專利名稱：P91 鋼連鑄圓管坯及其生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體而言涉及連鑄圓管坯的生產(chǎn)工藝及采用該工藝生產(chǎn)的P91鋼圓管坯。
背景技術(shù)：
T91/P91是一種馬氏體耐熱鋼，在20世紀(jì)70年代由美國研究成功，1984年，ASME 和ASTM分別將T91/P91列入SA 213/SA 3；35和A 213/A 335標(biāo)準(zhǔn)中。此后，P91鋼管被廣泛用于大容量火力發(fā)電機(jī)組以取代原用的厚壁P22鋼管，近年來發(fā)展的超臨界和超超臨界火電機(jī)組，P91鋼管更作為一個(gè)首選的主蒸汽管道熱段及其相應(yīng)的高溫聯(lián)箱用鋼，P91鋼管的使用對(duì)提高鍋爐參數(shù)和熱效率起到了重要的作用。我國高壓鍋爐管標(biāo)準(zhǔn)GB5310-2008已將該鋼種納入其中，牌號(hào)為10Cr9MolVNbN。由于P91鋼合金元素種類較多、含量較高，鋼液連鑄時(shí)傳熱較慢，鑄坯易產(chǎn)生中心裂紋等缺陷；連鑄坯直接軋制鋼管時(shí)變形抗力大，中心裂紋不能焊合會(huì)形成鋼管內(nèi)折。申請(qǐng)?zhí)枮?01010565121. 2的中國專利公開了一種P91鋼圓坯連鑄方法，電爐冶煉鋼水經(jīng)LF爐精煉再VD真空處理后進(jìn)行連鑄，根據(jù)鋼水過熱度控制拉速和二冷比水量，但該方法生產(chǎn)直徑500mm以上的P91連鑄坯難度較大。申請(qǐng)?zhí)枮?007101；34919. X的中國專利公開了一種在R12 1 的弧形連鑄機(jī)上生產(chǎn)特大規(guī)格圓坯的連鑄工藝，通過加大拉矯輥輥徑、提高減速機(jī)的電機(jī)級(jí)數(shù)，以克服連鑄機(jī)弧形半徑較小、矯直點(diǎn)較少的不足，根據(jù)鋼水過熱度控制拉速和二冷比水量，使用結(jié)晶器電磁攪拌，生產(chǎn)直徑500 700mm的特大規(guī)格圓坯，但該方法不能解決生產(chǎn)高合金含量P91 連鑄坯的中心裂紋等問題。為了滿足實(shí)際工業(yè)的需要，亟需我們開發(fā)一種新的工藝去滿足這一需求，生產(chǎn)直徑500mm以上的P91圓管坯，避免坯料表面裂紋、中間裂紋和矯直裂紋的產(chǎn)生，并盡量減少坯料的中心裂紋。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種P91鋼連鑄圓管坯的生產(chǎn)工藝以及由該工藝制得的連鑄圓管坯，以解決現(xiàn)有技術(shù)中圓管坯直徑小以及直徑較大的圓管坯表面裂紋、中間裂紋和矯直裂紋以及中心裂紋較多難以滿足工業(yè)需求的問題。本發(fā)明提供了一種P91鋼連鑄圓管坯的生產(chǎn)工藝，包括原料優(yōu)化、電爐冶煉，鋼包爐精煉，真空爐處理和連鑄圓管坯，其中，連鑄圓管坯為將真空處理后的鋼水在連鑄機(jī)上進(jìn)行澆鑄，具體包括以下步驟1)將鋼包內(nèi)經(jīng)真空脫氣的鋼水注入到中間包內(nèi)，控制中間包內(nèi)鋼水過熱度為25 40°C ；2)將鋼水注入弧形連鑄機(jī)的結(jié)晶器中，結(jié)晶器的鋼液面上加保護(hù)渣，鋼水沿結(jié)晶器銅管的內(nèi)壁凝固成以鋼水為液心的坯殼；3)采用單向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)凝固前沿進(jìn)行攪拌，采用行波磁場(chǎng)對(duì)鑄坯液心施加推力，采用雙向交替旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)凝固末端進(jìn)行攪拌；4)將坯殼拉入弧形導(dǎo)向段形成初始圓坯，根據(jù)鋼水過熱度實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)拉坯速度0. 2 0. 