[发明专利]一种大型蒸汽轮机外缸铸造及热处理方法

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种铸造及热处理的方法，特别涉及大型蒸汽轮机外缸的铸造及热处理方法。

背景技术

蒸汽轮机外缸铸钢件是600MW超临界、超超临界蒸汽轮机机组的关键部件。该产品制造难度很高，在我公司之前，国内还没有厂商能成功生产，世界上也只有波兰一家铸钢厂成功生产过。该铸钢件材质为G20Mo5，属于低合金钢。每套铸件分为上下两半，上半毛重24t，最大轮廓尺寸5300×3400×2000mm；下半毛重24.5t，最大轮廓尺寸5220×3440×1482mm。上下半铸件实体75%以上部位的壁厚为60mm，最大壁厚290mm。此类外缸铸件为半回转体结构，主缸壁从中分面向水平结合面法兰的偏心达到9％以上。

该类产品材料力学性能要求较高：抗拉强度要求440~590 MPa，屈服强度≥245 MPa， 延伸率≥22%，室温冲击功AKv≥27J，布氏硬度要求130~175HB,而且要求单个铸件本体均分检测5个部位，各部位硬度值差值小于20HB，一批铸件中所有铸件的平均硬度值与试样的检测结果相差也不能超过±20HB以上。这对于大型铸钢件，难度很大；G20Mo5材质为低合金钢，但要求较高的综合性能，尤其是冲击要求极高。采用传统正火方法，冲击很难稳定达到顾客要求。为此，需要采用淬火的方法来首先满足强度及塑韧性的要求，然后再考虑铸件本体硬度的差异性。而解决这种大型铸钢件，尤其是淬火的铸钢件的硬度差异，相关文献还没有介绍。

发明内容

本发明的目的是提供一种大型蒸汽轮机外缸铸造及热处理方法，在保证铸钢件各项性能满足要求的同时，还能满足铸件本体硬度差异≤±20HB的要求。

本发明的目的是这样实现的：一种大型蒸汽轮机外缸铸造及热处理方法，其特征在于包括如下步骤：

1）在铸造时，控制铸钢件原料中各组分的质量百分含量：

C    0.18~0.22（表示碳含量为总质量的0.18%~0.22%，下同）

Si    0.30~0.58

Mn   0.70~0.90

Cr    0.20~0.29

Mo   0.45~0.58

Ni    0.30~0.38

V     0.02~0.03

余量为Fe

同时控制碳当量Ceq值在0.48%~0.54%，其中碳当量按如下公式计算：

 Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15，式中，C、Mn、Cr、Mo、V、Ni、Cu分别表示各组分的质量百分含量，没有的成分含量为0；

2）对获得的铸件内外进行表面处理，采用气刨刨除浮砂，切除铸件冒口及浇铸系统，然后，刨除铸件多肉部分及切割残留，然后对铸件进行抛丸处理；

3）淬火处理前，先确定该材料的相变点温度AC₃，铸件淬火的保温温度确定为AC₃+（50~100）℃，淬火时，以70~80℃/h的升温速度加热到AC₃+（50~100）℃，保温7~9h后水冷；

4）淬火后进行回火，回火以80~100℃/h的升温速度加热到690~705℃，保温7~9h后，随炉以20~60℃/h缓慢冷却至260℃以下，出炉空冷。