(54)一種汽輪機葉片用耐沖擊不銹鋼及其生產(chǎn)工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種汽輪機葉片用耐沖擊不銹鋼，其化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為：C：0.24-0.28%，Si：0.11-0.13%,Mn：0.82-0.93%,Ni：0.60-0.62%,Cr:8.5-12.7%,V:0.15-0.17%,Nb：0.27-0.38%,A1:0.21-0.23%,Ti:0.13-0.15%,Ca：0.75-0.77%,B:0.82-0.88%,S彡0.03%,P^O.02%，稀土金屬：0.13-0.16%，余量為Fe?本發(fā)明通過對組分的調(diào)整和工藝的改變，能夠有效提高汽輪機葉片的耐沖擊性能，保證汽輪機葉片的使用壽命。
【專利說明】一種汽輪機葉片用耐沖擊不銹鋼及其生產(chǎn)工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種不銹鋼及其生產(chǎn)工藝，具體的說是一種汽輪機葉片用耐沖擊不銹 鋼及其生產(chǎn)工藝，屬于汽輪機葉片制造領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 汽輪機是將蒸汽的能量轉(zhuǎn)換成為機械功的旋轉(zhuǎn)式動力機械，又稱蒸汽透平。主要 用作發(fā)電用的原動機，也可直接驅(qū)動各種泵、風(fēng)機、壓縮機和船舶螺旋槳等，還可以利用汽 輪機的排汽或中間抽汽滿足生產(chǎn)和生活上的供熱需要。汽輪機主要應(yīng)用于電力工業(yè)、船舶 工業(yè)、水泥、化工、石油、冶金、重型機械等領(lǐng)域。
[0003] 汽輪機是一種旋轉(zhuǎn)式的流體動力機械，它直接起著將蒸汽或燃?xì)獾臒崮苻D(zhuǎn)變?yōu)闄C 械能的作用，而葉片是汽輪機的"心臟"，是汽輪機中極為主要的零件。葉片是汽輪機中將汽 流的動能轉(zhuǎn)換為有用功的重要部件，其工作環(huán)境極其惡劣，且每一級葉片的工作條件均不 相同。
[0004] 初始幾級動葉片除在高溫過熱蒸汽中工作，易發(fā)生高溫氧化腐蝕、磨蝕和高溫蠕 變破壞。隨著過熱蒸汽的膨脹作功，蒸汽溫度逐漸降低，最后幾級葉片雖然工作溫度較低 (60°C-IKTC )，但葉片卻承受蒸汽中夾雜的水滴的沖刷，造成水沖蝕。另外，運行過程 中沉積在葉片上可溶性鹽垢（如鈉鹽）吸收蒸汽由于溫度降低冷凝出來的水份形成腐蝕性 電解液覆在葉片表面，造成電化學(xué)腐蝕。末級葉片在離心力，葉片振動以及水沖刷的復(fù)雜 應(yīng)力狀態(tài)下，加上工作于具有腐蝕性的環(huán)境下，往往產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕，腐蝕疲勞，疲勞等破 壞。實際失效的葉片常常是上述多種破壞方式復(fù)合的結(jié)果。
[0005] 每一級葉片的工作溫度都不相同，并且工作在高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速或濕蒸汽區(qū)等惡 劣環(huán)境中，經(jīng)受著離心力、蒸汽力、蒸汽激振力、腐蝕和振動以及濕蒸汽區(qū)高速水滴沖蝕的 共同作用。要滿足不斷提高的使用性能需求僅僅依靠新型葉片材料的應(yīng)用仍然很難滿足， 必須將各種熱處理技術(shù)應(yīng)用到汽輪機葉片的制造當(dāng)中才能達(dá)到對葉片具耐腐蝕、高效率、 高精度和高壽命的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種汽輪機葉片用耐沖擊不銹鋼及其生 產(chǎn)工藝，通過對組分的調(diào)整和工藝的改變，能夠有效提高汽輪機葉片的耐沖擊性能，保證汽 輪機葉片的使用壽命。
[0007] 本發(fā)明解決以上技術(shù)問題的技術(shù)方案是：提供一種汽輪機葉片用耐沖擊不 銹鋼，其化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為：C :0. 24-0. 28%，Si :0. 11-0. 13%，Mn :0. 82-0. 93%， Ni ：0. 60-0.62%, Cr:8. 5-12. 7%, V：0. 15-0. 17%, Nb ：0. 27-0. 38%, Al:0. 21-0. 23%, Ti :0· 13-0. 15%，Ca :0· 75-0. 77%，B :0· 82-0. 88%，S 彡 0· 03%，P 彡 0· 02%，稀土 金屬： 0. 13-0. 16%，余量為Fe ;所述稀土金屬的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為：鈰：13-18%，鐠：8-11%， 釓：3-6%，鏑：0. 8-2. 4%，余量為釹。
