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CN113046640A - 一种用于生物质发电汽轮机转子的锻件材料及其制备方法 - Google Patents

一种用于生物质发电汽轮机转子的锻件材料及其制备方法 Download PDF

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徐佰明
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冯天澍
徐勤
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马新博
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Abstract

一种用于生物质发电汽轮机转子的锻件材料及其制备方法，本发明涉及锻件材料制备领域。本发明要解决目前生物质发电汽轮机转子没有理想选材淀粉技术问题。锻件材料元素组分为：C、Mn、Si、P、S、Cr、Ni、Mo、V、Cu、Al、Sn、Sb、As和Fe。方法：冶炼，自由锻造成型；热处理：淬火，回火。锻件材料屈服强度：≥620MPa；抗拉强度：≥720MPa；延伸率：≥16％；断面收缩率：≥45；冲击功：≥50J；FATT50：≤50℃。本发明制备的锻件材料适用于生物质发电汽轮机转子。

Description

一种用于生物质发电汽轮机转子的锻件材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及锻件材料制备领域。
背景技术
生物质电能作为可再生新能源，相比风能和太阳能，其稳定性高，污染小，是最具开发利用潜力的新能源。目前，生物质发电汽轮机的功率在50MW以内，以20-30MW功率范围居多，采用单根转子结构，进汽温度范围为400-540℃，排汽温度低于50℃，转子重量在10t以下。对于此工况条件的转子，传统的整锻转子均不适合，即，高中压转子用1％CrMoV钢的工作温度在540℃以下，低于转子用3.5NiCrMoV钢的工作温度在400℃以下。若采用分段热处理的高低压联合转子材料，则存在制造难度大、制造周期长等缺陷，且具有分段热处理设备且掌握其技术的锻件厂家极少。若采用套装转子或焊接转子结构，则存在制造技术难度大、周期长、长期运行安全性差等缺点。因此，对于生物质发电汽轮机转子，目前还没有理想的选材。
发明内容
本发明要解决目前生物质发电汽轮机转子没有理想选材淀粉技术问题，而提供一种用于生物质发电汽轮机转子的锻件材料。
一种用于生物质发电汽轮机转子的锻件材料，该锻件材料的组分按照质量百分数为：C：0.20～0.26％、Mn：≤0.07％、Si：≤0.05％、P：≤0.006％、S：≤0.003％、Cr：2.00～2.60％、Ni：1.30～1.60％、Mo：1.10～1.40％、V：0.2～0.35％、Cu：≤0.10％、Al：≤0.008％、Sn：≤0.010％、Sb：≤0.0015％、As：≤0.010％和余量的Fe。
所述锻件材料的J参数＝(Si质量百分数+Mn质量百分数)×(P质量百分数+Sn质量百分数)×104≤10。
所述的一种用于生物质发电汽轮机转子的锻件材料的制备方法，具体按以下步骤进行：
一、按照质量百分数为：C：0.20～0.26％、Mn：≤0.07％、Si：≤0.05％、P：≤0.006％、S：≤0.003％、Cr：2.00～2.60％、Ni：1.30～1.60％、Mo：1.10～1.40％、V：0.2～0.35％、Cu：≤0.10％、Al：≤0.008％、Sn：≤0.010％、Sb：≤0.0015％、As：≤0.010％和余量的Fe，称取原料；
二、将步骤一称取的原料放入电炉中，进行真空碳脱氧精炼；
三、将步骤二获得的材料进行自由锻造成型；
四、将步骤三处理的材料进行热处理，控制淬火温度为950～1000℃，保温时间≥10h，喷雾冷却，控制回火温度为630～680℃，保温时间≥45h，随炉冷却，获得锻件材料。
本发明的有益效果是：
本发明制备的锻件材料适用于生物质发电汽轮机转子，锻件材料屈服强度：≥620MPa；抗拉强度：≥720MPa；延伸率：≥16％；断面收缩率：≥45；冲击功：≥50J；FATT50：≤50℃。
本发明制备的锻件材料适用于生物质发电汽轮机转子。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式一种用于生物质发电汽轮机转子的锻件材料，该锻件材料的组分按照质量百分数为：C：0.20～0.26％、Mn：≤0.07％、Si：≤0.05％、P：≤0.006％、S：≤0.003％、Cr：2.00～2.60％、Ni：1.30～1.60％、Mo：1.10～1.40％、V：0.2～0.35％、Cu：≤0.10％、Al：≤0.008％、Sn：≤0.010％、Sb：≤0.0015％、As：≤0.010％和余量的Fe。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述锻件材料J参数＝(Si质量百分数+Mn质量百分数)×(P质量百分数+Sn质量百分数)×104≤10。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：该锻件材料的组分按照质量百分数为：C：0.23％、Mn：0.06％、Si：0.03％、P：0.004％、S：0.002％、Cr：2.33％、Ni：1.42％、Mo：1.20％、V：0.22％、Cu：0.04％、Al：0.003％、Sn：0.003％、Sb：0.0010％、As：0.004％和余量的Fe。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：该锻件材料的组分按照质量百分数为：C：0.23％、Mn：0.06％、Si：0.05％、P：0.005％、S：0.002％、Cr：2.43％、Ni：1.48％、Mo：1.22％、V：0.20％、Cu：0.04％、Al：0.004％、Sn：0.002％、Sb：0.0008％、As：0.002％和余量的Fe。其它与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式一种用于生物质发电汽轮机转子的锻件材料的制备方法，具体按以下步骤进行：
