一种汽轮机叶轮用钢棒材生产制备方法与流程

本发明涉及钢材，具体涉及一种汽轮机叶轮用钢棒材生产制备方法。

背景技术：

1、汽轮机叶轮是汽轮机中最为重要的部件之一，将高速流体的动能转换成机械能。在汽轮机中承担着重要的任务。汽轮机叶轮是汽轮机中唯一与流体直接接触的部件，其工作状态极为恶劣，需要经受高压、高温、高速、强震动等复杂的工况。汽轮机叶轮作为汽轮机的重要组成部分，质量要求严格。

2、汽轮机叶轮钢材质量的好坏直接影响到汽轮机的使用寿命和耐磨性，甚至关系到整个汽轮机工作过程的安全性。

3、因此，开发了具有优良力学性能、高硬度和高钢质纯净度的汽轮机叶轮用钢，满足高端产品要求，是很有必要的。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种汽轮机叶轮用钢棒材生产制备方法，该方法采用转炉+lf+rh+连铸冶炼工艺冶炼和轧制工艺，生产制造一种汽轮机叶轮用钢棒材，满足高端使用要求，实现了转炉连铸流程批量生产汽轮机叶轮用钢棒材的突破，既保证了一种汽轮机叶轮用钢棒材的成品钢材力学性能、高硬度和高钢质纯净度等指标，又保证了一种汽轮机叶轮用钢棒材的表面质量水平。

2、为了达到上述发明目的，本发明提供了一种汽轮机叶轮用钢棒材生产制备方法，包括成分设计和工艺设计，具体步骤：转炉冶炼→lf精炼→rh真空脱气→连铸坯→加热→初轧机轧制→连轧机组。满足一种汽轮机叶轮用钢棒材质量要求，而且力学性能、高硬度和高钢质纯净度等指标也能达到高标准要求。

3、一种汽轮机叶轮用钢棒材，其化学成分，按质量百分比计为c：0.31％～0.36％，si：0.22％～0.35％，mn：0.45％～0.60％，p：≤0.013％，s：≤0.008％，cr：1.05％～1.20％，ni：≤0.20％，cu：≤0.10％，mo：0.21％～0.28％，v：0.11％～0.18％。

4、一种汽轮机叶轮用钢棒材生产制备方法，所述工艺路线包括：转炉冶炼→炉外精炼(lf+rh)→连铸→加热炉加热工艺→轧制工艺→保温工艺。

5、基于以上技术方案，进一步的，所述转炉冶炼为：采用废钢和铁水冶炼，按质量分数计废钢占26～30％，铁水占70～74％；氧气氧化，激烈沸腾，出钢温度1685～1695℃，供氧时间15～20min，作业时间45～55min，终点氧620～640ppm，出钢时候c为0.13～0.15％，p≤0.007％，出钢1/4～1/3时加入辅料及合金。合金吨钢加入量：硅锰6.2～6.3kg/t，硅铁0.9～0.95kg/t，铝铁1.6～1.7kg/t，钒铁2.8～2.9kg/t，钼铁3.8-4.0kg/t。辅料吨钢加入量：石灰石11～11.5kg/t，活性灰石34～35kg/t，白云石19～20kg/t，烧结矿11～11.5kg/t。

6、基于以上技术方案，进一步的，所述lf精炼为：采用20000～25000a大电流升温化渣，当渣面波动、钢水及电弧不裸露时，补加活性石灰，5～7min后第一次取样分析化学成分，按照化学成分目标值补加合金，并添加焦丁增碳剂进行增碳，合金和焦丁增碳剂应加到氩气流上，以促进合金和焦丁增碳剂快速熔化和均匀化。当钢水温度达到1580～1600℃时加入扩散脱氧剂1～3kg/t钢进行扩散脱氧，闭炉门10～12min，当钢水温度达到1610～1620℃温度时第二次取样分析化学成分，以确认各化学元素成分含量距目标值要求的偏离值，二次样取走后，补加扩散脱氧剂0.5～1kg/t钢继续调渣；补加合金吨钢加入量：高碳铬铁3.2～3.3kg/t，硅铁0.35～0.37kg/t，铝粒0.38～0.40kg/t，碳包芯线1.1～1.15kg/t。保持熔渣碱度ph值为2.5～3.5，熔渣粘度0.80～1.20pa.s，同时继续保持白渣熔炼20～30min，当钢水温度达到1630～1640℃后开始静吹氩，保持时间10～20min，钢包净空400～420mm，渣厚80～85mm。补加辅料吨钢加入量：活性石灰6.2～6.3kg/t，焦丁增碳剂0.8～1.0kg/t。