[0008] 本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案，前述的汽輪機葉片用耐沖擊不銹鋼，其化學(xué)成分的質(zhì) 量百分比為：C :0· 24%，Si :0· 11%，Mn :0· 82%，Ni :0· 60%，Cr:8. 5%，V :0· 15%，Nb :0· 27%， Α1:0· 21%，Ti :0· 13%，Ca :0· 75%，B :0· 82%，S :0· 03%，P :0· 02%，稀土金屬：0· 13%，余量為 Fe ;所述稀土金屬的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為：鈰：13%，鐠：8%，釓：3%，鏑：0. 8%，余量為釹。
[0009] 前述的汽輪機葉片用耐沖擊不銹鋼，其化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為：C :0. 25%，Si : 0. 12%, Mn ：0. 85%, Ni ：0. 62%, Cr:9. 7%, V ：0. 16%, Nb ：0. 28%, A1:0. 23%, Ti ：0. 14%, Ca ： 0. 75%，B :0. 8, 5%，S :0. 02%，P :0. 01%，稀土金屬：0. 15%，余量為Fe ;所述稀土金屬的化學(xué)成 分質(zhì)量百分比為：鈰：1〇%，鐠：9%，釓：5%，鏑：2%，余量為釹。
[0010] 前述的汽輪機葉片用耐沖擊不銹鋼，其化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為：C :0. 28%，Si : 0. 13%, Mn ：0. 93%, Ni ：0. 62%, Cr: 12. 7%, V ：0. 17%, Nb ：0. 38%, A1:0. 23%, Ti ：0. 15%, Ca ： 0. 77%，B :0. 88%，S :0. 025%，P :0. 015%，稀土金屬：0. 16%，余量為 Fe ;所述稀土金屬的化學(xué) 成分質(zhì)量百分比為：鈰：18%，鐠：11%，釓：6%，鏑：2. 4%，余量為釹。
[0011] 一種汽輪機葉片用耐沖擊不銹鋼的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟： 在鋼水冶煉過程中，依次采用氬氧脫碳和真空吹氧脫碳的雙聯(lián)脫氧工藝，在氬氧脫碳 工藝中采用Si進(jìn)行脫氧，在真空吹氧脫碳工藝中采用Si和Al進(jìn)行復(fù)合脫氧，同時調(diào)整 鋼水的化學(xué)成分，使其鐵素體S的含量小于2. 5%; 鋼板在軋制過程中，乳制溫度為1191-1294?，保溫15-17分鐘，然后通過退火工序冷 卻至室溫； 對鋼板表面強化熱處理工序：熱處理溫度925-935?，到溫后保溫10-15分鐘，然后采 用水冷與空冷結(jié)合，先采用水冷以8-10°C /s的冷卻速率將葉片水冷至450-455°C，然后空 冷至390-395°C，再采用水冷以3-6°C /s的冷卻速率將葉片水冷至室溫。
[0012] 前述的汽輪機葉片用耐沖擊不銹鋼的生產(chǎn)工藝，在鋼板在軋制過程中，乳制溫度 為1191°C，保溫17分鐘，然后通過退火工序冷卻至室溫；對鋼板表面強化熱處理工序：熱處 理溫度925°C，到溫后保溫15分鐘，然后采用水冷與空冷結(jié)合，先采用水冷以8°C/s的冷卻 速率將葉片水冷至455°C，然后空冷至390°C，再采用水冷以3°C /s的冷卻速率將葉片水冷 至室溫。
[0013] 前述的汽輪機葉片用耐沖擊不銹鋼的生產(chǎn)工藝，在鋼板在軋制過程中，乳制溫度 為1254°C，保溫16分鐘，然后通過退火工序冷卻至室溫；對鋼板表面強化熱處理工序：熱處 理溫度928°C，到溫后保溫12分鐘，然后采用水冷與空冷結(jié)合，先采用水冷以9°C /s的冷卻 速率將葉片水冷至453°C，然后空冷至392°C，再采用水冷以5°C /s的冷卻速率將葉片水冷 至室溫。
