti/N，这些Al/N和Ti/N质点一方面可以细化晶粒，组织晶粒长大，另一方面可以使有效硼含量增加。

第二种方法：我公司同时研究了将含有硼和铝、钛、锆、锰、硅等多种元素的复合硼铁合金一次性加入的冶炼含硼钢的方法。常见的复合硼铁合金的牌号有B-Ti-Zr-Al-Fe,B-Si-Al-V-Ti-Zr-Fe,B-Mn-Si-Ti-Al-Fe,B-Si-Al-Ca-Ti-Al-Fe合金。复合铁合金内这些元素的作用，就是与氧或氮相结合，防止形成硼的氧化物或者硼的氮化物。

为使晶粒细化，使最终晶粒度细于3级，冶炼过程中需要采用添加复合硼铁合金或者在加硼之前加钛定氮的方式来控制B/N。但是在实际操作中用钛定氮形成Ti/N会使钢的韧性、疲劳强度下降，而且Ti/N很稳定，一旦形成就几乎不再变化，难以起到进一步平衡、稳定酸溶硼含量的作用，因此FB2中Ti元素量的控制是关键，必须考虑合理的B、Ti比例。我公司在实际试验中发现Ti元素取B含量的15倍，或者Ti:N比需达到3.4～4，才能保证B完全固溶。比如FB2钢在B取下限时，需加入0.1％左右的Ti。

本发明与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)钢锭熔炼方式改变：通过使用电子显微镜对微观金相组织进行研究发现了无效硼对锻件最终晶粒度和淬透性的影响，升级了含硼钢的熔炼工艺，采用添加复合硼铁合金或者在加硼之前加钛定氮的方式来控制B/N，进而确定了合理的B、Ti比例为Ti元素取B含量的15倍，或者Ti:N比需达到3.4～4，才能保证B完全固溶。

(2)坯料加热方式：由于9％-10％Cr合金钢抗变形能力强、塑性、导热性差，对温度要求敏感，在锻造加工中往往失败在对于钢锭坯料的加热温度和保温时间不合理，现采用二级保温时段和最佳的加热温度及合理的保温时间，减少了坯料的里外温差，解决了由加热不合理而造成的报废。

(3)锻造方法改变，通过控制第一火的锻造温度和变形量避免了锻件中心Y型裂纹现象，提高了成材率。由于9％-10％Cr合金钢最终机械性能、晶粒度的保证取决于锻造末火次变形量和加热温度及时间，目前大多试制单位此类产品到最后做机械性能、晶粒度检测不合格，或同一件产品一端合格而另一端取样不合格而造成报废。对此情况我公司采用适当降低末火温度和保温时间、局部加热和局部用高温棉包扎进炉加热方法来防止已锻好的部分晶粒长大，保证末火次锻件加热部分有25-30％的变形量，得到的锻件产品合格率98％以上。

(4)热处理方法改变：在锻后退火热处理和最终性能热处理时均通过贴热电偶方法精确控制锻件表面温度，同时精确控制进炉和出炉温度。在COST标准框架许可范围内降低淬火温度，对于大截面简单结构件使用水淬油冷来替代油淬，增加一道预回火工艺。

