專利名稱：：用于580～620℃高溫下、24～30MPa高壓的熱軋無縫鋼管及生產(chǎn)方法
技術(shù)領域：
：本發(fā)明涉及用于鍋爐、化工、能源等設備所使用的蒸汽管道、集箱等的耐熱、耐腐蝕、耐高壓P91鋼管及生產(chǎn)方法，特別是用于58062(TC高溫下、24~30MPa高壓的熱軋無縫鋼管及生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
：由于科技飛速發(fā)展帶來了環(huán)境污染等負面影響，人們已逐漸意識到這一嚴重問題，開始在環(huán)境改善方面投入巨大精力及財力。電力作為人們?nèi)粘Ｉ畋夭豢缮俚哪茉?，同時也是工業(yè)發(fā)展的血液，因此，需求量相當大。目前全世界發(fā)電主要依靠煤，而煤的燃燒會產(chǎn)生大量的C02以及S02等有害氣體，嚴重污染了環(huán)境。因此人們正在努力改善發(fā)電機組的燃煤效率，從而達到減少有害氣體排放的目的。而為了提高燃煤效率，就要求鍋爐提高蒸汽溫度以及蒸汽壓力，普通的鍋爐管則不能適應蒸汽溫度和壓力的提高，需要更耐高溫和壓力的鋼管。P91高壓鍋爐管為ASMESA-335M標準中規(guī)定的牌號，由于含有9%Cr、1%Mo，同時還含有V、Nb等合金強化元素，因此具有耐高溫、耐高壓以及耐腐蝕的優(yōu)良品質(zhì)，能夠在溫度為580~620°C、壓力為2430MPa的環(huán)境下長期工作。目前國內(nèi)鍋爐制造企業(yè)所需耐高溫、高壓的P91主要由國外供貨，但是國外廠家多采用周期軋管等方式，不僅生產(chǎn)效率低，而且軋制比不能保證大于3，對產(chǎn)品質(zhì)量有較大影響，同時供貨期長，且價格昂貴，嚴重制約了我國電力行業(yè)的發(fā)展，從而影響了我國的經(jīng)濟發(fā)展速度；國內(nèi)則采用鍛造鏜孔的方法生產(chǎn)鋼管，雖然能夠保證管坯心部缺陷去除，但是該方法成材率相當?shù)停虼酥贿m合于生產(chǎn)厚壁鋼管，同時由于沒有軋制變形，對管體內(nèi)部缺陷不能消除，鋼管質(zhì)量得不到保證，持久強度往往達不到標準要求，嚴重制約了其發(fā)展。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)中結(jié)構(gòu)上的不足，本發(fā)明的目的是提供一種用于58062(TC高溫下、2430MPa高壓的熱軋無縫鋼管及生產(chǎn)方法，以利于保證成品管滿足相關(guān)標準要求，同時達到較高的高溫持久強度。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是提供一種用于58062(TC高溫下、2430MPa高壓的熱軋無縫鋼管，其中該鋼管的成份按重量％為C0.080.12%、Si0.200.50%、Mn0.300.60%、P0~0.020%，S00.010%、Ni00.40%、Cr8.009.50%、Mo0.851.05%、Cu00.20%、Al0~0.015%、V0.180.25%、Nb0.06~0.10%、N0.0300,070%，余量為Fe。同時還提供一種生產(chǎn)上述熱軋無縫鋼管的生產(chǎn)方法。本發(fā)明效果是通過以上熱軋無縫鋼管以及生產(chǎn)工藝的嚴格控制，最終成品管的性能完全滿足ASMESA-335M標準對拉伸、硬度的要求，也滿足GB5310對沖擊和持久強度的要求，己達到國際領先地位，具體持久強度對比見下表廠家規(guī)格持久強度(外推強度/溫度)內(nèi)插法計算結(jié)果國內(nèi)某私營企業(yè)508*7589.2MPa/600。C國內(nèi)某大型國有企業(yè)160*971.8MPa/625。