專(zhuān)利名稱(chēng)：超超臨界汽輪機(jī)缸體鑄鋼件的熱處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽輪機(jī)缸體鑄鋼件的制造工藝方法，特別是涉及一種 超超臨界汽輪機(jī)缸體鑄鋼件的熱處理方法。
背景技術(shù)：
超超臨界汽輪機(jī)缸體鑄鋼件是汽輪機(jī)機(jī)組的大型關(guān)鍵零部件。該缸體
鑄鋼件材料GX12CrMo群NbN10-l-1為馬氏體不銹鋼，與一般由低合金材料 制造的汽輪機(jī)缸體相比，它具有更高的熱強(qiáng)性，更高的高、中、低缸體的 壓力和高溫度抗蠕變性能，能滿足超超臨界機(jī)組的功率、環(huán)保和節(jié)能性能， 是我國(guó)發(fā)電機(jī)組發(fā)展的趨勢(shì)。
該馬氏體不銹鋼(GX12CrMoWVNbN10-l-1)的特點(diǎn)是硬度高、韌性差; 其機(jī)械性能要求為
屈服強(qiáng)度 (o 0.2)抗拉強(qiáng)度 (o b)延伸率 (S5)斷面收縮 (V)沖擊韌性 (AKv)
》520N/隱2680-850N/irnn2》15%》40%》35J
超超臨界汽輪機(jī)缸體鑄鋼件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁厚相差懸殊，裂縫傾向大; 由于壁厚相差懸殊，在正火階段較難保證快速均勻的冷卻速度，得到均勻 馬氏體組織和缸體鑄鋼件的表面硬度;超超臨界汽輪機(jī)缸體鑄鋼件在鑄造 中難免存在各種各樣的鑄造缺陷，必須通過(guò)焊補(bǔ)得到解決，由于該缸體材 料含有較高Cr(鉻)、W (鎢)、V (釩)等元素含量，熱導(dǎo)性差，焊補(bǔ)困難， 因此需要采用一種新的熱處理方法加以解決，得到良好的綜合力學(xué)性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種超超臨界汽輪機(jī)缸體鑄鋼件的 熱處理方法，能夠使缸體鑄鋼件的力學(xué)性能達(dá)到技術(shù)條件所規(guī)定的各種要 求，并且經(jīng)過(guò)熱處理后，缸體鑄鋼件的金相組織達(dá)到要求；條低熱處理過(guò) 程中出現(xiàn)的裂縫傾向；能夠保證焊接性能和焊接后的質(zhì)量。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的超超臨界機(jī)汽輪機(jī)缸體鑄鋼件的熱處 理方法包括下列步驟
步驟一、將所述缸體鑄鋼件放置在托架之上；
步驟二、在熱處理爐內(nèi)溫度小于等于15(TC時(shí)，將所述缸體鑄鋼件裝 入熱處理爐中保溫5小時(shí)；然后，以每小時(shí)小于等于3(TC的速度升溫到 400°C，并以40(TC保溫4小時(shí)；接著，以每小時(shí)小于等于3(TC的速度升 溫到70(TC，并以700。C保溫4小時(shí)；再將爐內(nèi)溫度升至1080°C-1100°C 后，保溫20小時(shí)；
步驟三、將所述缸體鑄鋼件吊出熱處理爐；
步驟四、進(jìn)行正火處理；
步驟五、將所述缸體鑄鋼件再次吊入熱處理爐內(nèi)進(jìn)行回火處理。 采用本發(fā)明的熱處理方法所能達(dá)到的性能指標(biāo)如下
屈服強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度延伸率斷面收縮沖擊韌性
(O 0.2)(o b)(S 5)(V)(AKv)
標(biāo)準(zhǔn)要求》520N/mm2680-850N/mm2》15%》40%》35J
實(shí)際581 N/W736 N/mm219.9%50. 1%56 66 54
所述缸體的金相組織為回火馬氏體。
與同類(lèi)產(chǎn)品相比較，采用本發(fā)明的方法處理后的所述缸體鑄鋼件沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯裂縫；由于不需要進(jìn)行大面積焊補(bǔ)處理，因此能夠縮短生產(chǎn)周期、
降低電焊條的消耗和焊接后熱處理的成本.