一、按照质量百分数为：C：0.20～0.26％、Mn：≤0.07％、Si：≤0.05％、P：≤0.006％、S：≤0.003％、Cr：2.00～2.60％、Ni：1.30～1.60％、Mo：1.10～1.40％、V：0.2～0.35％、Cu：≤0.10％、Al：≤0.008％、Sn：≤0.010％、Sb：≤0.0015％、As：≤0.010％和余量的Fe，称取原料；
二、将步骤一称取的原料放入电炉中，进行真空碳脱氧精炼；
三、将步骤二获得的材料进行自由锻造成型；
四、将步骤三处理的材料进行热处理，控制淬火温度为950～1000℃，保温时间≥10h，喷雾冷却，控制回火温度为630～680℃，保温时间≥45h，随炉冷却，获得锻件材料。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式五不同的是：步骤三采用液压机进行自由锻造成型。其它与具体实施方式五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式五或六不同的是：步骤四控制淬火温度为950～960℃，保温时间40h；控制回火温度为630～650℃，保温时间50h。其它与具体实施方式五或六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式五至七之一不同的是：步骤四控制淬火温度为950～960℃，保温时间50h；控制回火温度为630～650℃，保温时间60h。其它与具体实施方式五至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式五至八之一不同的是：步骤四控制淬火温度为950℃，保温时间50h；控制回火温度为640℃，保温时间60h。其它与具体实施方式一至八之一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式五至九之一不同的是：步骤四获得锻件材料屈服强度：≥620MPa；抗拉强度：≥720MPa；延伸率：≥16％；断面收缩率：≥45；冲击功：≥50J；FATT50：≤50℃。其它与具体实施方式五至九之一相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：
本实施例一种用于生物质发电汽轮机转子的锻件材料，该锻件材料的组分按照质量百分数为：C：0.23％、Mn：0.06％、Si：0.03％、P：0.004％、S：0.002％、Cr：2.33％、Ni：1.42％、Mo：1.20％、V：0.22％、Cu：0.04％、Al：0.003％、Sn：0.003％、Sb：0.0010％、As：0.004％和余量的Fe。
一种用于生物质发电汽轮机转子的锻件材料的制备方法，具体按以下步骤进行：
一、按照质量百分数为：C：0.23％、Mn：0.06％、Si：0.03％、P：0.004％、S：0.002％、Cr：2.33％、Ni：1.42％、Mo：1.20％、V：0.22％、Cu：0.04％、Al：0.003％、Sn：0.003％、Sb：0.0010％、As：0.004％和余量的Fe，称取原料；
二、将步骤一称取的原料放入电炉中，进行真空碳脱氧精炼；
三、将步骤二获得的材料进行自由锻造成型；
四、将步骤三处理的材料进行热处理，控制淬火温度为950～960℃，保温时间40h，喷雾冷却，控制回火温度为630～650℃，保温时间50h，随炉冷却，获得锻件材料。
其中J参数为6.3
本实施例获得的锻件材料：
屈服强度：685MPa
抗拉强度：810MPa
延伸率：22％
断面收缩率：73％
冲击功：200J
FATT50：-10.8℃
实施例二：
本实施例一种用于生物质发电汽轮机转子的锻件材料，该锻件材料的组分按照质量百分数为：C：0.23％、Mn：0.06％、Si：0.05％、P：0.005％、S：0.002％、Cr：2.43％、Ni：1.48％、Mo：1.22％、V：0.20％、Cu：0.04％、Al：0.004％、Sn：0.002％、Sb：0.0008％、As：0.002％和余量的Fe。
一种用于生物质发电汽轮机转子的锻件材料的制备方法，具体按以下步骤进行：
一、按照质量百分数为：C：0.23％、Mn：0.06％、Si：0.05％、P：0.005％、S：0.002％、Cr：2.43％、Ni：1.48％、Mo：1.22％、V：0.20％、Cu：0.04％、Al：0.004％、Sn：0.002％、Sb：0.0008％、As：0.002％和余量的Fe，称取原料；
二、将步骤一称取的原料放入电炉中，进行真空碳脱氧精炼；
三、将步骤二获得的材料进行自由锻造成型；
四、将步骤三处理的材料进行热处理，控制淬火温度为950～960℃，保温时间50h，喷雾冷却，控制回火温度为630～650℃，保温时间60h，随炉冷却，获得锻件材料。
其中J参数为7.7
本实施例获得的锻件材料：
屈服强度：655MPa
抗拉强度：775MPa
延伸率：25％
断面收缩率：75.5％冲击功：155J FATT50：-36.4℃。