C國內(nèi)某大型國有企業(yè)251*674MPa/620°C日本住友99MPa/600°C5<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>具體實施方式結(jié)合實施例對本發(fā)明的用于58062(TC高溫下、24~30MPa高壓的熱軋無縫鋼管及生產(chǎn)方法加以說明。用于580620。C高溫下、2430MPa高壓的熱軋無縫鋼管，其特征是該鋼管的成份按重量％為C0.080.12%、Si0.200.50%、Mn0.300.60%、P00.020%，S00.010%、Ni00.40%、Cr8.009.50%、Mo0.851,05%、Cu0~0.20%、Al0~0.015%、V0.180.25%、Nb0.060.10%、N0.0300.070%，余量為Fe。生產(chǎn)用于58062(TC高溫下、2430MPa高壓的熱軋無縫鋼管的生產(chǎn)方法包括有以下步驟①采用優(yōu)質(zhì)廢鋼或返回料和海綿鐵或鐵水按上述配比做煉鋼原料，經(jīng)電弧爐冶煉進行熔化，并進行成分粗調(diào)，；對鋼水進行爐外精煉；通過喂入硅鈣鋇脫氧劑進行脫氧來代替Al絲進行脫氧，以減少了內(nèi)生夾雜物的產(chǎn)生；之后對鋼水進行VD真空處理，VD時間不能少于10min，以保證夾雜物充分上浮，之后喂入CrN和吹N2相結(jié)合的方法對鋼水添加N元素，使N含量在400~600ppm之間，最后吹氬氣進行攪拌；②對VD后的鋼水進行澆鑄，澆鑄前對錠模進行吹氬保護，同時對錠模進行加熱，并嚴格控制澆鑄溫度在15501600'C之間，保證模鑄坯質(zhì)量；當錠模溫度降到40060(TC時起模，對成型的模坯進行1150123(TC的高溫加熱，然后進行鍛造成管坯，嚴格控制始鍛在12001300。C之間，終鍛溫度在80090(TC之間，管坯鍛后立即進行退火，退火溫度U60121(TC，防止管坯開裂；③對鍛造后的管坯切定尺，之后入環(huán)型爐，進行加熱到11001200'C后，對管坯進行穿孔、連軋、定徑變形工序，根據(jù)所述無縫鋼管的鋼種Cr、Mo合金含量高，將始軋溫度控制為1200~1300°C，終軋溫度800900°C;對熱軋后的所述無縫鋼管進行正火及回火的熱處理，正火溫度為10401080°C，回火溫度為770~790°C，根據(jù)所述無縫鋼管的壁厚不同，調(diào)整保溫時間；對熱處理后的所述無縫鋼管進行探傷，修磨為成品管。本發(fā)明的用于58062(TC高溫下、24~30MPa高壓的熱軋無縫鋼管及生產(chǎn)方法控制是基于如下的分析①化學成分配比過低的C含量使得高溫強度降低，但C含量過高，則可焊性降低，同時降低高溫塑性。采用電爐冶煉，電極增碳和鋼包增碳嚴重，VOD能夠很有效的降低C含量，但是又會引起0含量的增加，因此C含量難以控制。通過控制廢鋼的C含量以及增加鐵水的配比，從電爐冶煉開始降碳，從而有效地控制了碳含量，最終使成品管的C含量在0.10%左右。V、Nb的加入形成了細小的碳化物，起到了沉淀強化的作用，但是過多的V會引起持久強度的降低。因此我公司將V控制在0.20%左右，Nb為0.07%。S和S化物在晶界偏析，削弱晶界，形成孔洞，從而引起晶界脆化和蠕變脆化，因此要嚴格控制，我公司生產(chǎn)的P91將S含量控制在0.004%以下，個別能達到0.001%。P在鋼中的存在能夠增加鋼的脆性，同時造成合金元素嚴重偏析，因此要嚴格控制P的含量，將P含量控制在0.015%以下。而過高的A1含量，將會削弱其它元素所起的作用，同時也強7烈降低鋼的持久性能，因此將Al含量控制在0.010%以下。N與鋼中的Nb和V形成MX型金屬間化合物，對強度有明顯影響，因此將N含量暫時控制在400ppm左右。Cr的加入能夠顯著提高鋼的抗氧化性能，同時在鋼中以Cr3(C、N)或Cr23C6的形式存在，大大提高了鋼的強度尤其是持久強度。