超超临界汽轮机组次末级长叶片用钢及其冶炼方法
【专利摘要】本发明公开了一种超超临界汽轮机组次末级长叶片用钢及其冶炼方法，其中，冶炼方法包括以下步骤：1、采用碳结管坯切头、碳结废管和碳结返回钢冶炼原料钢；2、电弧炉冶炼，当成分、温度符合要求时停氩吊包，浇铸，钢锭脱模后采用780℃退火曲线进行退火；3、采用钢锭，电液锤产自耗电极；4、将渣料放入结晶器中脱氧，电渣重熔；5、电渣锭镦拔生产锻材。本发明的有益之处在于：本发明的钢纯净度高、铁素体含量低；棒材的横纵向性能好，横向性能能够达到纵向性能的80%以上，完全能够满足超超临界机组次末级长叶片用钢蒸汽参数和关键部件叶片选材的要求，对我国超超临界机组的设计、制造和安全稳定运行有着重要的意义。
【专利说明】超超临界汽轮机组次末级长叶片用钢及其冶炼方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种钢及其冶炼方法，具体涉及一种超超临界汽轮机组次末级长叶片用钢及其冶炼方法，属于金属材料领域。
【背景技术】
[0002]目前，我国是世界上第二大能源生产及消费国，我国富煤、贫油、少气的能源资源特点，决定在相当长的时间阶段内，我国的能源发展政策是煤为主体，电为中心。在我国电源结构中，火力发电是主要发电方式，这种状况在今后相当长的时期内不会改变。目前中国煤电约占发电总量的77%。到2020年，预计不会低于70%。实施煤炭清洁发电，达到节能减排的目标是一项艰巨的任务。
[0003]火电机组的效率，主要取决于机组的参数，即蒸汽的压力和温度，参数越高，机组效率越闻。机组蒸汽参数的提闻则是以材料的改进和提闻为基础，世界各主要汽轮机生广厂商都在致力于发展新的叶片用钢并挖掘现有叶片钢的潜能。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种完全能够满足超超临界机组次末级长叶片用钢蒸汽参数和关键部件叶片选材的要求的钢及其冶炼方法，对我国超超临界机组的设计、制造和安全稳定运行有着重要的意义。
[0005]为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案:
[0006]一种超超临界汽轮机组次末级长叶片用钢，其特征在于，化学成分组成以质量百分比计为:
[0007]碳:0.09-0.12%、
[0008]硅:0.18-0.30%、
[0009]锰:0.75-0.85%、
[0010]镍:2.50-2.70%、
[0011]铬:11.60-11.80%、
[0012]钥:1.65-1.75%、
[0013]钒:0.28-0.38%、
[0014]氮:0.025-0.037%、
[0015]磷:≤0.022%、
[0016]硫:≤0.010%、
[0017]余量为铁和不可避免的杂质。
[0018]一种超超临界汽轮机组次末级长叶片用钢的冶炼方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0019](1)原料钢的冶炼:采用碳结管坯切头、碳结废管和碳结返回钢，冶炼原料钢；
[0020](2)电弧炉冶炼:炉料全部由精料组成,质量配比为原料钢:低磷高碳铬铁:镍板:钥铁=21:5:1:1 ；
[0021]给电、熔清炉料，吹氧脱碳，待成分符合入VOD成分要求时出钢；
[0022]钢液入VOD工位前除渣，进入VOD工位后通氩气，VOD合罐后抽真空，当真空度达(100-150) X 133.3Pa时开始吹氧，氧气压力0.60-0.65MPa，氩气压力0.2-0.4MPa ;停氧后进入极真空10_20min ;破真空开罐后加入渣料及脱氧剂，吹氩搅拌并加脱氧剂调渣、取样，取样后停吹氩气改吹氮气，吹氮结束后改吹弱氩搅拌；
[0023]根据取样分析结果按内控目标微调成分，当成分、温度符合要求时停氩吊包，浇铸，钢锭脱模后采用780°C退火曲线进行退火；
[0024](3)自耗电极的制取:采用钢锭，电液锤产自耗电极；
[0025](4)电渣重熔:将渣料按配比配好后放入结晶器中，同时往结晶器中均匀地加入粉状脱氧剂对渣料进行脱氧，结晶器水温控制40-50°C，重熔过程采用氩气保护，电渣锭脱模后立即入坑保温，保温时间> 48h，出坑后立即装炉按780°C退火曲线进行退火；前述脱氧剂为铝粉与电石粉按照质量比2:7的比例混合而成；
[0026](5)电渣锭镦拔生产锻材:电渣锭锯切后放入均热炉内加热，镦拔，锻后热处理。
[0027]前述的超超临界汽轮机组次末级长叶片用钢的冶炼方法，其特征在于，在步骤(2)中，炉料配料的化学成分要求如下:
[0028]C ≥ 0.80%、
[0029]Cr: 11.50-12.00%、