Claims (10)

1.一种用于生物质发电汽轮机转子的锻件材料，其特征在于该锻件材料的组分按照质量百分数为：C：0.20～0.26％、Mn：≤0.07％、Si：≤0.05％、P：≤0.006％、S：≤0.003％、Cr：2.00～2.60％、Ni：1.30～1.60％、Mo：1.10～1.40％、V：0.2～0.35％、Cu：≤0.10％、Al：≤0.008％、Sn：≤0.010％、Sb：≤0.0015％、As：≤0.010％和余量的Fe。
2.根据权利要求1所述的一种用于生物质发电汽轮机转子的锻件材料，其特征在于所述锻件材料的J参数＝(Si质量百分数+Mn质量百分数)×(P质量百分数+Sn质量百分数)×104≤10。
3.根据权利要求1所述的一种用于生物质发电汽轮机转子的锻件材料，其特征在于该锻件材料的组分按照质量百分数为：C：0.23％、Mn：0.06％、Si：0.03％、P：0.004％、S：0.002％、Cr：2.33％、Ni：1.42％、Mo：1.20％、V：0.22％、Cu：0.04％、Al：0.003％、Sn：0.003％、Sb：0.0010％、As：0.004％和余量的Fe。
4.根据权利要求1所述的一种用于生物质发电汽轮机转子的锻件材料，其特征在于该锻件材料的组分按照质量百分数为：C：0.23％、Mn：0.06％、Si：0.05％、P：0.005％、S：0.002％、Cr：2.43％、Ni：1.48％、Mo：1.22％、V：0.20％、Cu：0.04％、Al：0.004％、Sn：0.002％、Sb：0.0008％、As：0.002％和余量的Fe。
5.如权利要求1所述的一种用于生物质发电汽轮机转子的锻件材料的制备方法，其特征在于该方法具体按以下步骤进行：
一、按照质量百分数为：C：0.20～0.26％、Mn：≤0.07％、Si：≤0.05％、P：≤0.006％、S：≤0.003％、Cr：2.00～2.60％、Ni：1.30～1.60％、Mo：1.10～1.40％、V：0.2～0.35％、Cu：≤0.10％、Al：≤0.008％、Sn：≤0.010％、Sb：≤0.0015％、As：≤0.010％和余量的Fe，称取原料；
二、将步骤一称取的原料放入电炉中，进行真空碳脱氧精炼；
三、将步骤二获得的材料进行自由锻造成型；
四、将步骤三处理的材料进行热处理，控制淬火温度为950～1000℃，保温时间≥10h，喷雾冷却，控制回火温度为630～680℃，保温时间≥45h，随炉冷却，获得锻件材料。
6.根据权利要求5所述的一种用于生物质发电汽轮机转子的锻件材料的制备方法，其特征在于步骤三采用液压机进行自由锻造成型。
7.根据权利要求5所述的一种用于生物质发电汽轮机转子的锻件材料的制备方法，其特征在于步骤四控制淬火温度为950～960℃，保温时间40h；控制回火温度为630～650℃，保温时间50h。
8.根据权利要求5所述的一种用于生物质发电汽轮机转子的锻件材料的制备方法，其特征在于步骤四控制淬火温度为950～960℃，保温时间50h；控制回火温度为630～650℃，保温时间60h。
9.根据权利要求5所述的一种用于生物质发电汽轮机转子的锻件材料的制备方法，其特征在于步骤四控制淬火温度为950℃，保温时间50h；控制回火温度为640℃，保温时间60h。
10.根据权利要求5所述的一种用于生物质发电汽轮机转子的锻件材料的制备方法，其特征在于步骤四获得锻件材料屈服强度：≥620MPa；抗拉强度：≥720MPa；延伸率：≥16％；断面收缩率：≥45；冲击功：≥50J；FATT50：≤50℃。
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