[发明专利]一种燃气轮机用马氏体耐热钢及其冶炼方法

说明书

本发明公开了一种燃气轮机用马氏体耐热钢及其冶炼方法，涉及冶金技术领域，所述方法包括：步骤S1、设计VIM配料成分；步骤S2、按照步骤S1中配料成分要求将纯Fe、纯Cr、纯Ni和纯Mo原料装入VIM真空感应炉坩埚内进行熔化；步骤S3、按照步骤S1中配料成分要求加入高纯VN合金，出钢前加入B合金，熔炼成分测量合格后即可出钢浇注成铸锭，并打磨成自耗电极棒；步骤S4、将VIM重熔制得的电极棒进行VAR真空自耗炉冶炼，凝固后进行氦冷、脱模和均质化处理。采用该方法生产的马氏体耐热钢纯净度高且凝固组织致密，均达到燃机用材标准，满足服役环境500℃以下航空、舰船燃机用转子轴、高压静止叶片、机匣等材料。

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种燃气轮机用马氏体耐热钢及其冶炼方法。

背景技术

马氏体耐热不锈钢现广泛用于航空发动机的高压压气机盘和转子叶片等重要部件，同时应用于燃气轮机关键构件，马氏体耐热钢在高温下具有较高的强度和良好的化学稳定性的合金钢。它包括抗氧化钢（或称高温不起皮钢）和热强钢两类。抗氧化钢一般要求较好的化学稳定性，但承受的载荷较低。热强钢则要求较高的高温强度和相应的抗氧化性。耐热钢常用于制造锅炉、汽轮机、动力机械、工业炉和航空、石油化工等工业部门中在高温下工作的零部件。这些部件除要求高温强度和抗高温氧化腐蚀外，根据用途不同还要求有足够的韧性、良好的可加工性和焊接性，以及一定的组织稳定性。目前，对于舰船燃机马氏体耐热钢使用寿命需达往往到100000h~200000h，这对材料的纯净度以及凝固组织均匀性提出极高要求。

申请号为CN202011482339.1的专利，公开了“一种马氏体耐热钢的冶炼方法”，该申请具体涉及一种先进超超临界火电机组用新型马氏体耐热钢G115的冶炼方法，包括：EAF电炉冶炼+LF精炼+VD真空处理+模铸钢锭+钢锭锻造成自耗电极+电渣重熔的工艺流程，通过精确内控钢的化学成分、严格控制气体含量、提升钢的纯净度、大幅度改善W的偏析，生产出的G115满足CSTM 00017-2017、Q/OAPD 2753-2017和Q/OAPD 2253-2017等标准。已通过相关用户的严格性能评价和焊接评价，采用本发明的冶炼方法生产的G115，完全具备了在630℃超超临界机组工程化应用的条件。

申请号为CN201910203172.1的专利，公开了“一种耐高温耐蒸汽耐腐蚀锅炉用钢及其制备方法”，其钢的成分以重量百分比计为：C：0.07 %～ 0.14 %、Si：0.20 %～ 0.45%、Mn：0.30 %～ 0.65 %、Cr：10.0 %～ 11.50 %、W：1.50 %～ 2.50 %、V：0.15 %～ 0.3 %、Nb：0.04 %～ 0.10 %、Co：2.50 %～ 3.50 %、Mo：0.25 %～ 0.60 %、Ni：0.20 %～ 0.50 %、N：0.040 %～ 0.100 %、Cu：0.30 %～ 1.70 %、B：0.0005 %～ 0.005 %、P≤0.015 %、S≤0.008 %，其余部分为Fe及杂质。制备方法包括如下步骤：(1)铸锭过程；(2)加热过程；(3)热轧过程；(4)热处理；(5)冷却。该方法可以提升最高使用温度，提高最高蒸汽运行温度，具有优异的强韧性、耐高温持久强度、抗蒸汽氧化腐蚀性能、抗氧化性能和抗蠕变断裂强度，能够满足超临界和超超临界火电机组过热器管、主热蒸汽管道、再热器等高温承压部件对高温高压苛刻服役环境下的性能要求。

申请号为CN201910049001.8的专利，公开了“一种超高参数汽轮机关键热端部件用新型耐热钢”，该新型耐热钢，以重量百分数计，含有：C：0.02 %~ 0.08 %，Cr：8.00 %~10.00 %，Co：2.0 %~ 4.0 %，W：2.0 %~ 4.0 %，Mo：0.10 %~ 0.80 %，V：0.10 %~ 0.30 %，Ni：0.30 %~ 0.70 %，Nb：0.05 %~ 0.15 %，N：0.010 %~ 0.050 %，B：0.010 %~ 0.030 %，稀土元素：0.1 %~ 1.0 %，Si：≤0.10 %，Mn：0.10 %~ 1.00 %，余量由Fe及不可避免的杂质。该耐热钢属于马氏体耐热钢，具有良好的高温性能和抗氧化性能，从而提高蒸汽轮机的温度参数，有助于提高汽轮机的发电效率。