一種耐熱鋼管材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種耐熱鋼管材料及其制備方法，其化學成分的質(zhì)量百分比為：C0.06-0.12、Cr9.5-12.5、Mn0.4-0.8、Si0.15-0.25、Ni1.6-2.8、W0.7-1.3、Co0.5-1.0、Nb0.4-0.8、Mo0.3-0.5、Ag0.15-0.25、Pd0.1-0.2、N0.05-0.08、Er0.03-0.06、Lu0.02-0.04、P≤0.02、S≤0.01，余量為Fe。本發(fā)明制得的鋼管材料綜合性能優(yōu)異，耐熱性好，高溫強度高，熱穩(wěn)定性好，沖擊韌性好，高抗蠕變斷裂，且具有良好的焊接性和加工成型性，同時生產(chǎn)工藝簡單易操作，成本低，經(jīng)濟效益好，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說明】一種耐熱鋼管材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種耐熱鋼管材料及其制備方法，屬于冶金材料領域。
【背景技術】
[0002]無縫鋼管是一種具有中空截面、周邊沒有接縫的圓形，方形，矩形鋼材。無縫鋼管是用鋼錠或?qū)嵭墓芘鹘?jīng)穿孔制成毛管，然后經(jīng)熱軋、冷軋或冷撥制成。無縫鋼管具有中空截面，大量用作輸送流體的管道，鋼管與圓鋼等實心鋼材相比，在抗彎抗扭強度相同時，重量較輕，是一種經(jīng)濟截面鋼材，廣泛用于制造結(jié)構(gòu)件和機械零件。目前超臨界、超超臨界火電機組鍋爐集箱、蒸汽管道等管件首選用鋼，然而現(xiàn)有鋼管材料的耐熱性嚴重限制火電機組蒸汽參數(shù)的提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種耐熱性能優(yōu)異的鋼管材料及其制備方法。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下:
一種耐熱鋼管材料，其化學成分的質(zhì)量百分比為:C 0.06-0.12、Cr 9.5-12.5、Mn0.4-0.8,Si 0.15-0.25,Ni 1.6-2.8、W 0.7-1.3,Co 0.5-1.0,Nb 0.4-0.8,Mo 0.3-0.5,Ag0.15-0.25,Pd 0.1-0.2、N 0.05-0.08,Er 0.03-0.06,Lu 0.02-0.04,P ( 0.02,S ( 0.01，
余量為Fe。
[0005]一種耐熱鋼管材料的制備方法，包括以下步驟:
(O按化學成分要求將配好的爐料加入電弧爐中熔煉，熔煉溫度為1530-1560°c，待爐料熔清80%以上，調(diào)整鋼水溫度至1550-1580°C，加入15_20kg/t鋼的造渣劑，保溫35-40min，扒渣，然后調(diào)整溫度至1570-1610°C，加入適量的鈦鐵和錳硅脫氧20_30min，取樣分析并調(diào)整成分，當鋼水溫度達到1620-1640°C即可出鋼，在出爐2-3min前往鋼水中插入1-1.5kg/t鋼的鋁餅進行終脫氧；
(2)鋼水在鋼水包內(nèi)鎮(zhèn)靜3-5min后澆注，澆注溫度為1525-1545°C，并連鑄成圓坯，將制得的圓坯加熱至1240-1270°C，利用穿孔機對鋼管坯穿孔，將得到的鋼管坯以150-200 V /h 升溫至 320-360 °C，保溫 5_8h，再以 140-180 V /h 升溫至 650-690 °C，保溫3-4h，再以80-120 V /h升溫至850-880 °C，保溫l_2h，然后以100-150 V /h降溫至640-6800C，保溫 3-4h，再以 120_160°C /h 降溫至 420_460°C，保溫 4_6h，然后以 100_150°C /h 升溫至 720-750 °C,保溫 2-3h，再以 150-200 V /h 降溫至 340-380 °C，保溫 5_8h，再以80-120 °C /h降溫至180-240°C，保溫8-12h，空冷至室溫，酸洗后熱軋壁厚至所需規(guī)格，開軋溫度為1120-1160°C，終軋溫度為905-925°C，然后張力減徑，張力減徑的溫度為915-935 0C ；
(3)將上述制得的管材進行熱處理:以140-180°C/h升溫至280-320°C，保溫4_8h，再以 80-120 V /h 升溫至 420-460 V，保溫 3_6h，再以 100-150 V /h 升溫至 660-720 V，保溫2-3h，然后以150-200°C /h降溫至320-360°C，保溫3_6h，然后以100_150°C /h升溫至580-620°C，保溫2-4h，再以80_12(TC /h升溫至790-820°C，保溫l_2h，強風風冷至350-380°C，保溫3-6h，然后放入0_5°C冰鹽水中冷卻至50°C以下，取出管材以85-95°C /h升溫至170-190°C，保溫1-2h，再以40-50°C /h降溫至80_90°C，保溫2_3h，空冷至室溫后以90-1IO0C /h 升溫至 200-220°C，保溫 l_2h，再以 50_60°C /h 降溫至 95_105°C，保溫 2_3h，空冷至室溫；
