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電站鍋爐用TP347H不銹鋼無縫管
日期：2024-10-23 07:26
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摘要：
電站鍋爐用TP347H不銹鋼無縫管
摘要：太鋼采用鐵水預(yù)處理+30t電弧爐熔化合金鋼水-75 t K—OBM-S吹煉-VOD處理-LF精煉-5．6 t鑄錠開坯(或220 mm ×220 mm鑄坯)-Φ100 mm管坯穿孔一冷軋(冷拔)流程 生產(chǎn)了Φ38 mm ×6．6 mm TF347H(1Crl9Nil1Nb)鋼無縫管。結(jié)果表明，通過控制[O]≤30×10～、[H]≤3×10～、As≤0．003 0％ 、Pb、Sn、Sb、Bi分別≤0．001 0％ 以及鋼中C含量0．06％ ～0．08％ 、Nb含量0．6％ ～0．8％ ，鋼管具有優(yōu)良的冷、熱加工性能，其各項(xiàng)性能均滿足ASME和GB標(biāo)準(zhǔn)的使用要求。
1 生產(chǎn)工藝開發(fā)
超(超)臨界電站鍋爐中過熱器和再熱器實(shí)際使用壓力在25．4—30．0 MPa，使用溫度是540—605℃ 和569—605℃ 。超(超)臨界電站鍋爐用不銹鋼TP347H(1Crl9Nil1Nb)中的Nb作為合金元素加人到鋼中，與c生成的碳化物可產(chǎn)生沉淀硬化彌散作用。
1．1 生產(chǎn)工藝流程及主要技術(shù)參數(shù)
太鋼生產(chǎn)1Crl9Nil 1 Nb不銹鋼無縫鋼管的工藝流程為：預(yù)處理鐵水+電弧爐(表1)熔化合金液-75tK—OBM—S冶煉(表2)-VOD處理60 min(66．7Pa) LF-模注5．6 t方錠 紅送開坯、軋制-穿孔L-連鑄220 mm x 220 mm--↑-冷軋(拔)-熱處理。
1．2 生產(chǎn)過程中采取的主要工藝措施
(1)1Crl9Nil1Nb化學(xué)成分內(nèi)控范圍見表3。
選用合適的K—OBM—S冶煉不銹鋼數(shù)學(xué)模型進(jìn)行主成分控制，碳含量模型計(jì)算結(jié)果與實(shí)際冶煉結(jié)果的**誤差，滿足誤差范圍(±0．03％)的命中率為95．6％ ，鉻含量滿足誤差范圍(±0．03％)的命中率為85．2％。
(2)VOD精煉時(shí)按照“VOD高碳區(qū)高真空度脫氮工藝模型”冶煉，要求VOD真空度~<300 Pa下保持10 min以上，使鋼中N、H含量分別控制在150X10 和3X10以下。
(3)原料采用預(yù)處理鐵水(P≤0．010％)和熔融合金(Pb、Sn、Sb、As、Bi各≤30 X 10～，五害元素總量≤120×10)進(jìn)行冶煉，精煉過程采用Si—Al復(fù)合脫氧，LF深脫氧技術(shù)、深脫硫技術(shù)和鈣處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了潔凈鋼的生產(chǎn)和對(duì)夾雜物形態(tài)的控制。
(4)鋼錠開坯和連鑄坯均熱溫度限定在1260—1280℃之間，時(shí)間I>3 h，以保證直接由熔體大量生成的NbN和結(jié)晶過程中形成的Nb(CN)和NbC充分溶解。開坯和軋制時(shí)，采用大壓縮比(單道次變形量>-30％)進(jìn)行開坯。圓坯穿孔時(shí)，開軋溫度控制在1120—1150℃。
(5)荒管進(jìn)行軟化處理和酸洗檢驗(yàn)，并及時(shí)**表面缺陷，初始道次間的變形量控制在55％
以上。
(6)成品熱處理溫度≥1150℃，以保證成品鋼管具有高的持久強(qiáng)度和蠕變極限。
2 實(shí)物質(zhì)量和性能
2．1 鋼廠檢驗(yàn)結(jié)果