[0014] 進(jìn)一步的，前述的汽輪機葉片用耐沖擊不銹鋼的生產(chǎn)工藝，鋼板在軋制過程中， 軋制溫度為1294°C，保溫15分鐘，然后通過退火工序冷卻至室溫；對鋼板表面強化熱處 理工序：熱處理溫度935°C，到溫后保溫10分鐘，然后采用水冷與空冷結(jié)合，先采用水冷以 10°C /s的冷卻速率將葉片水冷至450°C，然后空冷至395°C，再采用水冷以6°C /s的冷卻速 率將葉片水冷至室溫。
[0015] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過表面強化熱處理可以細(xì)化晶粒，同時提高葉片 的韌性，可以減輕或消除帶狀組織等缺陷，提高葉片整體沖擊性能，且通過冷卻速度的快慢 控制，而且使葉片組織更為均勻穩(wěn)定，極少出現(xiàn)氣孔及沙眼，且獲得較好的綜合力學(xué)性能和 抗腐蝕性能。

【具體實施方式】
[0016] 實施例1 本實施例提供的一種汽輪機葉片用耐沖擊不銹鋼，其化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為：C: 0. 24%, Si ：0. 11%,Mn ：0. 82%,Ni ：0. 60%, Cr:8. 5%, V ：0. 15%,Nb ：0. 27%,A1:0. 21%, Ti ：0. 13%, Ca :0. 75%，B :0. 82%，S :0. 03%，P :0. 02%，稀土金屬：0. 13%，余量為 Fe ;所述稀土金屬的化學(xué) 成分質(zhì)量百分比為：鈰：13%，鐠：8%，釓：3%，鏑：0. 8%，余量為釹。
[0017] 本實施例提供的汽輪機葉片用耐沖擊不銹鋼的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟 在鋼水冶煉過程中，依次采用氬氧脫碳和真空吹氧脫碳的雙聯(lián)脫氧工藝，在氬氧脫碳 工藝中采用Si進(jìn)行脫氧，在真空吹氧脫碳工藝中采用Si和Al進(jìn)行復(fù)合脫氧，同時調(diào)整 鋼水的化學(xué)成分，使其鐵素體S的含量小于2. 5%; 在鋼板在軋制過程中，乳制溫度為1191°C，保溫17分鐘，然后通過退火工序冷卻至室 溫；對鋼板表面強化熱處理工序：熱處理溫度925°C，到溫后保溫15分鐘，然后采用水冷與 空冷結(jié)合，先采用水冷以8°C /s的冷卻速率將葉片水冷至455°C，然后空冷至390°C，再采用 水冷以3°C /s的冷卻速率將葉片水冷至室溫。
[0018] 本實施例提供的汽輪機葉片的主要性能如下表所示： 表2 : 實施例2

【權(quán)利要求】
1. 一種汽輪機葉片用耐沖擊不銹鋼，其特征在于：其化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為： C ：0. 24-0. 28%, Si ：0. 11-0. 13%, Mn ：0. 82-0. 93%, Ni ：0. 60-0. 62%, Cr: 8. 5-12. 7%, V ： 0. 15-0. 17%, Nb ：0. 27-0. 38%, A1:0. 21-0. 23%, Ti ：0. 13-0. 15%, Ca ：0. 75-0. 77%, B ： 0· 82-0. 88%，S 彡 0· 03%，P 彡 0· 02%，稀土金屬：0· 13-0. 16%，余量為 Fe ; 所述稀土金屬的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為：鈰：13-18%，鐠：8-11%，釓：3-6%，鏑： 0.8-2. 4%，余量為釹。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的汽輪機葉片用耐沖擊不銹鋼，其特征在于：其化學(xué)成分的 質(zhì)量百分比為：C :0· 24%，Si :0· 11%，Mn :0· 82%，Ni :0· 60%，Cr:8. 5%，V :0· 15%，Nb :0· 27%， Α1:(λ 21%，Ti :0· 13%，Ca :0· 75%，B :0· 82%，S :0· 03%，P :0· 02%，稀土金屬：0· 13%，余量為 Fe ； 所述稀土金屬的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為：鈰：13%，鐠：8%，釓：3%，鏑：0. 8%，余量為釹。