本發(fā)明涉及一種大型水輪機(jī)電渣熔鑄馬氏體不銹鋼導(dǎo)葉鑄件。

背景技術(shù)：

大型水輪機(jī)導(dǎo)葉主要用于控制水輪機(jī)過流量，其由導(dǎo)葉瓣體、樞軸、軸頭組成。大型水輪機(jī)導(dǎo)葉尺寸大，運(yùn)行工況復(fù)雜，受巨大的水力矩，長(zhǎng)期處于含沙水流中，因此，要求大型水輪機(jī)導(dǎo)葉鑄件具有較高的力學(xué)性能和抗磨蝕能力。實(shí)際生產(chǎn)中，大型水輪機(jī)電站熔鑄馬氏體不銹鋼導(dǎo)葉鑄件上述特點(diǎn)，其鑄造成形工藝難度大，易產(chǎn)生偏析、裂紋、氣孔、夾渣等缺陷，質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)很高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種性能優(yōu)異及性能穩(wěn)定的大型水輪機(jī)電渣熔鑄馬氏體不銹鋼導(dǎo)葉鑄件。

為了達(dá)到上述的技術(shù)效果，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

一種大型水輪機(jī)電渣熔鑄馬氏體不銹鋼導(dǎo)葉鑄件，澆注鑄件的鋼水熔煉成分和鑄件成品成分由下述質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分組成：

碳≤0.05％，但≠0；

硅≤0.60％，但≠0；

錳≤1.0％，但≠0；

磷≤0.028％，但≠0；

硫≤0.008％，但≠0；

鉻：12.0％～13.5％；

鎳：3.8％～5.5％；

鉬：0.4％～1.0％；

雜質(zhì)元素總含量≤0.5％，其中：銅≤0.5％，鎢≤0.10％，釩≤0.05％；

氣體含量：氧≤0.008％，氮≤0.02％，氫≤0.0003％；

鎳當(dāng)量與鉻當(dāng)量的比值≥0.42，

其中：鎳當(dāng)量Nieq＝Ni+30(C+N)+0.5Mn，鉻當(dāng)量Creq＝Cr+Mo+1.5Si；

余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)；

所述的鑄件采用電渣熔鑄方法成型。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)技術(shù)方案，澆注鑄件的鋼水熔煉成分和鑄件成品成分由下述質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分組成：

碳≤0.04％，但≠0；

硅≤0.60％，但≠0；

錳≤1.0％，但≠0；

磷≤0.028％，但≠0；

硫≤0.008％，但≠0；

鉻：12.0％～13.5％；

鎳：4.5％～5.5％；

鉬：0.4％～1.0％；

雜質(zhì)元素總含量≤0.5％，其中：銅≤0.5％，鎢≤0.10％，釩≤0.05％；

氣體含量：氧≤0.008％，氮≤0.02％，氫≤0.0003％；

鎳當(dāng)量與鉻當(dāng)量的比值≥0.42，

其中：鎳當(dāng)量Nieq＝Ni+30(C+N)+0.5Mn，鉻當(dāng)量Creq＝Cr+Mo+1.5Si；

余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)技術(shù)方案，澆注鑄件的鋼水熔煉成分和鑄件成品成分由下述質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分組成：

碳≤0.04％，但≠0；

硅≤0.60％，但≠0；

錳≤1.0％，但≠0；

磷≤0.028％，但≠0；

硫≤0.008％，但≠0；

鉻：12.0％～13.5％；

鎳：3.8％～5.0％；

鉬：0.4％～1.0％；

雜質(zhì)元素總含量≤0.5％，其中：銅≤0.5％，鎢≤0.10％，釩≤0.05％；

氣體含量：氧≤0.008％，氮≤0.02％，氫≤0.0003％；

鎳當(dāng)量與鉻當(dāng)量的比值≥0.42，

其中：鎳當(dāng)量Nieq＝Ni+30(C+N)+0.5Mn，鉻當(dāng)量Creq＝Cr+Mo+1.5Si；

余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)技術(shù)方案，澆注鑄件的鋼水熔煉成分和鑄件成品成分由下述質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分組成：