對(duì)試制 38 mm×6．6 mm 1Crl9Nil1Nb鋼管化學(xué)成分進(jìn)行分析，各元素含量控制在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)(表3)。
顯微特征符合ASME SA一213M、CB5310，檢驗(yàn)后A、B、c、D類非金屬夾雜物<1級(jí)，晶粒度控制在4—6級(jí)。As≤0．003 0％ ，Pb、Sn、Sb、Bi單一元素均≤ 0．00l0％按ASME SA一213M標(biāo)準(zhǔn)要求檢驗(yàn)，鋼管的常溫力學(xué)性能、工藝性能和耐晶間腐蝕性能，一次檢驗(yàn)合格率100％。室溫力學(xué)性能和硬度測(cè)試結(jié)果見表4。
2．2 用戶檢驗(yàn)結(jié)果
開發(fā)的1 Crl9Ni11 Nb不銹鋼無縫鋼管管坯及鋼管，已經(jīng)全部送往哈爾濱鍋爐廠和東方鍋爐廠材料研究所進(jìn)行性能評(píng)定，分別按照ASME SA一213M、GB／T53l0—1995和各鍋爐廠各自企業(yè)的材料采購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)要求，分別進(jìn)行表面質(zhì)量、幾何尺寸、化學(xué)成分、高低倍組織、晶粒度、夾雜物、室溫力學(xué)性能、壓扁實(shí)驗(yàn)、擴(kuò)口實(shí)驗(yàn)、硬度實(shí)驗(yàn)、晶間腐蝕性能等項(xiàng)目的測(cè)試，經(jīng)測(cè)試各項(xiàng)性能均能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，產(chǎn)品應(yīng)用于哈爾濱鍋爐廠和東方鍋爐廠制造的電站鍋爐上。目前，太鋼已經(jīng)批量生產(chǎn)lCrl9Nil1Nb不銹鋼管，其銷售量已超過1000t。
３ 結(jié)論
根據(jù)TP347H(1Crl9Nil1Nb)不銹鋼在電站鍋爐使用環(huán)境中的特點(diǎn)，通過合理的成分設(shè)計(jì)，選擇恰當(dāng)?shù)腘b含量和C／N比，選擇并優(yōu)化試制過程中的冶煉工藝、連鑄工藝、軋制工藝和熱處理工藝，成功開發(fā)了1Crl9Nil1Nb(TP347H)不銹鋼無縫鋼管。該鋼管成分組織均勻，冷、熱加工性能良好，其綜合性能完全能夠滿足超(超)臨界電站鍋爐用鋼的技術(shù)要求。
1 生產(chǎn)工藝開發(fā)
超(超)臨界電站鍋爐中過熱器和再熱器實(shí)際使用壓力在25．4—30．0 MPa，使用溫度是540—605℃ 和569—605℃ 。超(超)臨界電站鍋爐用不銹鋼TP347H(1Crl9Nil1Nb)中的Nb作為合金元素加人到鋼中，與c生成的碳化物可產(chǎn)生沉淀硬化彌散作用。
1．1 生產(chǎn)工藝流程及主要技術(shù)參數(shù)
太鋼生產(chǎn)1Crl9Nil 1 Nb不銹鋼無縫鋼管的工藝流程為：預(yù)處理鐵水+電弧爐(表1)熔化合金液-75tK—OBM—S冶煉(表2)-VOD處理60 min(66．7Pa) LF-模注5．6 t方錠 紅送開坯、軋制-穿孔L-連鑄220 mm x 220 mm--↑-冷軋(拔)-熱處理。
1．2 生產(chǎn)過程中采取的主要工藝措施
(1)1Crl9Nil1Nb化學(xué)成分內(nèi)控范圍見表3。
選用合適的K—OBM—S冶煉不銹鋼數(shù)學(xué)模型進(jìn)行主成分控制，碳含量模型計(jì)算結(jié)果與實(shí)際冶煉結(jié)果的**誤差，滿足誤差范圍(±0．03％)的命中率為95．6％ ，鉻含量滿足誤差范圍(±0．03％)的命中率為85．2％。
