大型水電站混流式水輪機渦殼的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于水利發(fā)電領域，尤其是水電站設備，特別是涉及一種大型水電站混流式水輪機渦殼。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)有水電站混流式水輪機渦殼為了達到輕質化的目的，很多都采用鋁合金，但是目前的技術雖然大幅度提高了鋁合金的強度，但是由于水輪機渦殼經(jīng)常會受到比較大的外力沖擊，即使高強度的鋁合金也不能達到忍受大量長期沖擊的強度要求，因此對于大型水電站，需要犧牲輕質化而強化強度。同時由于其工作環(huán)境必須需要滿足耐腐蝕性的要求。目前有很多水電站采用的是600MPa級的鋼板制備而成，因此急需研發(fā)出一種高強度且具有良好韌性和焊接性能的混流式水輪機渦殼。
[0003]

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提出一種大型水電站混流式水輪機渦殼。
[0005]具體通過如下技術手段實現(xiàn):
大型水電站混流式水輪機渦殼，所述渦殼材質的化學成分按重量百分比計為:C: 0.08?
0.11%,Si:0.23-0.35%,Μη:0.8-1.2%,Nb:0.02-0.08%,Ti:0.02-0.06%,Ni:0.2-0.6%,Alt:0.05-0.10%，V:0.03-0.08%,Cr:0.5-1.l%，Mo:0.38-0.60%，Cu:0.2-0.5%,B:0.001-0.003%，RE: 0.02?0.06%，P〈0.02%，S〈0.01%，N<0.001%，余量為 Fe 和不可避免的雜質。
[0006]其中稀土 RE按重量百分比計，Ce為12?18%，Pr為16?23%，余量為La和不可避免的雜質。
[0007]所述渦殼的微觀結構中回火索氏體+回火馬氏體的體積百分比為82?90%，其中在所述大型水電站混流式水輪機渦殼的橫截面中，從表面至表面以下2mm處，回火索氏體+回火馬氏體的面積率是中心處的1.1?1.3倍;所述中心處為橫截面中點線向內外擴展各1mm的面積。
[0008]所述大型水電站混流式水輪機渦殼的室溫屈服強度為730?790MPa，抗拉強度為890?980MPa，斷面伸長率為16?20%，-30°C沖擊功為52?62J。
[0009]所述大型水電站混流式水輪機渦殼在成型后進行如下熱處理步驟:
(1)將大型水電站混流式水輪機渦殼半成品置入淬火爐中，隨爐加熱到910?950°C(優(yōu)選930°C)，保溫30?50min，然后置入淬火油中急冷至290?310°C后吊出進行噴水冷卻至室溫Ο
[0010](2)將淬火之后的半成品置入到深冷箱中冷卻到-80?-120°c，保持該溫度25?35min后出深冷箱恢復至室溫。
[0011](3)將深冷之后的半成品置入到回火爐中，隨爐加熱至560?650°C，保溫20?50min后出爐空冷，得到大型水電站混流式水輪機渦殼成品。
[0012]
本發(fā)明的效果在于:
1，通過對大型水電站混流式水輪機渦殼的組分含量進行了改進，尤其是Ti含量的合理限定以及RE的合理添加和含量合理搭配，使得微觀結構中T iC微粒能夠彌散分布，從而有效抑制晶粒長大，同時添加了 RE，配合使用細化了晶粒，使得其綜合性能得到了大幅度改善。
[0013]2，通過合理限定其微觀結構，使得在不增加昂貴元素的情況下渦殼表面處的強度得到增強，總體韌性得到改善。
[0014]3，通過組分含量合理限定后與特定熱處理制度的配合，使得渦殼強度得到大大增強，尤其是淬火冷卻采用兩段過程，使得表面處強度得到更加的強化且保證了焊接性能。
【具體實施方式】
[0015]實施例1
大型水電站混流式水輪機渦殼，所述渦殼材質的化學成分按重量百分比計為:C:0.09%，Si:0.28%,Μη:0.9%，Nb:0.06%,Ti:0.03%,N1:0.5%，Alt:0.08%，V:0.05%,Cr:0.8%，10:0.51%，(:11:0.3%，8:0.002%，1?:0.03%，？:0.002%，5:0.002%，10.0003%，余量為卩6和不可避免的雜質。
[0016]其中稀土 RE按重量百分比計，Ce為16%，Pr為18%，余量為La和不可避免的雜質。
[0017]所述渦殼的微觀結構中回火索氏體+回火馬氏體的體積百分比為88%，其中在所述大型水電站混流式水輪機渦殼的橫截面中，從表面至表面以下2mm處，回火索氏體+回火馬氏體的面積率是中心處的1.2倍;所述中心處為橫截面中點線向內外擴展各1mm的面積。
[0018]所述大型水電站混流式水輪機渦殼的室溫屈服強度為780MPa，抗拉強度為910MPa，斷面伸長率為18%，-30°C沖擊功為58J。
[0019]實施例2
