清洁高效超超临界蒸汽轮机用高合金耐热钢铸件技术开发及产业化

由共享铸钢有限公司完成

该项目针对目前先进的超超临界蒸汽轮机用高合金铸件的复杂结构，尤其是GX12CrMoWVNbN10-1-1（9Cr）和ZG12Cr9Mo1CoNiVNbNB （CB2）材料严苛的高温持久性能以及常温力学性能要求，从铸件的化学成分配比、热处理工艺以及铸造工艺设计进行研究，实现了该类产品国内首次研发生产。

项目采用Schaffler不锈钢组织图，计算CB2耐热钢组织中不含有δ-Fe时的Nieq和Creq含量及其比值，以Nieq/Creq≥0.44的控制原则设计出了CB2材料的主要化学成分，确保了材料的综合力学性能；引入残余元素系数R= P+2×As+3.6×Sn +8.2×Sb，并按照R＜0.15的控制要求计算出了残余元素的内部控制水平，从而保障了材料良好的高温蠕变性能；采用VD工艺代替VOD工艺精炼CB2铁素体耐热钢，总结出了关键的Co和B的加入方式及其回收率，攻克了CB2材料的冶炼难点；研发设计了“高温退火+正火+2次回火”的热处理工艺方法，既均匀化了高合金钢成分组织偏析，又达到了强化元素的充分固溶，并通过空气冷却速度调整和前低后高的二次回火控制碳化物析出量，满足铸件力学性能要求；通过阶梯升降温+不同升降温速度，并利用Ms组织转变点来综合控制热处理过程，避免产品发生开裂；铸件工艺设计采用“墙式补贴”，并在其上方设置长冒口实现铸件补缩，攻克了复杂结构凝固缩松问题。

该项目申请专利14项，获得授权发明专利3项，发表论文4篇。凭借该项目成果公司获得中国蒸汽轮机火电机组制造龙头企业东方汽轮机颁发最佳供应商奖，目前成果已在国内火力发电项目中得到广泛应用，社会效果显著。