但是過高含量的Cr不僅增加成本，而且使鋼容易產(chǎn)生能導致鋼的持久性能急劇下降的S相，因此將Cr的含量控制在8.2%左右。Si作為強的脫氧劑，鋼中的含量不能太少，同時Si提高鋼的高溫強度，但當Si含量高時，容易引起鋼中碳的石墨化，因此將鋼中的Si控制在0.30%左右。Mn具有脫氧的作用，提高鋼的純凈度，并且提高鋼的塑性，但含量過高時，則增加鋼種夾雜物的含量，因此將Mn的含量控制在0.40~0.50%之間。控制始鍛和終鍛溫度，鍛后立即進行退火，防止管坯開裂。②軋管工藝鋼管采用限動芯棒連軋管機組MPM、三輥式高精度軋管機組PQF以及三棍斜軋機組ASSEL等三個不同機組進行軋制。管坯切定尺后，進入環(huán)型爐進行加熱到1100120(TC后，對管坯進行穿孔、連軋、定徑等變形工序，根據(jù)該鋼種含Cr、Mo等合金高的特點，通過試驗研究，將始軋溫度控制為1200~1300°C，終軋溫度800900°C，同時通過三道變形過程，保證了鋼管軋制比大于3，消除了鋼管內(nèi)部的缺陷。最終外徑偏差控制在0%~+1.2%，壁厚偏差控制在0%~+15%的范圍之內(nèi)。③熱處理及鋼管加工工藝對熱軋后的P91進行正火及回火的熱處理工藝，正火溫度為10401080°C，回火溫度為770~790°C，根據(jù)壁厚大小適當延長保溫時間。熱處理后的鋼管進行探傷，并對內(nèi)外表面進行修磨，修磨后的鋼管外徑偏差在±0.75%，壁厚偏差在-10%~+12.5%的范圍之內(nèi)。熱處理后P91的具體性能如下:<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>實施例1:用于58062(TC高溫下、2430MPa高壓的熱軋無縫鋼管的化學成分為(wt%)C:0.10%、Si:0.330/0、Mn:0.450/o、P:0.009%、S:0.003%、Ni:0.08%、Cr:8.28%、Mo:0.91%、Cu:0.08%、Al:0.011%、V:0.20、Nb:0.08%、Ti:<0.010%、N:0.0471%,余量為Fe。實施例2:電爐配料比例鐵水45t;管頭45t;底灰2噸。電爐出鋼要求C《0.06%、P《0.005%，出鋼前加入2袋脫S劑，用0.5噸硅鈣鋇脫氧劑進行脫氧，加1噸鉬鐵、O.l噸石灰。保證出鋼溫度1680~1690°C。鋼包精煉分批加入微碳Cr鐵，到目標值后調(diào)整Mo、V、Nb、Si等合金元素合格。VD:VD高真空時間必須確?！?0分鐘，之后喂入Ca-Si絲及CrN包芯線，然后改吹N2約20min。模鑄對VD后的鋼水進行澆鑄，澆鑄前對錠模進行吹氬保護，同時對錠模進行加熱，并嚴格控制澆鑄溫度，保證模鑄坯質(zhì)量。當模子溫度降到50(TC時起模，對成型的模坯進行1200'C的高溫加熱，然后進行鍛造，嚴格控制始鍛和終鍛溫度，鍛后立即進行退火，防止管坯開裂。實施例3:鋼管采用三輥式高精度軋管機組PQF進行軋制。管坯切定尺后，進入環(huán)型爐進行加熱到115(TC后，溫度過高或過低都會使管坯的塑性變差，容易造成鋼管表面質(zhì)量缺陷，之后對管坯進行穿孔、連軋、定徑等變形工序，根據(jù)該鋼種含Cr、Mo等合金高的特點，通過試驗研究，將始軋溫度控制為小于1300°C，終軋溫度大于800°C。最終外徑偏差控制在+0.91%左右，壁厚偏差控制在+10%左右。實施例4:在輥底式保護氣氛爐下對熱軋后的用于58062(TC高溫下、2430MPa高壓的無縫鋼管進行正火及回火的熱處理，正火溫度為105(TC，回火溫度為78(TC。熱處理后的鋼管進行探傷，并對內(nèi)外表面進行修磨，修磨后的鋼管外徑偏差為0°/。，壁厚偏差在+2.5。/。。實施例5:成品管在590。C下的持久強度為112MPa，620。C下的持久強度為81.4MPa，均不小于GB5310對10Cr9MolVNbN的要求(590。C標準要求112MPa，620。