汽轮机叶片材料作为发展先进发电技术最重要的基础,是限制机组参数提高的关键因素。近年来,随着国外超超临界汽轮机技术的引入以及汽轮机参数的不断提高,我国汽轮机行业对高品质叶片新材料的需求极为迫切,在产品洁净度、组织均匀性和调质态交货等方面提出了更高的要求。本文通过结合抚顺特殊钢股份有限公司汽轮机叶片钢的工业化生产实践,以10Cr11 Co3B、1Cr12Ni3Mo2VN、X20Cr13等钢为代表,针对汽轮机企业对叶片钢的技术指标最新要求,进行汽轮机叶片钢“高纯净化冶炼技术”、“组织性能均匀性研究”及“叶片扁钢连续调质技术”开发,本文的技术突破和研究结果如下:(1)开发了10Cr11Co3B超超临界叶片钢纯净化冶炼技术。依据元素烧损规律设计电极成分,通过电极高洁净度冶炼、氩气保护浇注电极和采用电渣过程加入附加脱氧剂的工艺措施,实现该系列钢低成本稳定化生产。(2)对1Cr12Ni3Mo2VN钢进行了三元渣系、四元渣系电渣对比试验,研究电渣过程元素烧损、氧含量、非金属夹杂物变化规律,得出采用四元渣系冶炼可以实现非金属夹杂物9项总和达到≤2.0级。(3)采用低碳低氮工业纯铁冶炼技术和双真空冶炼技术,研制出末级长叶片PH13-8Mo沉淀硬化不锈钢,通过优化冶炼工艺参数,实现锻材晶粒度8级,铁素体含量≤0.2%,力学性能检验结果达到标准要求,锻造后的叶片质量水平与国外相当,为后续材料的国产化奠定了基础。(4)通过对10Cr11Co3B电渣锭铸态组织偏析研究以及高温扩散过程合金元素均匀化效果的深入研究,确定了电渣锭最佳高温扩散参数,解决了该系列钢由于铸态组织钨钼偏析严重,造成热加工开裂和链状碳化物技术难题。(5)系统地研究了锻造方式对叶片钢“性能等向性”方面影响,采用快锻墩拔开坯和精锻机变频锻造结合的创新工艺技术,成功开发纵横向性能一致的叶片钢。试验结果表明:1Cr12型耐热钢棒在δ-Fe铁素体含量<0.2%,S 0.001%,钢具有高的纯洁度的情况下,快锻机四镦四拔锻造,锻制钢棒纵、横向冲击功的比值达到1.17～1.20,采用快锻机墩拔开坯与精锻机联合成材,锻制棒材纵横向冲击功比值达到≤1.05。(6)利用国内首条离线式多功能合金钢连续热处理线,开发了汽轮机叶片扁钢连续调质工艺,淬火冷却设备利用水-空控时淬火技术,进行水浸,雾冷,风冷等组合式冷却,实现冷却能力由强到弱的转换,最终获得要求的组织与性能,调质叶片扁钢多个品种获得美国GE公司、法国阿尔斯通、德国西门子、意大利安莎尔多等国际知名公司产品认证。