7、基于以上技术方案，进一步的，所述碳包芯线的直径为10-10.5mm。

8、基于以上技术方案，进一步的，所述rh精炼为：在真空泵启动前氩气压力控制0.1～0.3mpa，以渣面微动钢水不裸露，包净空400～420mm，渣厚95～105mm。当真空度达到90～100pa时开始计时，保持时间15～25min，将氩气压力调整至0.3～0.5mpa，静吹氩结束后，加入硅钙线1.1～1.2米/t钢，处理后温度1570～1580℃。

9、基于以上技术方案，进一步的，所述碳包芯线的直径为10-10.5mm。

10、基于以上技术方案，进一步的，所述连铸为：连浇1530～1535℃，平台温度1560～1570℃，拉速0.42～0.43m/min，中包h控制≤2ppm，结晶器电磁搅拌电流400～410a，末端电磁搅拌电流330～340a，频率7～8hz；全过程保护浇铸，结晶器保护渣使用中碳钢保护渣；轻压下投入第2、第3、第4辊，压下量分别为3～3.1mm、4～4.1mm、4～4.1mm；铸坯切割采用自动加人工相结合的方式，连铸坯红钢垫底，上压两炉铸坯保证平直度，保温时间30～40h。

11、基于以上技术方案，进一步的，所述加热工艺为：进加热炉温度350℃～520℃，预热段温度要求650℃～700℃，时间1.2～1.5h；加热2段温度要求850℃～870℃，时间1.2～1.5h；加热1段温度要求1210℃～1240℃，时间1.2～1.5h；均热段温度要求1200℃～1230℃，时间1.2～1.5h；出钢温度1180℃～1210℃。

12、基于以上技术方案，进一步的，所述轧制工艺包括初轧开坯和连轧轧制，具体为：

13、初轧开坯：采用bd初轧机开坯，轧制7道次，压下量：翻钢→第1道次70～70.1mm，第2道次75～75.1mm，翻钢→第3道次58～58.1mm，第4道次58～58.1mm，翻钢→第5道次60～60.1mm，第6道次59～59.1mm，翻钢→第7道次76～76.1mm，然后进入连轧机组轧制。

14、连轧轧制工艺：初轧制成中间坯高268～268.1mm，宽232～232.1mm；第1道次高229～229.1mm，宽245～245.1mm，第2道次高192～192.1mm，宽235～235.1mm；第3道次高200～200.1mm，宽195～195.1mm；第4道次高160～160.1mm，宽214.7～214.8mm；第5道次高168～168.1mm，宽174.6～174.7mm；第6道次高120～120.1mm，宽187.6～187.7mm；第7道次高142～142.1mm，宽138.5～138.6mm；第8道次高111～111.1mm，宽151.5～151.6mm；第9道次高122～122.05mm，宽122～122.05mm，第9道次后出成品。

15、基于以上技术方案，进一步的，所述保温工艺为：钢材保温，入坑温度≥560℃，出坑温度≤200℃，保温时间≥48h。

16、基于以上技术方案，进一步的，保温后的钢材进行热处理，所述热处理工艺包括以下步骤：

17、1)淬火：880～920℃，保温0.8～1.0h，油冷；

18、2)回火：620～640℃，保温1.8～2.2h，空冷。

19、本发明的有益效果：

20、(1)采用转炉+lf+rh+连铸冶炼工艺和轧制工艺生产汽轮机叶轮用钢棒材，生产规格为φ120mm，满足力学性能要求，保证了钢质纯净度。

21、(2)合理的成分设计和生产工艺保证表面质量、冲击性能。

22、(3)成品钢材低倍组织、非金属夹杂物、力学性能均满足高端产品要求。