通過(guò)對(duì)缸體鑄鋼件材料進(jìn)行焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)，抗拉強(qiáng)度、彎曲試驗(yàn)
和沖擊韌性試驗(yàn)完全符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求；對(duì)缸體鑄鋼件的缺陷進(jìn)行焊補(bǔ) 后，焊接性能良好。
本發(fā)明有效地控制了熱處理過(guò)程中發(fā)生的變形。


下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明
圖1是本發(fā)明的方法工藝流程示意圖2是本發(fā)明的一實(shí)施例中采用的托架結(jié)構(gòu)示意圖3是本發(fā)明的一實(shí)施例中采用的吊架結(jié)構(gòu)示意圖4本發(fā)明的一實(shí)施例中實(shí)施噴霧處理的示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的超超臨界汽輪機(jī)缸體鑄鋼件的熱處理方法工藝流程如圖1 所示，具體操作步驟如下
1、裝爐。結(jié)合圖4所示，將所述缸體鑄鋼件按圖4所示意的裝爐要
求進(jìn)行，缸體鑄鋼件4 (所述缸體的上缸體或下缸體的鑄鋼件)的中分面 (中分面為上缸體和下缸體結(jié)合的面)向上，使缸體鑄鋼件4最大厚壁處 在最上部。然后，將所述缸體鑄鋼件4放置在托架1 (托架l的結(jié)構(gòu)參見(jiàn) 圖2)上，并使所述缸體鑄鋼件4與托架1之間的距離大于200毫米，其 間用撐檔2 (耐火磚或墊鐵)支撐并墊實(shí)缸體的鑄鋼件4，使得缸體鑄鋼 件4在熱處理爐內(nèi)在加熱過(guò)程中均勻受熱，確保缸體鑄鋼件4溫度均勻；保證缸體鑄鋼件4在起吊時(shí)的穩(wěn)定性。
2、 在所述缸體鑄鋼件4的上端和下端的最大壁厚處各安放一根本體 接觸式熱電偶5，保證升溫和保溫時(shí)缸體的鑄鋼件4溫度均勻，測(cè)量和記 錄缸體的鑄鋼件4溫度。
3、 在熱處理爐內(nèi)溫度小于等于15(TC時(shí)，用吊架6(吊架6的結(jié)構(gòu)如 圖3所示)將所述托架1吊起，將所述缸體鑄鋼件4與托架1一起吊入熱 處理爐內(nèi)的熱處理臺(tái)車(chē)上，并以15(TC保溫5小時(shí)。然后，以每小時(shí)小于 等于3(TC的速度升溫到400。C，并以400。C保溫4小時(shí)；接著，以每小時(shí) 小于等于3(TC的速度升溫到70(TC，并以70(TC保溫4小時(shí)；這樣做的目 的主要是為了保證缸體鑄鋼件4整體溫度均勻性，為升溫做準(zhǔn)備，防止缸 體鑄鋼件4在升溫階段溫差太大而產(chǎn)生裂縫。再將缸體鑄鋼件4溫度升至 1080°C-1100。C后，保溫20小時(shí)。
4、 所述缸體鑄鋼件4保溫結(jié)束后，將熱處理臺(tái)車(chē)連同缸體鑄鋼件4 移動(dòng)到吊架6處，用吊架6吊起托架1，將缸體鑄鋼件4和托架1 一起 吊出熱處理爐。這樣能夠在實(shí)施下面的操作過(guò)程中，減少水霧對(duì)熱處理臺(tái) 車(chē)的影響和確保正火階段的冷卻速度。另外，也能減少熱處理臺(tái)車(chē)本身的 熱量對(duì)缸體鑄鋼件4冷卻速度的影響。
