本钢超临界、超超临界叶片钢的研发

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超临界、超超临界汽轮机组具有热效率高、煤耗低、耗水指标低等优点。与亚临界机组相比,超临界机组的发电效率约提高2-4%,超超临界机组的发电效率可提高约6%-7%。发展超超临界机组在设计和制造中有许多关键技术问题有待解决,超超临界今后发展重点偏重在材料研发与温度提高上。本钢从上世纪五十年代在国内最早开始了汽轮机叶片和螺栓用钢的生产,逐渐成为我国叶片钢生产和开发的基地,是汽轮机叶片钢生产的传统优势企业,叶片钢的市场占有率始终稳定在80%以上。本钢研发的超临界和超超临界叶片钢等效采用西门子、GE、日立和东芝公司的先进标准,化学成分设计与控制合理,化学成分均匀,成分偏差小,夹杂物和铁素体含量低,晶粒度细小,低倍质量水平好,综合力学性能优良,各项指标符合技术标准,钢材整体质量达到国际先进水平,实现了此类钢的国产化,顶替了进口,保证了“863”计划项目、国家“利用市场换技术”重点建设项目、出口叶片合同对新型国产叶片材料的要求。本文从研究叶片钢恶劣的工况环境入手,品种成分设计时综合考虑成分对各种性能的影响,根据冶炼及性能要求合理控制Cr/C比,Nb/C比,制定出合理的标准成分范围,结合各品种的不同技术质量、力学性能、铁素体含量的要求,制定出实际执行的化学成分控制范围,实现了成分的二次设计。通过研究用返回吹氧法冶炼超低碳叶片钢、电渣重溶生产3.0吨电渣锭,经实验确定了热加工工艺,优化设计了800/650×4轧机孔型系统,开发了3.0t大锭型电渣锭生产超临界、超超临界叶片钢的新工艺;研制成功了一火成材和开坯工艺,实现了高合金叶片钢以轧代锻;研究了典型叶片钢的内部质量、微观组织和力学性能,探讨了铁素体含量与化学成分及热经历的关系;分析了叶片钢的三种典型缺陷,制定了相应的工艺措施。
摘要第5-6页
Abstract第6-7页
第1章 绪论第11-26页
    1.1 叶片钢开发的背景第11页
    1.2 叶片钢的工况环境及工艺要求第11-12页
    1.3 叶片钢钢种简介及主要技术指标第12-19页
        1.3.1 钢种简介第13-14页
        1.3.2 主要技术指标第14-18页
        1.3.3 亚临界与超临界、超超临界叶片钢技术标准要求及工作参数对比第18-19页
    1.4 叶片钢的生产工艺现状第19-20页
        1.4.1 原材料第19页
        1.4.2 冶炼工艺第19页
        1.4.3 电渣重熔工艺第19页
        1.4.4 轧制工艺第19-20页
        1.4.5 后部精整第20页
    1.5 叶片钢的生产设备第20-22页
        1.5.1 叶片钢的工艺设备第20-21页
        1.5.2 检验设备第21-22页
    1.6 生产实效质量控制第22-23页
        1.6.1 成分控制第22页
        1.6.2 力学性能、组织控制第22页
        1.6.3 缺陷控制第22-23页
    1.7 质量保证分析第23页
        1.7.1 工艺保证第23页
        1.7.2 设备保证第23页
        1.7.3 体系完整第23页
    1.8 叶片钢研究的目的和意义第23-25页
        1.8.1 提高发电机组效率、降低消耗、节约成本第23-24页
        1.8.2 实现国产化转换,替代进口,打破国外对中国市场的垄断第24-25页
    1.9 本文研究的主要内容第25-26页
第2章 叶片钢技术研究第26-54页
    2.1 工艺路线第26页
    2.2 化学成分的设计与控制第26-29页
    2.3 冶炼工艺研究第29-33页
        2.3.1 氧化法电炉冶炼工艺第29-30页
        2.3.2 返回吹氧法电炉冶炼工艺第30-32页
        2.3.3 浇注工艺第32-33页
    2.4 电渣重熔(ESR)工艺研究第33-39页
        2.4.1 电渣重熔的任务和控制目标第34-35页
        2.4.2 渣制度第35-36页
        2.4.3 供电制度第36-39页
    2.5 热加工工艺研究第39-44页
        2.5.1 电渣锭预热工艺第39-40页
        2.5.2 均热工艺的制定第40-42页
        2.5.3 终轧温度的制定第42页
        2.5.4 轧后冷却及保温工艺的制定第42-43页
        2.5.5 800/650×4轧机孔型系统的优化设计第43-44页
    2.6 实物质量水平分析第44-52页
        2.6.1 Cr-Ni钢(X20Cr13)第44-46页
        2.6.2 Cr-Ni-Mo-Nb(B50A947A4)钢第46-47页
        2.6.3 Cr-Ni-Mo-V-N钢(KT5931ASO)第47-49页
        2.6.4 Cr-Ni-Mo-Nb-V-N钢(X19CrMoVNbN11-1)第49-50页
        2.6.5 Cr-Ni-Cu-Nb钢(X5CrNiCuNb16-4)第50-52页
    2.7 第三方认证检验第52-54页
        2.7.1 综合评价第52-54页
第3章 性能研究与测定试验第54-74页
    3.1 力学性能测试及相关影响因素研究第54-67页
        3.1.1 X20Cr13钢第54-56页
        3.1.2 B50A947A4(1Cr12MoNb)钢第56-58页
        3.1.3 KT5931ASO钢第58-61页
        3.1.4 X5CrNiCuNb16-4钢第61-67页
    3.2 高温持久试验第67-68页
    3.3 叶片钢的热处理后组织和拉伸、冲击断口第68-70页
    3.5 Δ铁素体含量与化学成分和加热温度的关系第70-73页
    3.7 小结第73-74页
第4章 叶片钢缺陷分析第74-78页
    4.1 探伤缺陷第74页
    4.2 检验分析第74-77页
        4.2.1 钢材横截面低倍检验第74-75页
        4.2.2 第二类探伤缺陷分析第75-76页
        4.2.3 第三类探伤缺陷分析第76-77页
    4.4 分析及改进措施第77-78页
第5章 叶片性能测试第78-84页
    5.1 本钢叶片钢实物质量情况第78页
    5.2 叶片要求第78页
    5.3 叶片加工工艺第78-79页
    5.4 叶片力学性能测试第79-83页
        5.4.1 上汽100千瓦超超临界燃汽轮机组叶片第79-81页
        5.4.2 哈汽燃气—蒸汽联合循环超临界机用H219R型叶片第81-82页
        5.4.3 出口日立和东芝公司叶片第82-83页
    5.5 晶粒度和铁素体第83页
    5.6 叶片力学性能测试分析第83-84页
第6章 结论第84-85页
参考文献第85-87页
致谢第87页
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