[0030]P≤0.018%、
[0031]N1:2.40-2.70%、
[0032]Mo:1.60-1.80%。
[0033]前述的超超临界汽轮机组次末级长叶片用钢的冶炼方法，其特征在于，在步骤(2)中，破真空开罐后所加入的渣料及脱氧剂的配比为:
[0034]
【权利要求】
1.超超临界汽轮机组次末级长叶片用钢，其特征在于，化学成分组成以质量百分比计为:
碳:0.09-0.12%、
硅:0.18-0.30%、
猛:0.75-0.85%、
镍:2.50-2.70%、
铬:11.60-11.80%、
钥:1.65-1.75%、
钒:0.28-0.38%、
氮:0.025-0.037%、
磷:≤ 0.022%、
硫:≤ 0.010%、 余量为铁和不可避免的杂质。
2.超超临界汽轮机组次末级长叶片用钢的冶炼方法，其特征在于，包括以下步骤: (O原料钢的冶炼:采用碳结管坯切头、碳结废管和碳结返回钢，冶炼原料钢； (2)电弧炉冶炼:炉料全部由精料组成,质量配比为原料钢:低磷高碳铬铁:镍板:钥铁=21:5:1:1 ； 给电、熔清炉料，吹氧脱碳，待成分符合入VOD成分要求时出钢； 钢液入VOD工位前除渣，进入VOD工位后通氩气，VOD合罐后抽真空，当真空度达(100-150) X 133.3Pa时开始吹氧，氧气压力0.60-0.65MPa，氩气压力0.2-0.4MPa ;停氧后进入极真空10_20min ;破真空开罐后加入渣料及脱氧剂，吹氩搅拌并加脱氧剂调渣、取样，取样后停吹氩气改吹氮气，吹氮结束后改吹弱氩搅拌； 根据取样分析结果按内控目标微调成分，当成分、温度符合要求时停氩吊包，浇铸，钢锭脱模后采用780°C退火曲线进行退火； (3)自耗电极的制取:采用钢锭，电液锤产自耗电极； (4)电渣重熔:将渣料按配比配好后放入结晶器中，同时往结晶器中均匀地加入粉状脱氧剂对渣料进行脱氧，结晶器水温控制40-50°C，重熔过程采用氩气保护，电渣锭脱模后立即入坑保温，保温时间≥ 48h，出坑后立即装炉按780°C退火曲线进行退火；所述脱氧剂为铝粉与电石粉按照质量比2:7的比例混合而成； (5)电渣锭镦拔生产锻材:电渣锭锯切后放入均热炉内加热，镦拔，锻后热处理。
3.根据权利要求2所述的超超临界汽轮机组次末级长叶片用钢的冶炼方法，其特征在于，在步骤(2)中，炉料配料的化学成分要求如下:
C ≥ 0.80%、
Cr: 11.50-12.00%、 P≤0.018%、
N1:2.40-2.70%、
Mo:1.60-1.80% ο
4.根据权利要求2所述的超超临界汽轮机组次末级长叶片用钢的冶炼方法，其特征在于，在步骤(2)中，破真空开罐后所加入的渣料及脱氧剂的配比为:
5.根据权利要求2所述的超超临界汽轮机组次末级长叶片用钢的冶炼方法，其特征在于，在步骤(2)中，浇铸过程采用氩气保护。
6.根据权利要求2所述的超超临界汽轮机组次末级长叶片用钢的冶炼方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述渣料为提纯渣，其生产过程为: 采用1000kg中频感应炉熔铸525kg铁铝电极，铁铝电极表面经过喷丸处理；将渣料按配比配好后放入结晶器中，铁铝电极放入结晶器内给电、熔化、提纯渣料。
7.根据权利要求6所述的超超临界汽轮机组次末级长叶片用钢的冶炼方法，其特征在于，所述铁铝电极的成分的质量百分含量如下:
8.根据权利要求7所述的超超临界汽轮机组次末级长叶片用钢的冶炼方法，其特征在于，将渣料按以下重量配比配好后放入结晶器中: CaF2 70%、
Al2O3 30% ο
9.根据权利要求2所述的超超临界汽轮机组次末级长叶片用钢的冶炼方法，其特征在于，在步骤(5)中，均热炉的升温速度如下: 室温_900°C，按70°C /h升温，到900°C时保温2h ； 900°C -1160°C，按 70°C /h 升温，到 1160°C 时保温 4h。
10.根据权利要求2所述的超超临界汽轮机组次末级长叶片用钢的冶炼方法，其特征在于，在步骤(5)中，锻后热处理后，在钢棒上取样进行性能热处理，然后进行性能检测，所述性能热处理的步骤为: 淬火:加热温度1030-1070°C，保温45min，冷却方式为油冷或空冷； 回火:加热温度≥630°C，保温时间120min，冷却方式为空冷。
【文档编号】C22C38/46GK103667958SQ201310696009
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月17日 优先权日:2013年12月17日
【发明者】佐辉, 陈列, 王磊英, 苗红生, 寇玉山, 赵海东, 钱财让, 李明林 申请人:西宁特殊钢股份有限公司