5、 進(jìn)行正火處理。結(jié)合圖4所示，采用噴霧風(fēng)扇7對(duì)所述缸體鑄鋼 件4進(jìn)行噴霧處理30分鐘，確保缸體鑄鋼件4快速冷卻；然后，再用鼓 風(fēng)機(jī)強(qiáng)制將缸體鑄鋼件4溫度降低至小于等于9(TC，保證缸體鑄鋼件4 熱處理后的金相組織為回火馬氏體。噴霧前需要調(diào)節(jié)噴霧風(fēng)扇7與缸體鑄 鋼件4之間的距離(即調(diào)節(jié)噴霧的距離)，調(diào)節(jié)水量的大小，使出風(fēng)口水量為霧狀。具體的方法是
在所述缸體鑄鋼件4的兩側(cè)各設(shè)置一個(gè)噴霧風(fēng)扇7。噴霧風(fēng)扇7設(shè)置 在風(fēng)扇底座8上，使噴霧風(fēng)扇7的高度位于所述缸體鑄鋼件4自最低處起 1200mm的位置，并且使噴霧風(fēng)扇7與所述缸體鑄鋼件4側(cè)面的距離為 3. 5m。
6、將所述缸體鑄鋼件4再次用吊架6把托架1連同缸體鑄鋼件4吊 入熱處理爐內(nèi)的熱處理臺(tái)車(chē)上，進(jìn)行回火處理，以每小時(shí)小于等于3(TC 的速度升溫至73(TC-74(TC，然后保溫15小時(shí)；再用每小時(shí)小于等于30 'C的速度降溫至30(TC，然后出爐，確保鑄件具有良好的綜合力學(xué)性能。
如圖2所示，所述托架l，為一矩形的架體。在該矩形的左右兩端對(duì) 稱(chēng)設(shè)有兩對(duì)耳部，作為吊架6將托架1吊起時(shí)的連接部位。
如圖3所示，所述吊架6，為一矩形的龍門(mén)架體，該架體的左右兩端 和頂端設(shè)有十字交叉的支撐梁。吊架6左右兩端的底側(cè)相對(duì)對(duì)稱(chēng)設(shè)有與托 架1的吊耳相對(duì)應(yīng)的吊耳。吊架6的頂端設(shè)有吊環(huán)。吊架6能平穩(wěn)快速地 把缸體鑄鋼件吊離熱處理臺(tái)車(chē)，防止起吊過(guò)程中發(fā)生變形。
本發(fā)明的熱處理方法，為掌握超超臨界汽輪機(jī)缸體鑄鋼件材料的熱處 理參數(shù)和特性，以及今后研制生產(chǎn)超超臨界汽輪機(jī)缸體打下了扎實(shí)的基 礎(chǔ)。
以上通過(guò)實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，但這些并非構(gòu)成對(duì)本 發(fā)明的限制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可做出 許多變形和改進(jìn)，這些也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種超超臨界機(jī)汽輪機(jī)缸體鑄鋼件的熱處理方法，其特征在于，包括下列步驟步驟一、將所述缸體鑄鋼件放置在托架之上；步驟二、在熱處理爐內(nèi)溫度小于等于150℃時(shí)，將所述缸體鑄鋼件裝入熱處理爐中保溫5小時(shí)；然后，以每小時(shí)小于等于30℃的速度升溫到400℃，并以400℃保溫4小時(shí)；接著，以每小時(shí)小于等于30℃的速度升溫到700℃，并以700℃保溫4小時(shí)；再將爐內(nèi)溫度升至1080℃-1100℃后，保溫20小時(shí)；步驟三、將所述缸體鑄鋼件吊出熱處理爐；步驟四、進(jìn)行正火處理；步驟五、將所述缸體鑄鋼件再次吊入熱處理爐內(nèi)進(jìn)行回火處理。
