一种超超临界汽轮机转子及其制备方法与流程

本发明涉及汽轮机转子，特别涉及一种超超临界汽轮机转子及其制备方法。

背景技术：

1、随着蒸汽温度超过650℃，传统的耐热钢就难以满足大型的超超临界汽轮机转子的服役要求，必须采用铁镍基合金或者镍基合金制造相关大型锻件。但铁镍基合金或者镍基合金的大型化制造面临诸多困难，尤其是在冶炼、锻造成形等方面，现有的铁镍基合金在制备大直径锻件时多存在晶粒均匀性差，长时服役过程中的组织稳定性差，导致长时服役性能差，难以满足大直径超超临界汽轮机转子的综合性能需求。

技术实现思路

1、鉴于上述情况，本发明旨在提供一种超超临界汽轮机转子及其制备方法，用于解决现有铁镍基合金在制备大直径锻件时多存在晶粒均匀性差，长时服役过程中的组织稳定性差，导致长时服役性能差，难以满足大直径超超临界汽轮机转子的综合性能需求的问题之一。

2、本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

3、一方面，本发明提供了一种超超临界汽轮机转子的制备方法，包括：

4、将铸锭进行四级均匀化处理；以及多火次锻造制备锻坯；相邻火次的温度依次降低。

5、进一步的，多火次锻造制备锻坯包括如下步骤：

6、s301、第一火：镦粗，加热温度1160～1200℃；

7、s302、第二火：拔长，加热温度1120～1160℃；

8、s303、第三火：镦粗，加热温度1100～1120℃；

9、s304、第四火：拔长，加热温度1040～1060℃。

10、进一步的，s301中，变形量不低于50％，压下速率为10～80mm/s。

11、进一步的，s302中，变形量不低于50％，压下速率为30～80mm/s。

12、进一步的，s303中，变形量为40％以上，压下速率为10～80mm/s。

13、进一步的，s304中，变形量为40％以上，压下速率为20～80mm/s。

14、进一步的，铸锭的直径为800mm以上。

15、进一步的，四级均匀化处理包括如下步骤：

16、s201、第一级均匀化：800～900℃进行1～15h保温；

17、s202、第二级均匀化：升温至1060～1120℃，保温5～40h；

18、s203、第三级均匀化：升温至1140～1165℃，保温10～50h；

19、s204、第四级均匀化：升温至1180～1220℃，保温30～100h。

20、进一步的，还包括固溶和两次时效处理，两次时效处理的具体步骤如下：

21、s401、一次时效：温度：830～850℃，时间：1～10h；

22、s401、二次时效：温度：720～760℃，时间：1～20h。

23、本发明还提供了一种超超临界汽轮机转子，采用上述制备方法制备得到。

24、与现有技术相比，本发明至少能实现以下有益效果之一：

25、本发明的超超临界汽轮机转子的制备方法通过采用四级均匀化处理，可有效消除合金中的低熔点相，而不会对后续锻造产生影响，同时还可最大化的减轻微观偏析，保证最终热处理后的组织均匀，进而性能均匀；并结合多火次锻造保证锻造后整体晶粒度细于3级；采用固溶和两次时效处理，保证整体晶粒度保持在细于1级，保证超超临界汽轮机转子具备优异的性能。

26、本发明的超超临界汽轮机转子的制备方法中通过精确控制各步骤的顺序和工艺参数，保证了晶粒的均匀性，保证了锻件的心部至边缘的晶粒度级差2级以下；通过精确控制锻造过程中的温度、变形量、变形速率，降低了开裂倾向，制备过程中无明显开裂情况发生。

27、本发明的超超临界汽轮机转子通过精确控制合金中nb、al、ti等元素的含量，尽可能的降低了易偏析元素nb的含量，在降低合金成本的同时，也降低了合金冶炼难度，使得本合金铸锭可以更大；并通过协同控制ti/al和al+ti的值，保证了合金的析出强化效果，以及在长时服役过程中的组织稳定性，同时保证晶界析出合理尺寸与形态的η相，提高合金的持久性能。

28、本发明的超超临界汽轮机转子的力学性能优异，整体室温性能：抗拉强度为1250mpa以上(例如1251～1300mpa)，屈服强度为800mpa以上(例如805～840mpa)，冲击功akv为50j以上(例如55～90j)，延伸率为20％以上(例如21％～27％)，断面收缩率为20％以上(例如21％～31％)；700℃性能：抗拉强度为880mpa以上(例如883～895mpa)，屈服强度为685mpa以上(例如685～715mpa)，延伸率为23％以上(例如23％～31％)，断面收缩率为25％以上(例如25％～35％)，700℃、10万小时持久强度110mpa以上(例如115～130mpa)，可以满足650～700℃长期稳定服役。

29、本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的内容来实现和获得。

技术特征：

1.一种超超临界汽轮机转子的制备方法，其特征在于，包括：将铸锭进行四级均匀化处理；以及多火次锻造制备锻坯；相邻火次的温度依次降低。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述多火次锻造制备锻坯包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述s301中，变形量不低于50％，压下速率为10～80mm/s。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述s302中，变形量不低于50％，压下速率为30～80mm/s。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述s303中，变形量为40％以上，压下速率为10～80mm/s。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述s304中，变形量为40％以上，压下速率为20～80mm/s。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铸锭的直径为800mm以上。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述四级均匀化处理包括如下步骤：

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，还包括固溶和两次时效处理，两次时效处理的具体步骤如下：

10.一种超超临界汽轮机转子，其特征在于，所述超超临界汽轮机转子采用权利要求1至9任一项所述的制备方法制备得到。

技术总结本发明公开了一种超超临界汽轮机转子及其制备方法，属于汽轮机转子技术领域，解决了现有技术中铁镍基合金难以满足大直径锻件的综合性能需求的问题。制备方法，包括：将铸锭进行四级均匀化处理；以及多火次锻造制备锻坯；相邻火次的温度依次降低。本发明的方法制备的超超临界汽轮机转子的力学性能优异，可以满足650～700℃长期稳定服役。技术研发人员：张冰冰,白亚冠,聂义宏,张鑫,郭伟,寇金凤,李红梅,曹志远,张建国受保护的技术使用者：天津重型装备工程研究有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13