附图说明

图1为实施例1的阀座锻件锻造工艺流程图。

图2为实施例1的阀座锻件结构示意图。

图3为实施例1的阀座锻件热处理工艺流程图。

图4为实施例1的阀座锻件的机加工示意图。

图5为实施例1的机加工后的阀座锻件热处理示意图。

图6为实施例1的阀座锻件成品取样示意图。

图7为实施例2的阀碟锻件锻造工艺流程图。

图8为实施例2的阀碟锻件结构示意图。

图9为实施例2的阀碟锻件热处理工艺流程图。

图10为实施例2的阀碟锻件的机加工示意图。

图11为实施例2的机加工后的阀碟锻件热处理示意图。

图12为实施例2的阀碟锻件成品取样示意图。

图13为图12的A-A剖视图。

图14为实施例3的阀杆锻件锻造工艺流程图。

图15为实施例3的阀杆锻件结构示意图。

图16为实施例3的阀杆锻件热处理工艺流程图。

图17为实施例3的阀杆锻件的机加工示意图。

图18为实施例3的机加工后的阀杆锻件热处理示意图。

图19为实施例3的阀杆锻件成品取样示意图。

图20为图19的A-A剖视图。

图21为实施例4的环锻件锻造工艺流程图。

图22为实施例4的环锻件结构示意图。

图23为实施例4的环锻件热处理工艺流程图。

图24为实施例4的环锻件的机加工示意图。

图25为实施例4的机加工后的阀座锻件热处理示意图。

图26为实施例4的阀座锻件成品取样示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明

实施例1

FB2阀座锻件的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)熔炼步骤：

该步骤是将13Cr9Mo2Co1NiVNbB钢锭采用依次采用电弧炉熔炼步骤、炉外精炼步骤、电渣重熔步骤制成阀门锻件坯料；其中电弧炉熔炼步骤如下：

1)配料：选料S、P≤0.030％优质废钢和纯净的Cr、Mo、Co、N、V、Nb、B合金料；

2)熔化期：

开炉前先加入1～2％Feo(铁矿石)、2％石灰作炉底铺底料；

熔化末期和氧化初期：加入20～25％Feo(铁矿石)，钢液温度1540～1560℃，碱度在2～3，使P脱至≤0.0004％；

3)氧化期：脱C量≥0.40％；

4)还原期：P≤0.0005％，S≤0.0005％，C：0.80～1.0％，Si≤0.30，Mn：0.30～0.45；Cr：11.00～11.50；Mo：1.40～1.60；Ni：0.10～0.20；Co：1.10～1.30；V：0.15～0.25；Nb：0.040～0.060；B：80～110ppm；Cu≤0.15；As≤0.020；Sb≤0.0015；Sn≤0.015；A1≤0.010；

所述炉外精炼步骤如下：

1)VOD阶段：真空度80～120mbar，吹氧速度550m³/h，Ar流量5m³/h，抽真空时间1～2h，C：0.18～0.20％；

2)VCD阶段：真空度≤2mbar，抽真空时间12～15min，Ar流量5m³/h，加入1～2Kg/tCa，使C：0.13～0.15％，并调整检测其它合金成分至规定要求(除N)；

3)VD阶段：真空度≤1mbar，抽真空时间2～25min，出钢后在钢包内调整N至0.015～0.030％，0≤35ppm，H≤1.5ppm；

所制成的FB2阀门锻件坯料中硼的氧化物或硼的氮化物含量应低于80ppm，Ti的含量为B含量的15倍或者Ti:N的质量比为3.4～4；

(2)取直径为Φ750电渣重熔锭坯料进行锻造，坯料按图1所示的工艺进行二级保温加热，第一火次始锻温度1160℃，变形量≤10％。

开坯下料400×610mm，镦粗至340mm高度，滚圆冲孔至Φ200mm。末火次保留25％-30％变形量，穿芯棒扩孔，修整锻至图2所示的尺寸。

总锻造比6.2，非圆棒类锻件，不需要保温棉包扎进炉进行局部加热。

(3)锻后坯料先埋砂冷却至表面温度≤100℃后，按图3所示的回火工艺进炉退火，炉冷至≤250℃出炉空冷。

(4)退火后的坯料按图4进行机加工，并做超声波探伤检查，扫查范围按照EN10228-3表3的规定，根据锻件几何形状，适用的检查类型按环形类或筒形类零件3b和3c，锻件超声波检验判断等级应符合EN10228-3表3中的质量等级3，底面回波损失应≤4dB，真实的反射体长度应≤10mm。机加工后的的阀座锻件10在其一端的端面保留30mm的试样层11。

(5)热处理工艺：该工艺包括淬火，预回火，回火三个步骤，具体参见图5

淬火处理：将锻件加热至1090℃，保温120分钟，然后油淬至60℃，锻件出炉油淬时应充分分开，不得有堆叠现象。

预回火处理：将锻件加热至580℃，保温240分钟，然后空冷至室温。

回火处理：将锻件加热至700℃，保温360分钟，然后空冷至室温即可等到成品锻件，将得到的成品锻件按图6所示，在试样层11上取样进行化学成分、金相组织和机械性能检测，得到合格的产品，结果见表1、表2、表3和表4。其中取样时，冲击试块11a取三块，室温拉伸试样11b取一块，化学成分、金相试块11c取一块，高温拉伸试样11d取一块，高温持久试棒11e取一块。

