摘要：转子是发电站关键核心部件，制造难度较大，是相关企业热加工能力的综合体现。转子的主要特征是直径大，为了获得优异的机械性能，选用过冷奥氏体稳定性很高的钢种，有组织遗传的特性。认识转子用钢的特点，从机理上理解组织遗传。经过多次的工艺调整，最后通过退火获得近平衡组织，消除组织遗传，然后进行正回火细化晶粒。文章总结了转子研制过程，解决混晶的全过程。通过研究成果，以期为行业发展提供实践参考。
关键词：汽轮机转子,组织遗传,混晶
转子轴是发电站关键核心部件，对钢锭纯净度和均匀性要求颇高，同时低Si（＜0.10%）、低P、低S、低Al(≤0.010%）。钢锭重量增加，模铸锭高径比减小，直径变大，偏析疏松随之严重。公司解剖了一支50t钢锭，钢锭内部晶粒度200~300滋m，冒口及近冒口锭身位置无缩孔，冒口位置心部成分明显高于熔炼成分，碳正偏析区域近似于一个倒立的圆锥形状，并深入锭身，碳分布规律是从冒口顶部向下逐渐降低；锭身有宏观偏析和孔隙；水口端碳负偏析。
通过合理的锻造、成形，同时确保压实锻透、焊合孔隙，得到均匀锻造组织和细小晶粒。在研制过程中，因对组织遗传认识不足，锻造最后一火次温度与变形量控制不良，预备热处理制定不合理，混晶问题非常突出，甚至出现因解决混晶，反复正火并水冷加强冷却，造成转子心部开裂，探伤无底波，而报废的情况。经分析原因，优化锻造和热处理工艺，实现了批量生产，并成功交付。
1生产过程
1.1冶炼过程
发电转子用钢对Si、Mn、Al要求极为严格，给冶炼过程提出了更高的要求。采用EAF-LF-VD-VCD流程，电炉早成渣，氧化脱P，合理操作防止后期回P；精炼造还原渣，脱硫脱氧去夹杂，防止回Si；VD真空深脱硫，除气，软吹时间充足夹杂物充分上浮；真空浇注防止二次氧化，夹杂物细小弥散分布。
1.1.1电炉
电炉造氧化渣，进行脱P。脱P是把［P］氧化成P2O5，再与渣中的CaO结合成稳定性化合物溶于渣中，其化学反应式如（1）和（2）：
式中：f为第二相颗粒的面积分数；r为第二相颗粒半径。
减少奥氏体晶粒长大，降低驱动力P和增加阻力F。驱动力P与晶粒不均匀因子Z呈正比例关系，晶粒存在起伏，Z＞1。在奥氏体化温度，若Z大，驱动力大于阻力，则发生大晶粒吞并小晶粒，其结果则是混晶。在奥氏体化温度恒温保温，达到驱动力与阻力平衡时，即晶粒趋于一致，晶界平直，此时晶粒度已经粗化。所以，Z在奥氏体化温度随晶粒的长大先增加后减小咱3暂。
3解决措施
转子锻件直径大，为了获得优异的机械性能，普遍采用过冷奥氏体稳定性极高的高淬透性钢种咱4暂，这个特点决定了转子用钢的特性。
第一，从CCT曲线角度。CCT曲线大幅度右移，锻后空冷，转变组织为贝氏体或贝氏体与马氏体的混合组织，为非平衡组织。
第二，从晶体结构角度。非平衡组织与母相保持共格或半共格，存在明显的晶体学位相，即K-S关系。
（110）α//（110）γ
［111］α//［110］γ
第三，从晶粒角度。非平衡组织加热奥氏体化，既可形成球状，也可形成针状，或两者皆有。若以针状为主，原有粗大晶粒恢复，即“组织遗传”；若以球状为主，晶粒得到细化，这取决于加热速度。
根据以上转子钢种的特性，合理策划工艺，从以下三个角度解决混晶。第一，锻造最后一火，留有充足的变形量，精整时间足够，锻件充分恢复再结晶，严控停锻温度，严禁停锻温度偏高。传统意义上的终锻温度是指大变形量的温度，这与停锻温度是两个温度，其含义是不同的。第二，锻后处置方式，空冷、风冷、风雾冷均可，在锻件不开裂的前提下，务必确保锻件心部温度降至Ac1以下，并完全发生相变。第三，锻后第一次奥氏体化后，缓冷得到近平衡组织，即铁素体加珠光体的组织，消除晶格位向关系。然后再进行一次正常的正回火。根据以上分析，重新制定了锻后热处理的工艺，见图4。利用此工艺方案进行返修，混晶问题得到解决，晶粒度见图5、图6。
4总结
综上所述，经过反复工艺调整，最后通过退火获得近平衡组织，消除组织遗传，然后进行正回火细化晶粒，获得满足客户要求的转子锻件。
参考文献
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