碳≤0.05％，但≠0；

硅≤0.60％，但≠0；

錳≤1.0％，但≠0；

磷≤0.028％，但≠0；

硫≤0.008％，但≠0；

鉻：12.0％～13.5％；

鎳：3.8％～5.0％；

鉬：0.4％～1.0％；

雜質(zhì)元素總含量≤0.5％，其中：銅≤0.5％，鎢≤0.10％，釩≤0.05％；

氣體含量：氧≤0.008％，氮≤0.02％，氫≤0.0003％；

鎳當(dāng)量與鉻當(dāng)量的比值≥0.42，

其中：鎳當(dāng)量Nieq＝Ni+30(C+N)+0.5Mn，鉻當(dāng)量Creq＝Cr+Mo+1.5Si；

余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)技術(shù)方案，澆注鑄件的鋼水熔煉成分和鑄件成品成分由下述質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分組成：

碳≤0.05％，但≠0；

硅≤0.60％，但≠0；

錳≤1.0％，但≠0；

磷≤0.028％，但≠0；

硫≤0.008％，但≠0；

鉻：12.0％～13.5％；

鎳：4.5％～5.5％；

鉬：0.4％～1.0％；

雜質(zhì)元素總含量≤0.5％，其中：銅≤0.5％，鎢≤0.10％，釩≤0.05％；

氣體含量：氧≤0.008％，氮≤0.02％，氫≤0.0003％；

鎳當(dāng)量與鉻當(dāng)量的比值≥0.42，

其中：鎳當(dāng)量Nieq＝Ni+30(C+N)+0.5Mn，鉻當(dāng)量Creq＝Cr+Mo+1.5Si；

余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。

進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述的導(dǎo)葉鑄件為單機(jī)容量500MW以上大型水輪機(jī)用，其導(dǎo)葉鑄件尺寸長(zhǎng)度≥3000mm，瓣體寬度≥1000mm。

進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述鑄件的屈服強(qiáng)度≥600MPa，抗拉強(qiáng)度≥800MPa，斷后伸長(zhǎng)率≥18％，斷面收縮率≥55％，沖擊吸收能量≥100J，硬度220～290HBW，冷彎(α＝90°，d＝25mm)：無裂紋。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的有益效果：

大型水輪機(jī)電渣熔鑄馬氏體不銹鋼導(dǎo)葉鑄件的屈服強(qiáng)度≥600MPa，抗拉強(qiáng)度≥800MPa，斷后伸長(zhǎng)率≥18％，斷面收縮率≥55％，沖擊吸收能量≥100J，硬度220～290HBW，冷彎(α＝90°，d＝25mm)：無裂紋。

附圖說明

圖1為鑄件試樣取樣的示意圖。

圖2為鑄件無損檢測(cè)分區(qū)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合本發(fā)明的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述和說明。

1、大型水輪機(jī)電渣熔鑄馬氏體不銹鋼導(dǎo)葉鑄件的制造步驟如下

1.1電極冶煉：應(yīng)嚴(yán)格控制電渣熔鑄的自耗電極冶煉質(zhì)量，推薦采用經(jīng)精煉后的鋼水制造電極；冶煉時(shí)應(yīng)控制鋼水中Ni_eq/Cr_eq值，以便有效減少鑄件中的δ鐵素體含量；澆注電極的鋼水應(yīng)進(jìn)行熔煉化學(xué)成分分析，若采用多爐鋼水澆注電極時(shí)，每爐都應(yīng)進(jìn)行熔煉化學(xué)成分分析。

1.2電渣熔鑄

采用CaF₂-Al₂O₃渣系，鑄件采用電渣熔鑄方法成型。

1.3性能熱處理

1.3.1熱處理爐：熱處理爐應(yīng)按GB/T 9452定期進(jìn)行檢測(cè)并合格，滿足工藝要求。性能熱處理由一次正火和兩次回火組成；推薦正火加熱過程中在800℃均溫，使鑄件各部分溫度均勻，然后加熱至1040℃進(jìn)行正火處理?；鼗鸬臏囟炔坏陀?90℃，以便獲得適量的逆變奧氏體和最佳的綜合力學(xué)性能。

1.4缺陷焊補(bǔ)

1.4.1焊補(bǔ)前準(zhǔn)備：焊補(bǔ)材料為與鑄件同材質(zhì)或相近的馬氏體不銹鋼材料，首批生產(chǎn)時(shí)，焊前應(yīng)提交焊接工藝評(píng)定報(bào)告。

1.4.2焊補(bǔ)過程控制：焊補(bǔ)前應(yīng)清除缺陷，然后進(jìn)行液體滲透探傷(PT)或磁粉探傷(MT)，以保證缺陷完全清除。焊前對(duì)鑄件進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度不低于100℃，預(yù)熱區(qū)域的面積應(yīng)不小于缺陷面積的3倍。