(4)將上述熱處理后的管材經(jīng)矯直、探傷、噴標識、包裝等后序工藝，即得成品。
[0006]所述的造渣劑的制備方法如下:a、取以下重量份的原料:石灰石15-20、白云石
5-10、高嶺土 10-15、鉀長石5-10、菱鎂石4-8、鐵礦渣8-12、莫來砂3_6 ;b、取菱鎂石、硅灰石和招帆土混合均勻，濕法球磨12_24h,烘干,850-880 °C煅燒30-40min,冷卻至室溫，再放入濃度為15-20%的鹽酸溶液中浸泡l_2h，過濾，濾渣用蒸餾水洗滌至中性，烘干，1220-1240°C煅燒l_2h，水淬，濕法球磨12_24h，過100-150目篩，烘干即得。
[0007]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明通過優(yōu)化鋼的成分，添加適量的Co、W、Ag、Pd等元素以及微量的Er、Lu稀土元素，并通過科學合理的冶煉工藝和獨特的熱處理工藝，顯著提高了鋼在高溫下的強度、抗蠕變斷裂等力學性能。本發(fā)明制得的鋼管材料綜合性能優(yōu)異，耐熱性好，高溫強度高，熱穩(wěn)定性好,沖擊韌性好,高抗蠕變斷裂,且具有良好的焊接性和加工成型性，同時生產(chǎn)工藝簡單易操作，成本低，經(jīng)濟效益好，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實施方式】
[0008](I)按化學成分滿足如下質(zhì)量百分比為:C 0.06-0.12,Cr 9.5-12.5,Mn 0.4-0.8、Si 0.15-0.25, Ni 1.6-2.8、W 0.7-1.3, Co 0.5-1.0, Nb 0.4-0.8, Mo 0.3-0.5, Ag0.15-0.25,Pd 0.1-0.2、N 0.05-0.08,Er 0.03-0.06,Lu 0.02-0.04,P ( 0.02,S ( 0.01，余量為Fe進行配料；將配好的爐料加入電弧爐中熔煉，熔煉溫度為1545°C，待爐料熔清80%以上，調(diào)整鋼水溫度至1570°C，加入17kg/t鋼的造渣劑，保溫40min，扒渣，然后調(diào)整溫度至1590°C，加入適量的鈦鐵和錳硅脫氧25min，取樣分析并調(diào)整成分，當鋼水溫度達到1630°C即可出鋼，在出爐2min前往鋼水中插入1.2kg/t鋼的鋁餅進行終脫氧；
(2)鋼水在鋼水包內(nèi)鎮(zhèn)靜4min后澆注，澆注溫度為1530°C，并連鑄成圓坯，將制得的圓坯加熱至1250°C，利用穿孔機對鋼管坯穿孔，將得到的鋼管坯以180°C /h升溫至340°C，保溫6h，再以160°C /h升溫至670°C，保溫3h，再以100°C /h升溫至860°C，保溫lh，然后以1500C /h降溫至650°C，保溫3h，再以140°C /h降溫至430°C，保溫5h，然后以120°C /h升溫至740°C，保溫2h，再以180°C /h降溫至360°C，保溫6h，再以100°C /h降溫至220°C，保溫10h，空冷至室溫，酸洗后熱軋壁厚至所需規(guī)格，開軋溫度為1140°C，終軋溫度為915°C，然后張力減徑，張力減徑的溫度為930°C ；
(3)將上述制得的管材進行熱處理:以160°C/h升溫至320°C，保溫6h，再以100°C /h升溫至440 V，保溫4h，再以120°C /h升溫至680°C，保溫3h，然后以180°C /h降溫至340°C，保溫4h，然后以120°C /h升溫至610°C，保溫3h，再以100°C /h升溫至810°C，保溫lh，強風風冷至360°C，保溫4h，然后放入1°C冰鹽水中冷卻至50°C以下，取出管材以90°C /h升溫至180°C，保溫lh，再以45°C /h降溫至90°C，保溫2h，空冷至室溫后以100°C /h升溫至210°C，保溫lh，再以55°C /h降溫至105°C，保溫2h，空冷至室溫；
(4)將上述熱處理后的管材經(jīng)矯直、探傷、噴標識、包裝等后序工藝，即得成品。
[0009]所述的造渣劑的制備方法如下:a、取以下重量(kg)的原料:石灰石15、白云石10、高嶺土 10、鉀長石8、菱鎂石6、鐵礦渣10、莫來砂4 ;b、取菱鎂石、硅灰石和鋁礬土混合均勻，濕法球磨24h，烘干，860°C煅燒35min，冷卻至室溫，再放入濃度為15%的鹽酸溶液中浸泡2h，過濾，濾渣用蒸餾水洗滌至中性，烘干，1230°C煅燒lh，水淬，濕法球磨24h，過100目篩，烘干即得。