4m/min，弧形導(dǎo)向段前段為二冷區(qū)，二冷區(qū)分三段對(duì)初始圓坯進(jìn)行冷卻，包括足輥區(qū)水環(huán)噴水冷卻、活動(dòng)段上部氣霧冷卻和活動(dòng)段下部氣霧冷卻力)經(jīng)過冷卻后的初始圓坯進(jìn)入矯直區(qū)，采用8輥連續(xù)矯直得到矯直鑄坯；以及6)將矯直鑄坯切割成定尺鑄坯并經(jīng)過緩冷得到連鑄圓管坯。進(jìn)一步地，鋼水的化學(xué)成分及質(zhì)量含量為0.003 %，H ^ 0.0002 %， S^O. 007%, P^O. 015%, C 0. 08 0. 12%，Si 0. 20 0. 45%，Mn 0. 35 0. 55%， Cu 彡 0. 15%, Ni 彡 0. 20%, Cr 8. 10 9. 30%, Mo 0. 85 1. 05%, V 0. 18 0. 23%, Nb 0. 06 0. 10%, N 0. 030 0. 070%, Al 彡 0. 020%, Ti 彡 0. 010%, Zr 彡 0. 010%，砷、錫、
鉛、銻和鉍五種元素含量均不大于0. 015 %，五種元素含量總和不大于0. 035 %，余量為Fe 及雜質(zhì)。進(jìn)一步地，上述保護(hù)渣主要化學(xué)成分的質(zhì)量含量為SiA ^ 31%，Ca0 25 27%, Al2O3 5 8%，C16 18%禾口 Na20/K20與Li2O的質(zhì)量含量總和為6 9%。進(jìn)一步地，上述單向連續(xù)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)由布置在結(jié)晶器銅管下部的外置式電磁攪拌器產(chǎn)生，其中，該外置式電磁攪拌器的攪拌頻率為1. 5 2HZ，攪拌電流為300 500A。進(jìn)一步地，上述行波磁場(chǎng)由電磁加速器產(chǎn)生，行波磁場(chǎng)與鑄流前進(jìn)方向相同，電磁加速器設(shè)置在距結(jié)晶器彎月面12 15m處，該電磁加速器的頻率為2 10HZ，電流為400 700A。進(jìn)一步地，上述雙向交替旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)由凝固末端電磁攪拌器產(chǎn)生，凝固末端電磁攪拌器布置在距結(jié)晶器彎月面16 18m處，該電磁攪拌器的攪拌頻率為4 5Hz，攪拌電流為300 450A，雙向交替的方式為a.正向攪拌20 30秒后停止攪拌3 7秒；b.反向攪拌20 30秒后停止攪拌3 7秒；以及c.重復(fù)步驟a和步驟b。進(jìn)一步地，上述二冷區(qū)的比水量為0. 12 0. 18L/kg，上述足輥區(qū)水環(huán)噴水冷卻的水量百分比為37 45%，活動(dòng)段上部氣霧冷卻的水量百分比為30 35%，活動(dòng)段下部氣霧冷卻的水量百分比為20 30%。進(jìn)一步地，連鑄圓管坯的工藝是在連鑄機(jī)為半徑> 17m的弧形連鑄機(jī)進(jìn)行的。進(jìn)一步地，在步驟幻中，采用液壓振動(dòng)裝置使得坯殼與銅管管壁分離，液壓振動(dòng)裝置的振動(dòng)頻率為30 350次/min，振幅為士1 6mm，位移量調(diào)整范圍為0 40%。本發(fā)明還提供了一種P91鋼連鑄圓管坯，P91鋼連鑄圓管坯為上述生產(chǎn)工藝制備的P91鋼連鑄圓管坯。進(jìn)一步地，上述P91鋼連鑄圓管坯的化學(xué)成分的質(zhì)量百分含量分別為C 0. 10 0. 12%, Si 0. 25 0. 30%，Mn 0. 35 0. 40%，P 0. 010 0. 015%，S 0. 001 0. 003%， Cr 8. 40 8. 60%，Mo 0.85 0.90%，V 0. 19 0.21%，Nb 0. 070 0. 085%，N 0. 045 0. 050%,砷、錫、鉛、銻和鉍五種元素總和不大于0. 035%,余量為！^和不可避免的雜質(zhì)。進(jìn)一步地，上述P91鋼連鑄圓管坯的直徑在500 800mm之間。