700℃超超临界机组617镍基合金转子锻件锻造晶粒控制方法

摘要

本发明公开了一种700℃超超临界机组617镍基合金转子锻件锻造晶粒控制方法，首先采用始锻温度Ts=1160℃±20℃、终锻温度Te=950℃±30℃的技术参数对镍基合金铸锭进行多火次锻造，经过墩粗、滚圆和预拔长工序，完成铸态组织转变；在后续锻造工序实行晶粒组织的控制，即在锻态火次始锻温度为Td=1180℃±20℃，终锻温度保持Te=950℃±30℃不变，对镍基合金锻坯进行一火次大变形锻造，该火次变形量≥35%，使得锻坯内部晶粒度达到0~4级；在终成形火次始锻温度降为Tf=1130℃±20℃，终锻温度保持Te=950℃±30℃不变，对镍基合金锻坯进行一火次锻造，使锻件组织均匀细化，得到最终细晶锻件；锻造过程要求总变形量≥70%，各火次的变形量均≥20%。

说明书

技术领域

本发明涉及一种700℃超超临界机组617镍基合金转子锻件锻造晶粒控制方法，属于镍基合金锻造方法技术领域。

背景技术

700℃超超临界机组具有煤耗低、环保性能好和技术含量高的特点，与600℃超超临界发电技术相比，700℃超超临界燃煤发电效率可提高至50﹪。

由于蒸汽温度大幅度提高，对机组高温段部件特别是汽轮机转子，传统的铁基耐热钢在高温强度和抗腐蚀等性能已经满足不了要求，需要采用持久强度更高、抗腐蚀性能更好的镍基高温合金。其中Ni-Cr-Co-Mo型的617镍基合金，具有较高的蠕变强度和优越的耐高温氧化能力，使其成为700℃超超临界电站汽轮机转子的可选材料。

617镍基合金为单一奥氏体组织，无法通过锻后热处理细化晶粒。该型镍基合金变形抗力大，锻造过程中加热温度偏高，且火次变形量控制不准确，造成617镍基合金锻件尤其是大型锻件最终的均匀细晶组织控制困难，晶粒度合格率低，使用性能不稳定等问题。因此发明617镍基合金大型锻件的锻造晶粒控制方法，突破700℃超超临界机组汽轮机用转子锻件生产关键技术和瓶颈，对我国全面掌握700℃超超临界燃煤发电技术，实现技术和装备自主化具有重要的作用和深远的意义。

发明内容

为了克服上述技术上的不足，本发明提供了一种700℃超超临界机组617镍基合金转子锻件锻造晶粒控制方法，采取控制锻造温度、变形量的锻造工艺参数，进行多火次锻造成形，最终得到晶粒度3~6级的617镍基合金大型锻件。

本发明解决其技术难题所采用的技术方案是：一种700℃超超临界机组617镍基合金转子锻件锻造晶粒控制方法，锻造工艺中具体的技术参数如下：

首先采用始锻温度Ts=1160℃±20℃、终锻温度Te=950℃±30℃的技术参数对镍基合金铸锭进行多火次锻造，经过墩粗、滚圆和预拔长等工序，完成铸态组织转变；

在后续锻造工序实行晶粒组织的控制，即在锻态火次始锻温度为Td=1180℃±20℃，终锻温度保持Te=950℃±30℃不变，对镍基合金锻坯进行一火次大变形锻造，该火次变形量≥35%，使得锻坯内部晶粒度达到0~4级；在最终成形火次始锻温度降为Tf=1130℃±20℃，终锻温度保持Te=950℃±30℃不变，对镍基合金锻坯进行一火次锻造，使锻件组织均匀细化，得到最终细晶锻件；锻造过程要求总变形量≥70%，各火次的变形量均≥20%。