C標準要求為74MPa)。10權(quán)利要求1、一種用于580～620℃高溫下、24～30MPa高壓的熱軋無縫鋼管，其特征是該鋼管的成份按重量％為C0.08～0.12％、Si0.20～0.50％、Mn0.30～0.60％、P0～0.020％，S0～0.010％、Ni0～0.40％、Cr8.00～9.50％、Mo0.85～1.05％、Cu0～0.20％、Al0～0.015％、V0.18～0.25％、Nb0.06～0.10％、N0.030～0.070％，余量為Fe。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱軋無縫鋼管，其特征是該鋼管常溫下的拉伸及硬度完全滿足標準要求，沖擊值達到295J，同時在590。C和620°C的外推高溫持久強度分別為112.0MPa和81.4MPa，均滿足標準推薦值。3、一種生產(chǎn)上述熱軋無縫鋼管的生產(chǎn)方法，該方法包括有以下步驟①采用優(yōu)質(zhì)廢鋼或返回料和海綿鐵或鐵水按上述配比做煉鋼原料，經(jīng)電弧爐冶煉進行熔化，并進行成分粗調(diào)；對鋼水進行爐外精煉；通過喂入硅鈣鋇脫氧劑進行脫氧來代替Al絲進行脫氧，以減少鋼水內(nèi)生夾雜物的產(chǎn)生；之后對鋼水進行VD真空處理，VD時間不能少于10min，以保證夾雜物充分上浮，之后喂入CrN和吹N2相結(jié)合的方法對鋼水添加N元素，使N含量在400~600ppm之間，最后吹氬氣進行攪拌；②對VD后的鋼水進行澆鑄，澆鑄前對錠模進行吹氬保護，同時對錠模進行加熱，并嚴格控制澆鑄溫度在15501600'C之間，保證模鑄坯質(zhì)量；當錠模溫度降到40060(TC時起模，對成型的模坯進行1150123(TC的高溫加熱，然后進行鍛造成管坯，嚴格控制始鍛溫度在1200130(TC之間，終鍛溫度在80090(TC之間，管坯鍛后立即進行退火，退火溫度在1160121.0°C，防止管坯開裂；③對鍛造后的管坯切定尺，之后入環(huán)型爐，進行加熱到1100~1200'C后，對管坯進行穿孔、連軋、定徑變形工序，根據(jù)所述無縫鋼管的鋼種Cr、Mo合金含量高，將始軋溫度控制為1200~1300°C，終軋溫度800~900°C;對熱軋后的所述無縫鋼管進行正火及回火的熱處理，正火溫度為1040~1080°C，回火溫度為770~790°C，根據(jù)所述無縫鋼管的壁厚不同，調(diào)整保溫時間；對熱處理后的所述無縫鋼管進行探傷，修磨為成品管。全文摘要本發(fā)明提供一種用于580～620℃高溫下、24～30MPa高壓的熱軋無縫鋼管，該鋼管的成份按重量％為C0.08～0.12％、Si0.20～0.50％、Mn0.30～0.60％、P0～0.020％，S0～0.010％、Ni0～0.40％、Cr8.00～9.50％、Mo0.85～1.05％、Cu0～0.20％、Al0～0.015％、V0.18～0.25％、Nb0.06～0.10％、N0.030～0.070％，余量為Fe。同時還提供一種生產(chǎn)上述熱軋無縫鋼管的生產(chǎn)方法。本發(fā)明效果是該鋼管的性能完全滿足ASMESA-335M標準對拉伸、硬度的要求，也滿足GB5310對沖擊和持久強度的要求，該鋼管具有良好的高溫性能，適合用于高溫、高壓、腐蝕的環(huán)境的蒸汽管道、聯(lián)箱等高溫承壓部件，可在590℃下的持久強度為112MPa，620℃下的持久強度為81.4MPa。文檔編號C22C38/48GK101660098SQ20091007044公開日2010年3月3日申請日期2009年9月16日優(yōu)先權(quán)日2009年9月16日發(fā)明者彪何,劉永利,吳國強,姚家華,尹溪泉,張俊萍,張寶惠,王國亮,肖功業(yè),趙慶權(quán),陳洪琪申請人:天津鋼管集團股份有限公司