表1化学成分表

表2室温机械性能表

表3高温瞬时机械性能表

表4高温持久机械性能表

金相检验

(1)锻件的微观组织必须均匀，不得有缩孔、气泡、折叠、裂纹和严重的偏析。

(2)锻件的平均晶粒度应不粗于3.0级，与平均晶粒度的偏差不超过2级。

(3)锻件的δ-铁素体含量应小于5％，评定区域应为最差视场，在放大100倍下观察。

(4)锻件的ABCD四种类型夹杂物均不应超过3.0级。

实施例2

FB2阀碟锻件的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)熔炼步骤：

该步骤是将13Cr9Mo2Co1NiVNbB钢锭采用依次采用电弧炉熔炼步骤、炉外精炼步骤、电渣重熔步骤制成阀门锻件坯料；其中电弧炉熔炼步骤如下：

1)配料：选料S、P≤0.030％优质废钢和纯净的Cr、Mo、Co、N、V、Nb、B合金料；

2)熔化期：

开炉前先加入1～2％Feo(铁矿石)、2％石灰作炉底铺底料；

熔化末期和氧化初期：加入20～25％Feo(铁矿石)，钢液温度1540～1560℃，碱度在2～3，使P脱至≤0.0004％；

3)氧化期：脱C量≥0.40％；

4)还原期：P≤0.0005％，S≤0.0005％，C：0.80～1.0％，Si≤0.30，Mn：0.30～0.45；Cr：11.00～11.50；Mo：1.40～1.60；Ni：0.10～0.20；Co：1.10～1.30；V：0.15～0.25；Nb：0.040～0.060；B：80～110ppm；Cu≤0.15；As≤0.020；Sb≤0.0015；Sn≤0.015；A1≤0.010；

所述炉外精炼步骤如下：

1)VOD阶段：真空度80～120mbar，吹氧速度550m³/h，Ar流量5m³/h，抽真空时间1～2h，C：0.18～0.20％；

2)VCD阶段：真空度≤2mbar，抽真空时间12～15min，Ar流量5m³/h，加入1～2Kg/tCa，使C：0.13～0.15％，并调整检测其它合金成分至规定要求(除N)；

3)VD阶段：真空度≤1mbar，抽真空时间2～25min，出钢后在钢包内调整N至0.015～0.030％，0≤35ppm，H≤1.5ppm；

所制成的FB2阀门锻件坯料中硼的氧化物或硼的氮化物含量应低于80ppm，Ti的含量为B含量的15倍或者Ti:N的质量比为3.4～4；

(2)取直径为Φ750电渣重熔锭坯料进行锻造，坯料按图7所示的锻造工艺进行二级保温加热，第一火次始锻温度1160℃，变形量≤10％。

开坯下料450×818mm，镦粗至500mm高度，拔长至Φ400×1315mm进模镦头。末火次保留25％-30％变形量，出模滚圆收正大头，进模修整至图8所示尺寸。使用M37#模具。

总锻造比6.5，非圆棒类锻件，不需要保温棉包扎进炉进行局部加热。

(3)锻后坯料先埋砂冷却至表面温度≤100℃后，按图9所示的热处理工艺进炉退火，炉冷至≤250℃出炉空冷。

(4)退火后的坯料按图10所示的尺寸进行机加工，并做超声波探伤检查，扫查范围按照EN10228-3表3的规定，根据锻件几何形状，适用的检查类型按环形类或筒形类零件3b和3c，锻件超声波检验判断等级应符合EN10228-3表3中的质量等级3，底面回波损失应≤4dB，真实的反射体长度应≤10mm。