本發(fā)明達(dá)到的技術(shù)效果根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)工藝，采用結(jié)晶器和凝固末端組合電磁攪拌，并使用電磁加速，避免了鑄坯表面裂紋和中間裂紋的產(chǎn)生、改善了鑄坯的中心裂紋，二冷區(qū)各段冷卻水量逐漸減少，控制鑄坯溫度梯度，避免了坯殼表面溫度急劇變化導(dǎo)致鑄坯產(chǎn)生裂紋缺陷；采用連續(xù)矯直，不同于單點(diǎn)或多點(diǎn)矯直在變半徑點(diǎn)處產(chǎn)生較大的矯直應(yīng)變峰值，避免了鑄坯矯直裂紋的產(chǎn)生，得到的圓管坯的化學(xué)成分、不圓度、低倍組織缺陷、表面質(zhì)量等都符合標(biāo)準(zhǔn)要求，解決了現(xiàn)有技術(shù)中圓管坯直徑小，以及直徑較大的圓管坯表面裂紋、中間裂紋和矯直裂紋難以滿足工業(yè)需求的問題。除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。 下面將參照具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。


說明書附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的P91鋼連鑄圓管坯的連鑄工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說明，但如下實(shí)施例以及附圖僅是用以理解本發(fā)明，而不能限制本發(fā)明，本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。在本發(fā)明的一種典型的實(shí)施方式中，提供了一種P91鋼連鑄圓管坯的生產(chǎn)工藝， 包括電爐冶煉，鋼包爐精煉，真空爐處理和連鑄圓管坯步驟，其中，連鑄圓管坯步驟為將真空處理后的鋼水在連鑄機(jī)上進(jìn)行澆鑄，具體包括以下步驟1)將鋼包1內(nèi)經(jīng)過真空脫氣的鋼水注入中間包3內(nèi)，控制中間包3內(nèi)鋼水過熱度為25 40°C;2)將鋼水注入弧形連鑄機(jī)的結(jié)晶器4中，結(jié)晶器4的鋼液面上加保護(hù)渣13，鋼水沿結(jié)晶器4銅管的內(nèi)壁凝固成以鋼水為液心19的坯殼20 ；3)采用單向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)凝固前沿進(jìn)行攪拌，采用行波磁場(chǎng)對(duì)鑄坯液心19施加推力，采用雙向交替旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)凝固末端17進(jìn)行攪拌；4)將坯殼20拉入弧形導(dǎo)向段18形成初始圓坯，根據(jù)鋼水過熱度實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)拉坯速度0. 2 0. 4m/min，弧形導(dǎo)向段18 前端為二冷區(qū)，二冷區(qū)分三段對(duì)初始圓坯進(jìn)行冷卻，包括足輥區(qū)14水環(huán)噴水冷卻、活動(dòng)段上部15氣霧冷卻和活動(dòng)段下部16氣霧冷卻力)經(jīng)過冷卻后的初始圓坯進(jìn)入矯直區(qū)，采用 8輥連續(xù)矯直得到矯直鑄坯；以及6)將矯直鑄坯切割成定尺鑄坯并經(jīng)過緩冷得到連鑄圓管坯。