12Cr10Co3W2MoNiVNbNB超级马氏体耐热钢及其生产方法

　　12Cr10Co3W2MoNiVNbNB超级马氏体耐热钢及其生产方法

　　【**摘要】本发明公开了12Cr10Co3W2MoNiVNbNB超级马氏体耐热钢及其生产方法。其生产方法包括以下步骤：δ铁素体相的预定测算、电弧炉冶炼、VODC真空精炼、出钢、浇注、脱模、退火，其特征在于：所述的δ铁素体相的预定测算：Cr当量按公式：Creq＝6Si+Cr+4Mo+1.5W+11V+5Nb-(40C+2Mn+4Ni+30N+2Co)≤10.0；钢的δ铁素体相≤3％。该钢材具有耐热性能好、强度高、抗耐疲劳性能好的一种新型超级马氏体耐热钢材，可满足制造超超临界燃气轮发电机的用材，为燃气轮发电机制造技术和性能的提升起到了关键性的作用。

　　【**说明】12Cr 10Co3W2MoN i VNbNB超级马氏体耐热钢及其生产方法

　　【技术领域】:

　　[0001]本发明系冶金【技术领域】，具体的说是涉及12Crl0Co3W2MoNiVNbNB超级马氏体耐热钢及其冶炼方法。

　　【背景技术】:

　　[0002]为了大力发展我国高效、节能、大功率百万千瓦以上的燃气轮发电机从原来临界、超临界提升到超超临界状态的发电水平，原来采用的lCrl2Mo、lCrl2MoV、X12CrMoffVNbN10-l-l等马氏体耐热钢不能适用，必需更耐热、更高强度、高抗耐疲劳的马氏体耐热钢替代，才能满足百万千瓦超超临界燃气轮机的关键部件、零件的材料使用性能，

　　【发明内容】:

　　[0003]本发明的目的在于提供一种能用于制造百万千瓦超超临界燃气轮机关键零部件的12CrlOCo3W2MoNiVNbNB超级马氏体耐热钢及其生产方法。

　　[0004]通过对以前多年选用的X12CrMoWVNbN10-l_l超临界燃气轮发电机马氏体耐热钢的改进、优化，研制开发出更新型的超级马氏体耐热钢12CrlOCo3W2MoNiVNbNB材料，其化学成分(Wt/% ):C0.10 ~0.14 ；Si ( 0.10 ；Mn ( 0.15 ；P ( 0.015 ；S ( 0.010 ；Ni0.10 ~0.40 ；Crl0.00 ~10.50 ；Mo0.60 ~0.80 ；Co2.50 ~3.50 ；ffl.50 ~1.90 ；V0.15 ~0.25 ;Nb0.05 ~0.12 ；N0.010 ~0.035 ；A1 ( 0.015 ；B0.0025 ~0.0065 ;余量:Fe。

　　[0005]冶炼工艺:

　　[0006]一、δ铁素体相的预定测算:

　　[0007]按公式Creq (Cr 当量)=6Si+Cr+4Mo+l.5W+1 lV+5Nb- (40C+2Mn+4Ni+30N+2Co) ^ 10.0 ；

　　[0008]以保证钢的δ铁素体相≤3 %。

　　[0009]二、EAF (电弧炉)冶炼:

　　[0010]1、配料:选择S、P ( 0.030%的优质废钢和高品质纯净的Cr、Mo、Co、W、V、N1、Nb、B合金材料。

　　[0011]2、熔化期:钢料熔化末期和氧化初期，钢液温度1560°C，碱度在2~2.5，使P脱至(0.006% ；

　　[0012]3、氧化期:脱C量≤0.45% ;

　　[0013]4、还原期:P ( 0.012%, S≤0.008%, C0.14~0.16%，调整合金成分至规定的要求。

　　[0014]三、VODC (真空精炼炉)精炼:

　　[0015]KVOD阶段，真空度80~100mbar,抽真空时间I~1.5h,吹氧速度530~550m3/h, Ar 流量 5m3/h，C0.15 ~0.18% ；

　　[0016]2、VCD阶段:真空度≤2mbar，抽真空时间10~15mim，Ar流量5m3/h，并再调整除N外的各项化学元素至规定要求；[0017]3、VD阶段:真空度≤1.5mbar，抽真空时间20~25mim。

　　[0018]根据上述方案制造的12CrlOCo3W2MoNiVNbNB它具有耐热性能好、强度高、抗耐疲劳性能好的一种新型超级马氏体耐热钢材，可满足制造超超临界燃气轮发电机的用材，为燃气轮发电机制造技术和性能的提升起到了关键性的作用。而Cr当量<10.0及δ铁素体相≤3%对于12CrlOCo3W2MoNiVNbNB超级马氏体耐热钢经淬火+回火后可获得97%以上的回火索氏体组织，可保证该材料在使用中高温热疲劳的稳定性。

　　【具体实施方式】

　　[0019]一、δ铁素体相的预定测算:

　　[0020]按公式Creq (Cr 当量)=6Si+Cr+4Mo+l.5W+1 lV+5Nb- (40C+2Mn+4Ni+30N+2C

　　o)≤ 10.0 ；

　　[0021 ] 以保证钢的δ铁素体相≤3 %。

　　[0022]二、冶炼:

　　[0023]1、原材料选用S、P均≤0.030%的纯净废钢和Cr、Mo、W、V、Nb、Co、B高纯净的合

　　金材料。

　　[0024]2、EAF (电弧炉)冶炼:

　　[0025]开炉前，炉底先铺垫2%的Fe (铁矿石)，2~2.5%的石灰。

　　[0026]钢料熔化末期和氧化初期，钢液温度1550°C，氧气压力0.3mPa，钢液碱度在2~

　　2.5，使 P 脱至< 0.006% ；

　　[0027]氧化期:氧气压力1.00~1.5mpa，熔池温度1650°C，脱C量至≥0.45% ；

　　[0028]还原期:当C0.8~1.0%，熔池温度大于1640~1650°C时，停止吹氧，调整全部合金元素，并按钢水重量加入6Kg/t硅铁粉还原剂。当炉渣呈褐色时，扒去50%渣量再还原12~15mim搅拌呈白渣，取样分析。C0.8~1.0%，P≤0.010%，S≤0.008%，其余成分调整至规定要求；当熔池温度至1750°C时转入中间包，并扒除包内渣液，使残余量< 1.5kg/t，转入VODC真空精炼炉，钢液温度1700°C。

　　[0029]3、VODC真空精炼

　　[0030]VOD阶段:真空度80~120mbar,抽真空时间I~1.5h,吹氧速度550M3/h, Ar流量 5m3/h，C0.15 ~0.18% ；

　　[0031]V⑶阶段:真空度2mbar，抽真空时间15mim，Ar流量5m3/h，按钢水重量加入I~2Kg/t钙脱氧剂，再调整测试除N外各项元素在规定范围；

　　[0032]VD阶段:真空度< 1.5mbar,抽真空时间20~25mim, Ar流量5~5.5M3/h。

　　[0033]4、出钢:当钢水温度1600~1650°C时转入钢包，注入前先要包底加1.5~2.5Kg/t硅钙脱氧剂，在钢水注入钢包进一步脱氧，钢水入钢包后调整N至0.01~0.03%。

　　[0034]5、浇注:浇注前钢包先镇静6~7mim，浇注时氩气保护，防止二次氧化，浇注温度1570°C，浇注速度 6mm/S。

　　[0035]6、脱模:模冷时间按T (小时)=36R2 (米)X 1.2，再脱模。

　　[0036]7、退火:钢锭脱模后及时退火，退火工艺为:780°C X3.0mim/mm，保温后炉冷至550 °C出炉空冷。

　　[0037]测试结果:[0038]化学成分比较(Wt/% )(与X12CrMoWVNbN10-l-l成分比较):

　　[0039]

　　【权利要求】

　　1.12CrlOCo3W2MoNiVNbNB超级马氏体耐热钢，其特征在于化学成分按重量百分比为(fft/% ):C0.10 ~0.14 ；Si ( 0.10 ；Mn ( 0.15 ；P ( 0.015 ；S ( 0.010 ；Ni0.10 ~0.40 ;Crl0.00 ~10.50 ；Mo0.60 ~0.80 ；Co2.50 ~3.50 ；ffl.50 ~1.90 ；V0.15 ~0.25 ；Nb0.05 ~0.12 ；N0.010 ~0.035 ；A1 ( 0.015 ；B0.0025 ~0.0065 ;余量:Fe。

　　2.12CrlOCo3W2MoNiVNbNB超级马氏体耐热钢的生产方法，它包括以下步骤: (1)δ铁素体相的预定测算； (2)电弧炉冶炼； (3)VODC真空精炼； (4)出钢； (5)浇注； (6)脱模； (7)退火； 其特征在于:所述的δ铁素体相的预定测算:

　　Cr 当量按公式:Creq = 6Si+Cr+4Mo+l.5W+1 lV+5Nb- (40C+2Mn+4Ni+30N+2Co) ^ 10.0 ；

　　钢的5铁素体相≤3%。

　　3.如权利要求2所述12CrlOCo3W2MoNiVNbNB超级马氏体耐热钢的生产方法，其特征是在电弧炉冶炼的还原期按钢水重量加入6Kg/t硅铁粉还原剂；在转入VODC真空精炼时，在V⑶阶段按钢水重量加入I~2Kg/t钙脱氧剂，保证Al ( 0.015%, Si < 0.10%。

　　【文档编号】C22C33/04GK103805899SQ201410051836

　　【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年2月10日 优先权日:2014年2月10日

　　【发明者】俞荣新, 张庭超, 祖宇伟 申请人:江苏大隆合金钢有限公司