1.4.3焊補(bǔ)后消除應(yīng)力熱處理：要缺陷和特殊缺陷焊補(bǔ)后都應(yīng)進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，熱處理溫度不得高于二次回火溫度。

1.4.4焊補(bǔ)后檢查：焊補(bǔ)后進(jìn)行無損檢測(cè)。

1.5機(jī)械加工和粗磨

2、檢測(cè)

2.1鑄件的檢測(cè)試樣

根據(jù)圖1，在鑄件上的本體位置①或本體位置②上取檢測(cè)試樣。

鑄件的檢測(cè)試樣最小尺寸為60mm×60mm×160mm。

鑄件的成品化學(xué)分析、氣體含量分析和力學(xué)性能試驗(yàn)采用同一鑄件的檢測(cè)試樣。

2.2化學(xué)成分分析

2.2.1按GB/T 20066規(guī)定，化學(xué)成分分析樣品應(yīng)取自附鑄試樣表層以下至少6mm處。

2.2.2化學(xué)成分分析按GB/T 223或GB/T 11170規(guī)定進(jìn)行。

2.2.3化學(xué)成分仲裁按照GB/T 222和GB/T 223規(guī)定。

2.2.4氣體含量分析按GB/T 11261、GB/T 20124、GB/T 223.82規(guī)定進(jìn)行。

澆注鑄件的鋼水熔煉分析和鑄件成品分析，其化學(xué)成分、氣體含量見表1、表2。

表1化學(xué)成分

表2氣體含量(質(zhì)量百分比)

2.3力學(xué)性能試驗(yàn)

2.3.1拉伸和沖擊

取一個(gè)拉伸試樣和一組沖擊試樣(三個(gè)試樣)進(jìn)行試驗(yàn)，拉伸試驗(yàn)按GB/T228.1規(guī)定進(jìn)行，沖擊試驗(yàn)按GB/T 229規(guī)定進(jìn)行。

2.3.2硬度

硬度檢測(cè)按GB/T 231.1規(guī)定進(jìn)行。

2.3.3彎曲試驗(yàn)

試樣截面尺寸為13mm×25mm，長(zhǎng)度≥180mm，倒角半徑≤2mm，表面粗糙度Ra值達(dá)到0.8μm。彎曲試驗(yàn)按GB/T 232規(guī)定進(jìn)行。

大型水輪機(jī)電渣熔鑄馬氏體不銹鋼導(dǎo)葉鑄件的力學(xué)性能見表3。

表3力學(xué)性能

2.4無損檢測(cè)

按CCH70-3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定對(duì)鑄件進(jìn)行超聲波探傷(UT)、磁粉探傷(MT)或液體滲透探傷(PT)及目視(VT)等無損檢測(cè)，按照?qǐng)D2的區(qū)域進(jìn)行無損檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果符合表4規(guī)定。

表4無損檢測(cè)

下述實(shí)施例制造的大型水輪機(jī)電渣熔鑄馬氏體不銹鋼導(dǎo)葉及軸尺寸(長(zhǎng)×寬×高)為4935mm×1303mm×470mm。

實(shí)施例1：

碳：0.04％，硅：0.22％，錳：0.48％，磷：0.024％，硫：0.004％，鉻：12.4％，鎳：4.5％，鉬：0.5％，銅：0.15％，鎢：0.02％，釩：0.06％。對(duì)應(yīng)的屈服強(qiáng)度664MPa，抗拉強(qiáng)度828MPa，斷后伸長(zhǎng)率22.5％，斷面收縮率70％，沖擊吸收能量168J，冷彎(α＝90°，d＝25mm)：無裂紋。

實(shí)施例2：

碳：0.022％，硅：0.45％，錳：0.45％，磷：0.019％，硫：0.002％，鉻：12.79％，鎳：4.28％，鉬：0.4952％，銅：0.03％，鎢：0.01％，釩：0.04％。對(duì)應(yīng)的屈服強(qiáng)度705MPa，抗拉強(qiáng)度899MPa，斷后伸長(zhǎng)率21.5％，斷面收縮率69％，沖擊吸收能量124J，冷彎(α＝90°，d＝25mm)：無裂紋。

盡管這里參照本發(fā)明的解釋性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，上述實(shí)施例僅為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)出很多其他的修改和實(shí)施方式，這些修改和實(shí)施方式將落在本申請(qǐng)公開的原則范圍和精神之內(nèi)。