[发明专利]一种生产大功率发电机转子槽楔用合金的生产工艺

说明书

技术领域

本发明属于发电机转子槽楔材料生产技术领域，具体涉及一种生产大功率发电机转子槽楔用合金的生产工艺。

背景技术

发电机转子槽楔要承受转子运转时槽内铜线、绝缘件及自身巨大的离心力，电流流经槽楔会产生较高的温升，生产转子槽楔时需要使用导电率高、耐高温性能优良的合金材料。

申请号为200510123011的专利《大容量汽轮发电机转子铜合金槽楔及其制备方法》中，合金成分为：Ni:1.35～2.05％,Si:0.40～0.80％,Cr:0.05～0.25％,Be:0.15～0.40％,Cu:余量；生产工艺主要采用920～980℃固溶处理，35～50％冷变形，450～500℃保温4～5h时效处理，空冷。该技术方案中，Be价格高，且影响合金的高温稳定性，使合金不宜长时间承受高温工作，同时添加Be的合金产生的粉尘会有毒；合金中Ni、Si的质量配比在2.5～3.5左右，Si含量相对偏高，只有一部分Si形成Ni₂Si析出相，剩余的Si以固溶态存在，严重影响合金的导电率；所得合金导电率仅为49％IACS，寿命短，且耐高温性能未知。申请号为200510038051.4的专利《汽轮发电机转子槽楔用钛青铜及其加工工艺》中，钛青铜采用无钴无锆设计，其成分为：Be：0.1～0.3％,Ni：1.5～2.5％、Ti：0.4～0.6％、Cu：余量，所得合金导电率仅为47％IACS，高温(427℃)屈服强度480～550MPa，抗拉强度540～630MPa，工作寿命短，无法满足大功率发电机长时间运转的需求。

发明内容

本发明是为了弥补上述不足，并对成分配比和生产工艺进行改进，提供一种生产大功率发电机转子槽楔用合金的生产工艺，该合金导电率高，耐高温性能好，寿命长，能满足大功率发电机转子槽楔用合金的使用要求，同时工艺简单，生产成本低，对环境污染小，具有较好的市场前景和经济效益。

一种生产大功率发电机转子槽楔用合金的生产工艺，所述合金的成分及其含量(Wt％)包括：Ni 2.4～2.6、Cr 0.36～0.40、Si 0.60～0.65、P 0.02～0.03、Cu：余量；包括以下步骤：

①熔炼：先将电解铜预热至250～280℃，再装入低频感应炉中，开始熔化时加入覆盖剂，使覆盖厚度达1.2～1.4mm，全部熔化后加入占铜质量0.5～0.7％的磷铜作为脱氧剂，进行扒渣，补充覆盖剂后，综合考虑各元素的理化性质，将Si、P、Ni、Cr按常规工艺依此加入铜熔体中，保温15min出炉；

②浇铸：采用常规连续铸造工艺，水压机上锻压成坯；

③固溶处理：在940～960℃下热处理1.5h再进行水淬处理，冷轧使合金产生60％冷变形；

④时效强化：再将铸坯加热至460～480℃保温2.5h后，机械加工成所需形状；所述覆盖剂的成分及其含量(Wt％)为：50％木炭、30％碎玻璃、10％NaCl、10％CaF₂。

本技术方案中，在成分配比方面，Cr可以提高合金的电导性，形成Cr₃Si相影响合金的高温稳定性，并能一定程度上抑制固溶处理期间合金的晶粒长大；因为铜基中Be与Ni₂Si具有类似的机械性能，因此，可适当提高Ni₂Si的含量，获得更好的热稳定性和高温强度，配比Ni和Si的质量百分含量分别在2.2～2.6％、0.55～0.65％，避免合金中含有固溶态Si，从而提高了合金的强度和导电率，既确保合金的性能，降低了生产成本，又减少了污染；而加入Cr后，Cr将比Ni、Si先溶于Cu中，使基体处于饱和状态，在一定程度上提高了Ni₂Si相的析出量，基体中Ni、Si含量减少，减少了基体中晶格畸变的程度，提高了合金的导电率；使合金含有质量百分含量为0.02～0.03％的P，是为了在不会使合金产生明显晶格畸变的基础上，产生Ni3P沉淀强化相，进一步提高合金的显微硬度和抗拉强度，并一定程度上抑制析出相的长大，使合金基体得到纯化，导电率提高。