(5)热处理工艺：按照图11所示的热处理工艺进行热处理，该工艺包括淬火，预回火，回火三个步骤。

淬火处理：将锻件加热至1090℃，保温240分钟，然后油淬至60℃，锻件出炉油淬时应充分分开，不得有堆叠现象。

预回火处理：将锻件加热至580℃，保温480分钟，然后空冷至室温。

回火处理：将锻件加热至700℃，保温720分钟，然后空冷至室温即可等到成品锻件，将得到的成品锻件按图12和图13取样依据实施例1的方法进行化学成分、金相组织和机械性能检测，得到合格的产品。取样时首先按照图12中的虚线进行加工，然后按照图13取出冲击试块21三块，化学成分、金相试块22一块，室温拉伸试棒23一块，高温拉伸试棒24一块，高温持久试棒25一块。

实施例3

FB2阀杆锻件的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)熔炼步骤：

该步骤是将13Cr9Mo2Co1NiVNbB钢锭采用依次采用电弧炉熔炼步骤、炉外精炼步骤、真空脱气步骤、电渣重熔步骤制成阀门锻件坯料；其中电弧炉熔炼步骤如下：

1)配料：选料S、P≤0.030％优质废钢和纯净的Cr、Mo、Co、N、V、Nb、B合金料；

2)熔化期：

开炉前先加入1～2％Feo(铁矿石)、2％石灰作炉底铺底料；

熔化末期和氧化初期：加入20～25％Feo(铁矿石)，钢液温度1540～1560℃，碱度在2～3，使P脱至≤0.0004％；

3)氧化期：脱C量≥0.40％；

4)还原期：P≤0.0005％，S≤0.0005％，C：0.80～1.0％，Si≤0.30，Mn：0.30～0.45；Cr：11.00～11.50；Mo：1.40～1.60；Ni：0.10～0.20；Co：1.10～1.30；V：0.15～0.25；Nb：0.040～0.060；B：80～110ppm；Cu≤0.15；As≤0.020；Sb≤0.0015；Sn≤0.015；A1≤0.010；

所述炉外精炼步骤如下：

1)VOD阶段：真空度80～120mbar，吹氧速度550m³/h，Ar流量5m³/h，抽真空时间1～2h，C：0.18～0.20％；

2)VCD阶段：真空度≤2mbar，抽真空时间12～15min，Ar流量5m³/h，加入1～2Kg/tCa，使C：0.13～0.15％，并调整检测其它合金成分至规定要求(除N)；

3)VD阶段：真空度≤1mbar，抽真空时间2～25min，出钢后在钢包内调整N至0.015～0.030％，0≤35ppm，H≤1.5ppm；

所制成的FB2阀门锻件坯料中硼的氧化物或硼的氮化物含量应低于80ppm，Ti的含量为B含量的15倍或者Ti:N的质量比为3.4～4；

(2)取直径为Φ750电渣重熔锭坯料进行锻造，坯料按图14所示的锻造工艺进行二级保温加热，第一火次始锻温度1160℃，变形量≤10％。

开坯下料250×508mm，坯料初锻用V型砧轻击表面，使坯料内部晶格变动即回炉加热还原，第二火开锻可采用二轻一重的锻造方法。末火次保留25％变形量，拔长锻至图15所示尺寸，阀杆锻件一端成型后，进炉加热前使用保温棉将该端包好。总锻造比26.8。

(3)锻后坯料先埋砂冷却至表面温度≤100℃后，按图16所示的热处理工艺进炉退火，炉冷至≤250℃出炉空冷。

(4)退火后的坯料按图17所示尺寸进行机加工，并做超声波探伤检查，扫查范围按照EN10228-3表3的规定，根据锻件几何形状，适用的检查类型按棒类零件1型，锻件超声波检验判断等级应符合EN10228-3表3中的质量等级3，底面回波损失应≤4dB，真实的反射体长度应≤10mm。

(5)热处理工艺：按照图18所示的热处理工艺进行热处理，该热处理工艺包括淬火，预回火，回火三个步骤

淬火处理：将锻件加热至1090℃，保温120分钟，然后油淬至60℃，锻件出炉油淬时应充分分开，不得有堆叠现象。

预回火处理：将锻件加热至580℃，保温240分钟，然后空冷至室温。

回火处理：将锻件加热至700℃，保温360分钟，然后空冷至室温即可等到成品锻件，将得到的成品锻件按图19和图20取样进行化学成分、金相组织和机械性能检测，得到合格的产品。取样方法是：在机加工好的FB2阀杆锻件30一端的试样段31上取出冲击试块21三块31a，化学成分、金相试块31b一块，室温拉伸试棒31c一块，高温拉伸试棒31d一块，高温持久试棒31e一块。