大型水電站混流式水輪機渦殼，所述渦殼材質的化學成分按重量百分比計為:C:0.09%，Si:0.29%,Μη:0.9%，Nb:0.05%,Ti:0.05%,N1:0.5%，Alt:0.08%，V:0.06%,Cr:1.0%，10:0.51%，(:11:0.3%，8:0.002%，1?:0.03%，？:0.001%，5:0.005%，10.0008%，余量為卩6和不可避免的雜質。
[0020]其中稀土 RE按重量百分比計，Ce為16%，Pr為18%，余量為La和不可避免的雜質。
[0021]所述渦殼的微觀結構中回火索氏體+回火馬氏體的體積百分比為86%，其中在所述大型水電站混流式水輪機渦殼的橫截面中，從表面至表面以下2mm處，回火索氏體+回火馬氏體的面積率是中心處的1.15倍;所述中心處為橫截面中點線向內外擴展各1mm的面積。
[0022]所述大型水電站混流式水輪機渦殼的室溫屈服強度為780MPa，抗拉強度為898MPa，斷面伸長率為18%，-30°C沖擊功為58J。
[0023]所述大型水電站混流式水輪機渦殼在成型后進行如下熱處理步驟:
(1)將大型水電站混流式水輪機渦殼半成品置入淬火爐中，隨爐加熱到930°C，保溫38min，然后置入淬火油中急冷至300°C后吊出進行噴水冷卻至室溫。
[0024](2)將淬火之后的半成品置入到深冷箱中冷卻到-92°C，保持該溫度28min后出深冷箱恢復至室溫。
[0025](3)將深冷之后的半成品置入到回火爐中，隨爐加熱至582°C，保溫38min后出爐空冷，得到大型水電站混流式水輪機渦殼成品。
[0026]實施例3
實施例1所述成分的大型水電站混流式水輪機渦殼在成型后進行如下熱處理步驟:
(1)將大型水電站混流式水輪機渦殼半成品置入淬火爐中，隨爐加熱到920°C，保溫39min，然后置入淬火油中急冷至298°C后吊出進行噴水冷卻至室溫。
[0027](2)將淬火之后的半成品置入到深冷箱中冷卻到_102°C，保持該溫度28min后出深冷箱恢復至室溫。
[0028](3)將深冷之后的半成品置入到回火爐中，隨爐加熱至582°C，保溫32min后出爐空冷，得到大型水電站混流式水輪機渦殼成品。
【主權項】
1.大型水電站混流式水輪機渦殼，其特征在于，所述渦殼材質的化學成分按重量百分tl^+S:C:0.08~0.11%，S1:0.23~0.35%，Mn:0.8~1.2%，Nb:0.02~0.08%，T1:0.02~0.06%，N1:0.2-0.6%,Alt:0.05-0.10%，V:0.03-0.08%,Cr:0.5~1.1%，Μο:0.38-0.60%，Cu:0.2-0.5%，B:0.001?0.003%，RE: 0.02?0.06%，P〈0.02%，S〈0.01%，N〈0.001%，余量為 Fe 和不可避免的雜質； 所述渦殼的微觀結構中回火索氏體+回火馬氏體的體積百分比為82?90%，其中在所述大型水電站混流式水輪機渦殼的橫截面中，從表面至表面以下2mm處，回火索氏體+回火馬氏體的面積率是中心處的1.1?1.3倍;所述中心處為橫截面中點線向內外擴展各1mm的面積。2.根據(jù)權利要求1所述的大型水電站混流式水輪機渦殼，其特征在于，所述大型水電站混流式水輪機渦殼的室溫屈服強度為730?790MPa，抗拉強度為890?980MPa，斷面伸長率為16~20%，-30°(3沖擊功為52~62了。3.根據(jù)權利要求1或2所述的大型水電站混流式水輪機渦殼，其特征在于，所述大型水電站混流式水輪機渦殼在成型后進行如下熱處理步驟: (1)將大型水電站混流式水輪機渦殼半成品置入淬火爐中，隨爐加熱到910?950°C(優(yōu)選920?930°C)，保溫30?50min，然后置入淬火油中急冷至290~310°C后吊出進行噴水冷卻至室溫; (2)將淬火之后的半成品置入到深冷箱中冷卻到-80—120°C，保持該溫度25?35min后出深冷箱恢復至室溫； (3)將深冷之后的半成品置入到回火爐中，隨爐加熱至560?650°C，保溫20?50min后出爐空冷，得到大型水電站混流式水輪機渦殼成品。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種大型水電站混流式水輪機渦殼，屬于水利發(fā)電領域，通過對大型水電站渦殼的材質進行改進，使得該渦殼的強度、耐沖擊功得到了較大改善，從而總體提升了水利發(fā)電裝置的耐久度。
【IPC分類】C22C38/04, C22C38/18, C22C38/02, C22C38/06, C21D6/04, C21D9/00, C22C38/08, C22C38/16, C22C38/12
【公開號】CN105463327
【申請?zhí)枴緾N201510913390
【發(fā)明人】郭策
【申請人】郭策
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年12月12日