隨著汽輪機技術的發展，大功率火電、核電機組逐漸成為主流，而大功率火電機組又在向超臨界、超超臨界發展。超臨界、超超臨界汽輪機的工作溫度較常規火電高，這就給汽輪機鑄件提出了更高的要求，要實現超臨界、超超臨界汽輪機的國產化，就必須攻克超臨界、超超臨界汽輪機所需鑄件的制造技術。ZG1Cr10MoNiVNbN材質的高壓主汽閥、調節閥殼鑄件鑄造，在東汽尚屬首次，掌握該材質鑄件的制造技術就顯得尤為迫切。
                                  1 國內外情況比較
                                 
                              由于12%Cr鑄鋼材料含有很高的鉻，且合金元素種類較多，總含量大于10%，為高合金鑄鋼，因此決定了①鋼液的流動性差，容易產生冷隔；②高溫易氧化，使鑄件表面易產生氧化膜褶皺，氧化膜卷入內部就形成了氧化夾雜物，冶煉難度非常大；③導熱性差，熱裂傾向和粘砂傾向大；④體收縮量大，收縮應力大，導致工藝設計的難度加大；⑤同時該材料的馬氏體轉變終了溫度低，淬火開裂傾向大，容易產生冷裂，因此熱處理的難度也很大。
                                 
                              據了解，目前在國外，美國、日本、德國、英國、斯洛文尼亞、韓國等可以生產這類鑄件，但生產難度都比較大；國內某些廠家也生產過該鋼種鑄件但沒有檢索到相關資料。
                                  2 技術難點分析
                                  2.1 主汽閥殼、調節閥殼結構方面
                                 
                              該主汽閥殼、調節閥殼均為高壓部件。主汽閥殼與亞臨界600MW主汽閥殼相比，主壁厚由180mm增加到210mm，這樣相對增大了鑄造難度。調節閥殼4支管口R處，是孤立局部熱節，易于在此位置產生縮松和裂紋。ZG1Cr10MoNiVNbN（KT5316AS3）材料的鑄造性能有待研究，保證組織致密難度很大，縮尺不易控制。
                                  2.2 鑄造工藝設計方面
                                 
                              熱節厚大、孤立、分散，不利于實現順序凝固；由于鋼水的流動性較差，給冒口、補貼、澆道以及縮尺的設計帶來一定難度。
                                  2.3 造型方面
                                 
                              主汽閥、調節閥主壁厚>200mm，而內腔尺寸又小，因此，鑄造工藝設計時，盡管考慮砂芯采用現有的抗粘砂材料鉻礦砂但仍然存在砂芯被燒結清不出來的可能。
                                  2.4 熔煉澆注方面
                                 
                              ZG1Cr10MoNiVNbN（KT5316AS3）材料首次冶煉，化學成分控制要求高，除了P≤0.025%、S≤0.025%外，N、Nb也是主控元素，Cr的加入量達9.5%～11.5%，因此冶煉過程很長導致化學成分控制難度增加。
                                  2.5 清理方面
                                 
                              冒口厚大，需整體預熱切割冒口，需投入的人力和物力資源較大。由于ZG1Cr10MoNiVNbN（KT5316AS3）材料鑄鋼件，易產生裂紋，冒口不易切割，溫度控制非常重要。ZG1Cr10MoNiVNbN（KT5316AS3）材料主汽閥、調節閥性能熱處理，有待進一步研究。此外主汽閥、調節閥缺陷的補焊也是一個難點。
                                  3 主要研究內容
                                  3.1 鑄造工藝設計
                                 
                              結構及難點分析（以主汽閥為例）。超臨界高壓主汽閥殼是東汽生產的超臨界600MW汽輪機鑄鋼件，其結構較復雜，壁厚相對較大（主要壁厚約為200~300mm），閥座及與端蓋相接部位壁厚在300mm以上。從結構上看，由于熱節較大且分散，使得鑄件的補縮困難，容易出現粘砂缺陷；從以往生產的類似閥殼的經驗可知，該類閥殼特別容易產生粘砂、夾雜、縮松等缺陷，質量不容易保證。
                                 
                              對于ZG1Cr10MoNiVNbN材料來說，澆注過程中極其容易氧化，容易形成夾渣、氣孔等鑄造