实施例4

FB2环锻件的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)熔炼步骤：

该步骤是将13Cr9Mo2Co1NiVNbB钢锭采用依次采用电弧炉熔炼步骤、炉外精炼步骤、电渣重熔步骤制成阀门锻件坯料；其中电弧炉熔炼步骤如下：

1)配料：选料S、P≤0.030％优质废钢和纯净的Cr、Mo、Co、N、V、Nb、B合金料；

2)熔化期：

开炉前先加入1～2％Feo(铁矿石)、2％石灰作炉底铺底料；

熔化末期和氧化初期：加入20～25％Feo(铁矿石)，钢液温度1540～1560℃，碱度在2～3，使P脱至≤0.0004％；

3)氧化期：脱C量≥0.40％；

4)还原期：P≤0.0005％，S≤0.0005％，C：0.80～1.0％，Si≤0.30，Mn：0.30～0.45；Cr：11.00～11.50；Mo：1.40～1.60；Ni：0.10～0.20；Co：1.10～1.30；V：0.15～0.25；Nb：0.040～0.060；B：80～110ppm；Cu≤0.15；As≤0.020；Sb≤0.0015；Sn≤0.015；A1≤0.010；

所述炉外精炼步骤如下：

1)VOD阶段：真空度80～120mbar，吹氧速度550m³/h，Ar流量5m³/h，抽真空时间1～2h，C：0.18～0.20％；

2)VCD阶段：真空度≤2mbar，抽真空时间12～15min，Ar流量5m³/h，加入1～2Kg/tCa，使C：0.13～0.15％，并调整检测其它合金成分至规定要求(除N)；

3)VD阶段：真空度≤1mbar，抽真空时间2～25min，出钢后在钢包内调整N至0.015～0.030％，0≤35ppm，H≤1.5ppm；

所制成的FB2阀门锻件坯料中硼的氧化物或硼的氮化物含量应低于80ppm，Ti的含量为B含量的15倍或者Ti:N的质量比为3.4～4；

(2)取直径为Φ750电渣重熔锭坯料进行锻造，坯料按图21所示的锻造工艺进行二级保温加热，第一火次始锻温度1160℃，变形量≤10％。

开坯下料350×434mm，镦粗至160mm高度，滚圆冲孔至Φ200mm。末火次保留25-30％变形量，穿芯棒扩孔，修整锻至图22所示尺寸。总锻造比7.8，非圆棒类锻件，不需要保温棉包扎进炉进行局部加热。

(3)锻后坯料先埋砂冷却至表面温度≤100℃后，按图23所示的热处理工艺进炉退火，炉冷至≤250℃出炉空冷。

(4)退火后的坯料按图24所示尺寸进行机加工，并做超声波探伤检查，扫查范围按照EN10228-3表3的规定，根据锻件几何形状，适用的检查类型按环形类或筒形类零件3b和3c，锻件超声波检验判断等级应符合EN10228-3表3中的质量等级3，底面回波损失应≤4dB，真实的反射体长度应≤10mm。机加工后的环锻件40在其一端的端面保留30mm的试样层41。

(5)热处理工艺：按照图25所示的热处理工艺进行热处理，该热处理工艺包括淬火，预回火，回火三个步骤。

淬火处理：将锻件加热至1090℃，保温70分钟，然后油淬至60℃，锻件出炉油淬时应充分分开，不得有堆叠现象。

预回火处理：将锻件加热至580℃，保温240分钟，然后空冷至室温。回火处理：将锻件加热至700℃，保温210分钟，然后空冷至室温即可等到成品锻件，将得到的成品锻件按图26所示取样进行化学成分、金相组织和机械性能检测，得到合格的产品。其中取样时，冲击试块41a取三块，室温拉伸试样41b取一块，化学成分、金相试块41c取一块，高温拉伸试样41d取一块，高温持久试棒41e取一块。