(2)VOD精煉時(shí)按照“VOD高碳區(qū)高真空度脫氮工藝模型”冶煉，要求VOD真空度~<300 Pa下保持10 min以上，使鋼中N、H含量分別控制在150X10 和3X10以下。
(3)原料采用預(yù)處理鐵水(P≤0．010％)和熔融合金(Pb、Sn、Sb、As、Bi各≤30 X 10～，五害元素總量≤120×10)進(jìn)行冶煉，精煉過程采用Si—Al復(fù)合脫氧，LF深脫氧技術(shù)、深脫硫技術(shù)和鈣處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了潔凈鋼的生產(chǎn)和對(duì)夾雜物形態(tài)的控制。
(4)鋼錠開坯和連鑄坯均熱溫度限定在1260—1280℃之間，時(shí)間I>3 h，以保證直接由熔體大量生成的NbN和結(jié)晶過程中形成的Nb(CN)和NbC充分溶解。開坯和軋制時(shí)，采用大壓縮比(單道次變形量>-30％)進(jìn)行開坯。圓坯穿孔時(shí)，開軋溫度控制在1120—1150℃。
(5)荒管進(jìn)行軟化處理和酸洗檢驗(yàn)，并及時(shí)**表面缺陷，初始道次間的變形量控制在55％
以上。
(6)成品熱處理溫度≥1150℃，以保證成品鋼管具有高的持久強(qiáng)度和蠕變極限。
2 實(shí)物質(zhì)量和性能
2．1 鋼廠檢驗(yàn)結(jié)果
對(duì)試制 38 mm×6．6 mm 1Crl9Nil1Nb鋼管化學(xué)成分進(jìn)行分析，各元素含量控制在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)(表3)。
顯微特征符合ASME SA一213M、CB5310，檢驗(yàn)后A、B、c、D類非金屬夾雜物<1級(jí)，晶粒度控制在4—6級(jí)。As≤0．003 0％ ，Pb、Sn、Sb、Bi單一元素均≤ 0．00l0％按ASME SA一213M標(biāo)準(zhǔn)要求檢驗(yàn)，鋼管的常溫力學(xué)性能、工藝性能和耐晶間腐蝕性能，一次檢驗(yàn)合格率100％。室溫力學(xué)性能和硬度測(cè)試結(jié)果見表4。
2．2 用戶檢驗(yàn)結(jié)果
開發(fā)的1 Crl9Ni11 Nb不銹鋼無縫鋼管管坯及鋼管，已經(jīng)全部送往哈爾濱鍋爐廠和東方鍋爐廠材料研究所進(jìn)行性能評(píng)定，分別按照ASME SA一213M、GB／T53l0—1995和各鍋爐廠各自企業(yè)的材料采購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)要求，分別進(jìn)行表面質(zhì)量、幾何尺寸、化學(xué)成分、高低倍組織、晶粒度、夾雜物、室溫力學(xué)性能、壓扁實(shí)驗(yàn)、擴(kuò)口實(shí)驗(yàn)、硬度實(shí)驗(yàn)、晶間腐蝕性能等項(xiàng)目的測(cè)試，經(jīng)測(cè)試各項(xiàng)性能均能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，產(chǎn)品應(yīng)用于哈爾濱鍋爐廠和東方鍋爐廠制造的電站鍋爐上。目前，太鋼已經(jīng)批量生產(chǎn)lCrl9Nil1Nb不銹鋼管，其銷售量已超過1000t。
３ 結(jié)論
根據(jù)TP347H(1Crl9Nil1Nb)不銹鋼在電站鍋爐使用環(huán)境中的特點(diǎn)，通過合理的成分設(shè)計(jì)，選擇恰當(dāng)?shù)腘b含量和C／N比，選擇并優(yōu)化試制過程中的冶煉工藝、連鑄工藝、軋制工藝和熱處理工藝，成功開發(fā)了1Crl9Nil1Nb(TP347H)不銹鋼無縫鋼管。該鋼管成分組織均勻，冷、熱加工性能良好，其綜合性能完全能夠滿足超(超)臨界電站鍋爐用鋼的技術(shù)要求。