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的汽輪機葉片用耐沖擊不銹鋼，其特征在于：其化學(xué)成分的 質(zhì)量百分比為：C :0· 25%，Si :0· 12%，Mn :0· 85%，Ni :0· 62%，Cr:9. 7%，V :0· 16%，Nb :0· 28%， Α1:0· 23%，Ti :0· 14%，Ca :0· 75%，B :0· 8, 5%，S :0· 02%，P :0· 01%，稀土金屬：0· 15%，余量為 Fe ； 所述稀土金屬的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為：鈰：1〇%，鐠：9%，釓：5%，鏑：2%，余量為釹。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的汽輪機葉片用耐沖擊不銹鋼，其特征在于：其化學(xué)成分的 質(zhì)量百分比為：C :0· 28%，Si :0· 13%，Mn :0· 93%，Ni :0· 62%，Cr: 12. 7%，V :0· 17%，Nb :0· 38%， Α1:(λ 23%，Ti :0· 15%，Ca :0· 77%，B :0· 88%，S :0· 025%，P :0· 015%，稀土金屬：0· 16%，余量為 Fe ； 所述稀土金屬的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為：鈰：18%，鐠：11%，釓：6%，鏑：2. 4%，余量為釹。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的汽輪機葉片用耐沖擊不銹鋼的生產(chǎn)工藝，其特征在于： 在鋼水冶煉過程中，依次采用氬氧脫碳和真空吹氧脫碳的雙聯(lián)脫氧工藝，在氬氧脫碳 工藝中采用Si進(jìn)行脫氧，在真空吹氧脫碳工藝中采用Si和Al進(jìn)行復(fù)合脫氧，同時調(diào)整 鋼水的化學(xué)成分，使其鐵素體S的含量小于2. 5%; 鋼板在軋制過程中，乳制溫度為1191-1294?，保溫15-17分鐘，然后通過退火工序冷 卻至室溫； 對鋼板表面強化熱處理工序：熱處理溫度925-935?，到溫后保溫10-15分鐘，然后采 用水冷與空冷結(jié)合，先采用水冷以8-10°C /s的冷卻速率將葉片水冷至450-455°C，然后空 冷至390-395°C，再采用水冷以3-6°C /s的冷卻速率將葉片水冷至室溫。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5中所述的汽輪機葉片用耐沖擊不銹鋼的生產(chǎn)工藝，其特征在于： 鋼板在軋制過程中，乳制溫度為1191°C，保溫17分鐘，然后通過退火工序冷卻至室溫； 對鋼板表面強化熱處理工序：熱處理溫度925°C，到溫后保溫15分鐘，然后采用水冷與 空冷結(jié)合，先采用水冷以8°C /s的冷卻速率將葉片水冷至455°C，然后空冷至390°C，再采用 水冷以3°C /s的冷卻速率將葉片水冷至室溫。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5中所述的汽輪機葉片用耐沖擊不銹鋼的生產(chǎn)工藝，其特征在于： 鋼板在軋制過程中，乳制溫度為1254°C，保溫16分鐘，然后通過退火工序冷卻至室溫； 對鋼板表面強化熱處理工序：熱處理溫度928°C，到溫后保溫12分鐘，然后采用水冷與 空冷結(jié)合，先采用水冷以9°C /s的冷卻速率將葉片水冷至453°C，然后空冷至392°C，再采用 水冷以5°C /s的冷卻速率將葉片水冷至室溫。
8.根據(jù)權(quán)利要求5中所述的汽輪機葉片用耐沖擊不銹鋼的生產(chǎn)工藝，其特征在于： 鋼板在軋制過程中，乳制溫度為1294°C，保溫15分鐘，然后通過退火工序冷卻至室溫； 對鋼板表面強化熱處理工序：熱處理溫度935°C，到溫后保溫10分鐘，然后采用水冷與 空冷結(jié)合，先采用水冷以l〇°C /s的冷卻速率將葉片水冷至450°C，然后空冷至395°C，再采 用水冷以6°C /s的冷卻速率將葉片水冷至室溫。
【文檔編號】C22C33/04GK104213043SQ201410430056
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月28日
【發(fā)明者】王河平, 孫彥穎, 劉明昊, 劉達(dá), 李志偉, 宗國翼 申請人:南京賽達(dá)機械制造有限公司