汽轮机叶片用钢2Cr11MolVNbN轧制大型材生产工艺研究

摘要

近年来，随着火电技术的不断发展，火电机组用汽轮机也不断更新与换代，汽轮机用钢的质量要求也随之不断提高。其中，汽轮机叶片用钢作为汽轮机用钢铁材料中最重要的一种，因其工作环境恶劣，其质量要求也较高。2Cr11Mo1VNbN是汽轮机叶片用钢的一种，近年来此钢种一直在生产和销售，大型材主要靠锻造生产供应，其生产成本比较高，生产周期也较长，表面质量和外形质量水平不高。本文对此钢种的生产工艺进行了研究与优化，采用电渣锭直接通过825初轧机和825精轧机轧制的工艺路线，成功生产了质量合格的大型材。通过研究，主要得出了以下几方面的结论：
　　 ①通过对2Cr11Mo1VNbN轧制大型材进行的工艺研究，确定了“EF炉+LF炉+VOD炉→电渣重熔→825初轧机开坯→825精轧机成材”的生产工艺路线，与相近规格的锻材的生产工艺对比，轧材的成材率达到了84.08％，显著高于锻材的平均水平(77.5％)，生产成本比锻材约低1500元/吨，生产周期比锻材短5～7天。
　　 ②在2Cr11Mo1VNbN的技术协议要求的成分控制范围之内，合理调整钢中的各种合金成分，可以有效控制钢材中δ铁素体的产生。即奥氏体形成元素C、Mn、Ni、N按中上限控制，铁素体形成元素Cr、Mo、Nb、V、Si按下限控制，钢中的δ铁素体生成因子——Cr当量因子控制在6～8范围。
　　 ③电渣锭加热温度控制在1200±10℃范围内，钢中δ铁素体生成的温度因子控制在0.5～0.875范围，可以有效减少或避免钢材中产生过量的δ铁素体。
　　 ④2Cr11Mo1VNbN轧制大型材轧后采用700℃保温的高温回火后，其硬度仍然较高；将热处理工艺修改为880℃完全退火后，硬度能够控制HB247～269，达到了技术协议的要求。
　　 ⑤通过本工艺路线生产的2Cr11Mo1VNbN的宏观组织、显微组织和力学性能均满足技术协议的要求。宏观组织平均水平为：偏析、一般疏松和中心疏松控制0.5级水平；力学平均性能为：屈服强度914Mpa、抗拉强度1064 Mpa、延伸率15.7％、面缩率55.4％、冲击功22J；显微组织平均水平为：晶粒度8级、δ铁素体含量＜1.5％、金相组织为均匀回火马氏体。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1汽轮机叶片用钢的发展与市场需求

1.1.1超(超)临界机组的发展

1.1.2汽轮机用钢的发展

1.1.3汽轮机叶片用钢的发展与需求

1.2汽轮机叶片用钢的组织与性能要求

1.2.1叶片用钢的组织类型

1.2.2叶片用钢的性能要求

1.3合金元素对叶片钢组织和性能的影响

1.3.1叶片钢的合金化

1.3.2叶片钢中各种合金元素的影响

1.4攀长钢叶片钢生产工艺简介

1.4.1 2Cr11M01VNbN大型材锻造工艺

1.4.2锻材的缺点

1.5本文研究的目的与意义

1.5.1用户的技术协议要求

1.5.2本文研究的内容与意义

1.6本章小结

2工业生产试验

2.1生产工艺路线

2.2冶炼工艺

2.2.1冶炼主要设备

2.2.2冶炼工艺路线确定

2.2.3电弧炉冶炼工艺

2.2.4炉外精炼

2.2.5电渣重熔工艺

2.2.6提高纯净度的冶炼方法

2.3大型材轧制工艺

2.3.1主要设备

2.3.2轧制工艺

2.4检验方法

2.4.1化学成分分析

2.4.2宏观组织

2.4.3力学性能试验

2.4.4常温冲击试验

2.4.5金相组织观察

2.5本章小结

3试验结果分析与讨论

3.1化学成分

3.2宏观组织

3.3力学性能

3.4显微组织

3.5退火硬度

3.6 δ铁素体含量控制

3.7本章小结

4轧材与锻材的比较

4.1表面质量与外形尺寸对比

4.2力学性能与组织性能对比

4.3金属收得率对比

4.4生产效率的对比

4.5本章小结

5结论与展望

致 谢

参考文献