本发明所述方法能实现617镍基合金大型锻件的组织均匀细化，内部晶粒度达到3~6级。

吨级617镍基合金铸锭，尺寸规格Φ375mm×1000mm，进行锻造实现晶粒控制具体实施方法的步骤为：

步骤一：墩粗：第一火次，锻造温度：1160℃~920℃，变形量50%；

步骤二：拔长：第二火次，锻造温度：1160℃~920℃，变形量20%；

步骤三：大变形拔长：第三火次，锻造温度：1180℃~920℃，变形量35%，锻造晶粒度2-5级；

步骤四：终成形：第四火次，锻造温度：1130℃~920℃，变形量25%，锻造晶粒度4-6级。

5吨级617镍基合金铸锭，尺寸规格Φ660mm×1800mm，进行锻造实现晶粒控制具体实施方法的步骤为：

步骤一：第一次墩粗：第一火次，锻造温度：1160℃~920℃，变形量50%；

步骤二：第一次拔长：第二火次，锻造温度：1160℃~920℃，变形量25%；

步骤三：第二次拔长：第三火次，锻造温度：1160℃~920℃，变形量30%；

步骤四：第二次墩粗：第四火次，锻造温度：1160℃~920℃，变形量50%；

步骤五：第三次拔长：第五火次，锻造温度：1160℃~920℃，变形量20%；

步骤六：大变形拔长：第六火次，锻造温度：1180℃~920℃，变形量35%，锻造晶粒度0-4级；

步骤七：终成形：第七火次，锻造温度：1130℃~920℃，变形量25%，锻造晶粒度2-4级；。

本发明的有益效果是：本发明将使镍基合金锻件内部晶粒得到细化，满足大型镍基合金锻件的组织晶粒度及均匀性控制要求，实现700℃超超临界机组用镍基合金转子的制造能力并为示范机组提供转子锻件。从而提高燃煤发电效率，节约能源。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

图1是实施例1所得617镍基合金大型锻件内部金相组织示意图。

图2是实施例2所得617镍基合金大型锻件内部金相组织示意图。

具体实施方式

一种700℃超超临界机组617镍基合金转子锻件锻造晶粒控制方法，锻造工艺中具体的技术参数如下：

首先采用始锻温度Ts=1160℃±20℃、终锻温度Te=950℃±30℃的技术参数对镍基合金铸锭进行多火次锻造，经过墩粗、滚圆和预拔长等工序，完成铸态组织转变；

在后续锻造工序实行晶粒组织的控制，即在锻态火次始锻温度为Td=1180℃±20℃，终锻温度保持Te=950℃±30℃不变，对镍基合金锻坯进行一火次大变形锻造，该火次变形量≥35%，使得锻坯内部晶粒度达到0~4级；在最终成形火次始锻温度降为Tf=1130℃±20℃，终锻温度保持Te=950℃±30℃不变，对镍基合金锻坯进行一火次锻造，使锻件组织均匀细化，得到最终细晶锻件；锻造过程要求总变形量≥70%，各火次的变形量均≥20%。

本发明所述方法能实现617镍基合金大型锻件的组织均匀细化，内部晶粒度达到3~6级。

实施例1：

吨级617镍基合金铸锭，尺寸规格Φ375mm×1000mm，进行锻造实现晶粒控制具体实施方法的步骤为：

步骤一：墩粗：第一火次，锻造温度：1160℃~920℃，变形量50%；

步骤二：拔长：第二火次，锻造温度：1160℃~920℃，变形量20%；

步骤三：大变形拔长：第三火次，锻造温度：1180℃~920℃，变形量35%，锻造晶粒度2-5级；

步骤四：终成形：第四火次，锻造温度：1130℃~920℃，变形量25%。

锻造后晶粒检测如图1所示，锻造晶粒度4-6级；

实施例2

5吨级617镍基合金铸锭，尺寸规格Φ660mm×1800mm，进行锻造实现晶粒控制具体实施方法的步骤为：

步骤一：第一次墩粗：第一火次，锻造温度：1160℃~920℃，变形量50%；

步骤二：第一次拔长：第二火次，锻造温度：1160℃~920℃，变形量25%；

步骤三：第二次拔长：第三火次，锻造温度：1160℃~920℃，变形量30%；

步骤四：第二次墩粗：第四火次，锻造温度：1160℃~920℃，变形量50%；

步骤五：第三次拔长：第五火次，锻造温度：1160℃~920℃，变形量20%；

步骤六：大变形拔长：第六火次，锻造温度：1180℃~920℃，变形量35%，锻造晶粒度0-4级；

步骤七：终成形：第七火次，锻造温度：1130℃~920℃，变形量25%。

锻造后晶粒检测如图2所示，锻造晶粒度2-4级。