2、 如權(quán)利要求1所述的超超臨界機(jī)汽輪機(jī)缸體鑄鋼件的熱處理方法， 其特征在于在步驟一中，所述缸體鑄鋼件與托架之間的距離大于200 毫米，并在所述缸體鑄鋼件上安放兩根接觸式熱電偶。
3、 如權(quán)利要求2所述的超超臨界機(jī)汽輪機(jī)缸體鑄鋼件的熱處理方法， 其特征在于所述接觸式熱電偶為本體接觸式熱電偶，分別安放在所述缸體鑄鋼件的上端和下端的最大壁厚處。
4、 如權(quán)利要求l-3任一所述的超超臨界機(jī)汽輪機(jī)缸體鑄鋼件的熱處理方法，其特征在于步驟四所述的正火處理，具體方法是采用噴霧風(fēng)扇對(duì)所述缸體鑄鋼件進(jìn)行噴霧處理30分鐘，然后，再用鼓風(fēng)機(jī)強(qiáng)制將缸體鑄鋼件溫度降低至小于等于9crc 。
5、 如權(quán)利要求4所述的超超臨界機(jī)汽輪機(jī)缸體鑄鋼件的熱處理方法，其特征在于進(jìn)行正火處理時(shí)，在所述缸體鑄鋼件的兩側(cè)各設(shè)置一個(gè)噴霧風(fēng)扇，所述噴霧風(fēng)扇的高度位于所述缸體鑄鋼件自其最低處起1200mm的 位置，并且使噴霧風(fēng)扇與所述缸體鑄鋼件側(cè)面的距離為3. 5m。
6、 如權(quán)利要求4所述的超超臨界機(jī)汽輪機(jī)缸體鑄鋼件的熱處理方法，其特征在于步驟五所述的回火處理，具體方法是以每小時(shí)小于等于30。C的速度升溫至730°C-740°C，然后保溫15小時(shí)，再用每小時(shí)小于等 于3(TC的速度降溫至30CTC，然后出爐。
7、 如權(quán)利要求1-3任一所述的超超臨界機(jī)汽輪機(jī)缸體鑄鋼件的熱處理方法，其特征在于步驟五所述的回火處理，具體方法是以每小時(shí)小于等于30。C的速度升溫至73(TC-74(rC，然后保溫15小時(shí)，再用每小時(shí) 小于等于3(TC的速度降溫至30(TC，然后出爐。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種超超臨界機(jī)汽輪機(jī)缸體鑄鋼件的熱處理方法，包括將所述缸體鑄鋼件放置在托架之上；在熱處理爐內(nèi)溫度小于等于150℃時(shí)，將所述缸體鑄鋼件裝入熱處理爐中保溫5小時(shí)；然后，以每小時(shí)小于等于30℃的速度升溫到400℃，并以400℃保溫4小時(shí)；接著，以每小時(shí)小于等于30℃的速度升溫到700℃，并以700℃保溫4小時(shí)；再將爐內(nèi)溫度升至1080℃-1100℃后，保溫20小時(shí)；將所述缸體鑄鋼件吊出熱處理爐；進(jìn)行正火處理和回火處理。本發(fā)明能夠使缸體鑄鋼件的力學(xué)性能達(dá)到所規(guī)定的要求，并且經(jīng)過(guò)熱處理后的金相組織達(dá)到要求；降低熱處理過(guò)程中出現(xiàn)的裂縫傾向；能夠保證焊接性能和焊接后的質(zhì)量。
文檔編號(hào)C21D9/00GK101629232SQ20081004363
公開(kāi)日2010年1月20日 申請(qǐng)日期2008年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月16日
發(fā)明者常忠義, 徐偉平, 沈才平, 胡春陽(yáng), 趙喜林 申請(qǐng)人:上海重型機(jī)器冶鑄廠;上海重型機(jī)器廠有限公司