[0010]經(jīng)檢驗，成品化學成分為:C0.087, Cr IL 25、Mn 0.63、Si 0.196、Ni 2.47,W 1.12、Co 0.86%、Nb 0.66%、Mo 0.48%、Ag 0.19%、Pd 0.14%、N 0.069%、Er 0.051%、Lu
0.036%,P 0.011%,S 0.0085%，余量為Fe ;高溫短時力學性能(600°C )為:抗拉強度432Mpa，屈服強度384Mpa，伸長 率31.6%。
【權(quán)利要求】
1.一種耐熱鋼管材料，其特征在于，其化學成分的質(zhì)量百分比為:c 0.06-0.12、Cr9.5-12.5、Mn 0.4-0.8、Si 0.15-0.25、Ni 1.6-2.8、W 0.7-1.3、Co 0.5-1.0、Nb 0.4-0.8、Mo 0.3-0.5、Ag 0.15-0.25、Pd 0.1-0.2、N 0.05-0.08、Er 0.03-0.06、Lu 0.02-0.04、P≤0.02、S≤0.01，余量為Fe。
2.如權(quán)利要求1所述的耐熱鋼管材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟: 按化學成分要求將配好的爐料加入電弧爐中熔煉，熔煉溫度為1530-1560°C，待爐料熔清80%以上，調(diào)整鋼水溫度至1550-1580°C，加入15_20kg/t鋼的造渣劑，保溫35_40min，扒渣，然后調(diào)整溫度至1570-1610°C，加入適量的鈦鐵和錳硅脫氧20-30min，取樣分析并調(diào)整成分，當鋼水溫度達到1620-1640°C即可出鋼，在出爐2-3min前往鋼水中插入1-1.5kg/t鋼的鋁餅進行終脫氧； 鋼水在鋼水包內(nèi)鎮(zhèn)靜3-5min后澆注，澆注溫度為1525_1545°C，并連鑄成圓坯，將制得的圓坯加熱至1240-1270°C，利用穿孔機對鋼管坯穿孔，將得到的鋼管坯以150-200°C /h升溫至320-360°C，保溫5-8h，再以140_180°C /h升溫至650_690°C，保溫3_4h，再以80-120 0C /h 升溫至 850-880°C，保溫 l_2h，然后以 100-150°C /h 降溫至 640_680°C，保溫3-4h，再以120-160°C /h降溫至420-460°C，保溫4-6h，然后以100_150°C /h升溫至720-750°C，保溫 2-3h，再以 150-200°C /h 降溫至 340_380°C，保溫 5_8h，再以 80_120°C /h降溫至180-240°C，保溫8-12h，空冷至室溫，酸洗后熱軋壁厚至所需規(guī)格，開軋溫度為1120-1160°C，終軋溫度為905-925°C，然后張力減徑，張力減徑的溫度為915_935°C ； 將上述制得的管材進行熱處理:以140-180°C /h升溫至280-320°C，保溫4_8h，再以 80-120 V /h 升溫至 420-460 V，保溫 3_6h，再以 100-150 V /h 升溫至 660-720 V，保溫2-3h，然后以150-200°C /h降溫至320-360°C，保溫3_6h，然后以100_150°C /h升溫至580-620°C，保溫2-4h，再以80-120°C /h升溫至790-820°C，保溫l_2h，強風風冷至350-380°C，保溫3-6h，然后放入0_5°C冰鹽水中冷卻至50°C以下，取出管材以85-95°C /h升溫至170-190°C，保溫1-2h，再以40-50°C /h降溫至80_90°C，保溫2_3h，空冷至室溫后以90-1IO0C /h 升溫至 200-220°C，保溫 l_2h，再以 50_60°C /h 降溫至 95_105°C，保溫 2_3h，空冷至室溫； 將上述熱處理后的管材經(jīng)矯直、探傷、噴標識、包裝等后序工藝，即得成品。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐熱鋼管材料的制備方法，其特征在于，所述的造渣劑的制備方法如下:a、取以下重量份的原料:石灰石15-20、白云石5-10、高嶺土 10-15、鉀長石5-10、菱鎂石4-8、鐵礦渣8-12、莫來砂3-6 ;b、取菱鎂石、硅灰石和鋁礬土混合均勻，濕法球磨12-24h，烘干，850-880°C煅燒30_40min，冷卻至室溫，再放入濃度為15-20%的鹽酸溶液中浸泡l_2h，過濾，濾渣用蒸餾水洗滌至中性，烘干，1220-1240°C煅燒l_2h，水淬，濕法球磨12-24h，過100-150目篩，烘干即得。
【文檔編號】C22C33/04GK103741058SQ201310715351
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月23日
【發(fā)明者】王德志, 王宗義, 朱先玉, 王德泉, 盧秉林 申請人:馬鞍山市盈天鋼業(yè)有限公司