[发明专利]超临界机组用C12A材料铸件的铸造生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及铸造技术领域，具体涉及一种高温高压超超临界用阀体产品的铸造生产方法。 

背景技术

C12A材料是美国ASTM和ASME材料标准中最高端耐高压、高温材料，我国近年来开发的600MW至1000MW超临界和超超临界特大型锅炉电站阀门的必用材料。由于其在550℃和55MPa(工作常态)下工作性能稳定可靠将取代传统的ZG20CrMoV、ZG15Cr1MolV、WC9等耐高温高压材料，填补我国蒸汽管道590-650℃温度范围内的材料空缺，使超临界和超超临界大型机组电站的发展解除了瓶颈。 

我国现在使用的大C12A材质阀体的生产目前受外国工艺技术的封锁，进口此材质的阀体每吨需要30万元左右，价格相当的昂贵，而国内最高成品价格才10万元/吨。若国内能直接铸造生产出C12A材质，使用该材质的电站阀门产品将其打入国际市场，将会为我国的火电设备发展产生很大的影响，具有广阔的市场前景和良好的经济效益。 

美标C12A化学成分为：C 0.08～0.12％，Si 0.2～0.5％，Mn0.3～0.6％，P 0.02％S 0.01％，Cr 8.0～9.5％，Ni 0.04％，Mo 0.85～1.05％。 

超超临界C12A阀体产品铸造生产时主要技术难点体现在以下见个方面： 

1.此产品因化学成分C的范围窄，只有0.08-0.12％，同时S的要求在≤0.010％，Cr含量较高在8.0-9.5，同时含有Nb：0.060-0.10％，N为0.030-0.070，V为0.18-0.25％，Al为≤0.040化学成分范围窄，控制元素多，合金加入量大，熔炼时间长，钢水易氧化，熔炼难度大。 

2.此产品C12A材料其铸造工艺性差，冶炼难度大、浇注温度可控范围仅30度，稍有不慎产品成型后裂纹缺陷严重。材质的钢水流动性差，且Cr极易氧化形成夹渣物影响铸件内在质量。 

3.此阀体的壁厚一般都比较薄，结构工艺性差，传统的平铸平浇工艺对此阀体的补缩上存在很大的困难，产品的内在质量难以保证。 

4.因此材料使用性能要求较高，对产品的热处理要求较高，目前国内无现成的热处理工艺，必须经过大量的试验，才能掌握。产品的机械性能要求较高，金相组织中铁素体的含量小于3％。 

5.此材料的金相组织为为板条状马氏体，材料在转变马氏体的过程中体积为迅速膨胀，因此在整个生产过程中如出箱清理、切割浇冒口以及补焊、热处理等过程必须严格控制才能保证产品在铸造过程中不产生裂纹等缺陷。 

为了解决现有技术中的上述不足，本发明提出了一种新的解决方案。 

发明内容

本发明的目的是提供一种铸造生产超超临界C12A材料用高温高压阀体产品的铸造生产方法，该方法通过对钢水化学成分控制、钢水冶炼过程、铸造工艺和热处理过程控制，实现超超临界C12A材料高温高压阀体产品的铸造生产，并使铸件完全满足产品的技术要求。 

为达上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：提供了一种超临界、超超临界机组用C12A材料铸件的铸造生产方法，其特征在于：包括以下步骤，(1)初炼；(2)去气脱氧；(3)二次精炼，深脱硫处理；(4)平铸立浇；(5)在后序热处理。 

为实现对步骤(1)中对合金加入时对C、S含量的控制，采用低碳、低硫 磷的合金或采用金属直接加入；对Nb、N元素的控制时通过计算加入合适的铌铁和氮化铬来调整化学成分含量，同时在熔化脱碳时将C、S含量控制在较低的范围内，以保证钢水的化学成分合格。 

步骤(2)中采用复合脱氧剂对钢水进行去气脱氧。 

步骤(3)采用LF的钢包精炼炉对钢水进行二次精炼，深脱硫处理，并同时为防止Cr含量高引起的铸造夹渣等铸造缺陷的产生，在出钢时在钢包内吹入氩气对钢水进行净化，让钢水中的夹渣物和氧气、氢气等气体排出，使钢水尽量纯净。 

步骤(4)包括以下步骤，A、在铸型内在浇注前吹入一定量的氩气，使浇入的钢水不产生吸气氧化，减少铸件缺陷的产生；B、进行平铸立浇，将铸件的中管端面向上、中管上放置冒口并在其下部增设冒口补贴，在支管泥芯内补缩困难的底部增设暗冒口，加强补缩。。 

在所述冒口的设置上采用英国富土科的高效保温板，强化对铸件的补缩作用。 

在步骤(5)中先进行退火消应力处理再进行探伤消缺、焊补、消应力合格后再进行性能热处理的方式，大大提高了产品的质量，防止裂纹等在生产过程控制中的出现。