如圖1所示，本發(fā)明采用連續(xù)測(cè)溫裝置12實(shí)時(shí)監(jiān)控中間包3內(nèi)鋼水溫度，以便于根據(jù)實(shí)際溫度實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)拉坯速度；結(jié)晶器4鋼液面上加保護(hù)渣13，保護(hù)渣13熔化形成液態(tài)渣填充到結(jié)晶器銅管內(nèi)壁與初生坯殼之間，可以減小拉坯阻力、改善傳熱；采用單向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)凝固前沿進(jìn)行攪拌，利用電磁力把在結(jié)晶器4內(nèi)向下流動(dòng)的鋼水轉(zhuǎn)動(dòng)起來，使得鋼水中的夾渣及氣泡上浮，減少鑄坯表面夾渣、氣孔、裂紋，同時(shí)使鋼水溫度均勻，使鑄坯柱狀晶區(qū)縮小、中心等軸晶區(qū)擴(kuò)大，以改善中間裂紋；行波磁場(chǎng)的電磁力方向與鑄流方向一致，給鋼液增加了一個(gè)沿鑄坯向下的力，有利于鋼液補(bǔ)充進(jìn)入凝固末端17，從而減輕鑄坯的縮孔、 中心疏松和中心偏析；雙向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)使液心部的鋼水正反向旋轉(zhuǎn)起來，使得鑄坯液心部鋼水中元素均勻地分布、鑄坯心部鋼水均勻地凝固，以改善成分偏析、中心縮孔、中心裂紋及白亮帶；足輥區(qū)和活動(dòng)段組成弧形導(dǎo)向段18的前端為二冷區(qū)，足輥區(qū)14設(shè)置二排支撐導(dǎo)向輥和噴嘴，活動(dòng)段上部15設(shè)置三排噴嘴和支撐導(dǎo)向輥、下部16設(shè)置四排噴嘴和支撐導(dǎo)向輥，足輥區(qū)和活動(dòng)段上、下部的每排支撐導(dǎo)向輥為四個(gè)在同一平面上呈90°布置、每排噴嘴為八個(gè)在同一平面上呈45°布置，弧形導(dǎo)向段18的后段由八個(gè)外弧支撐輥9和一個(gè)內(nèi)弧夾持輥組成，二冷區(qū)采用三段冷卻，針對(duì)鋼水不同的凝固狀態(tài)，調(diào)節(jié)冷卻方法，控制了鑄坯溫度梯度，避免了坯殼表面溫度急劇變化導(dǎo)致鑄坯產(chǎn)生裂紋缺陷；拉矯機(jī)10采用8輥連續(xù)矯直，不同于單點(diǎn)或多點(diǎn)矯直在變半徑點(diǎn)處產(chǎn)生較大的矯直應(yīng)變峰值，避免了鑄坯矯直裂紋的產(chǎn)生，火焰切割機(jī)11將矯直鑄坯切割成定尺鑄坯，并在緩冷坑21內(nèi)經(jīng)過緩冷得到連鑄圓管坯。上述過程盡可能的避免了鑄坯表面裂紋、中間裂紋和矯直裂紋的產(chǎn)生，改善了鑄坯的中心裂紋，提高了連鑄坯的質(zhì)量。除了上述制備工藝的優(yōu)化，本發(fā)明對(duì)鋼水原料的化學(xué)成分也進(jìn)行了優(yōu)化。本發(fā)明鋼水的化學(xué)成分及質(zhì)量含量為0 < 0. 003%，H < 0. 0002%, S^O. 007%, P^O. 015%, C 0. 08 0. 12%，Si 0. 20 0. 45%，Mn 0. 35 0. 55%， Cu 彡 0. 15%, Ni 彡 0. 20%, Cr 8. 10 9. 30%, Mo 0. 85 1. 05%, V0. 18 0. 23%, Nb 0. 06 0. 10%, N 0. 030 0. 070%, Al 彡 0. 020%, Ti 彡 0. 010%, Zr 彡 0. 010%，砷、錫、 鉛、銻和鉍五種元素含量均不大于0. 015 %，而且五種元素含量總和不大于0. 035%，余量為Fe及雜質(zhì)。對(duì)原料中化學(xué)成分的優(yōu)化，避免一些有害成分對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)生不利影響，比如P的存在會(huì)增加鋼的硬度和強(qiáng)度，顯著降低鋼的塑性和韌性，造成鋼的冷脆性，P還降低耐熱鋼的持久塑性；S在鋼水中幾乎不溶解，常與鋼水中的狗形成低溶點(diǎn)的O^e+FeQ共晶體，以薄膜形式分布在晶界上，在1000 1200°C進(jìn)行熱加工時(shí)，由于(i^e+FeQ共晶體的熔化，在變形過程中，鋼容易沿晶界開裂，產(chǎn)生熱脆性，而且在耐熱鋼中，S的化合物與基體截面結(jié)合比較弱，是高溫蠕變孔洞最容易形核的地方；Cr是耐熱鋼中重要的抗高溫腐蝕的合金元素，它能顯著提高鋼在高溫時(shí)的抗氧化能力，Cr元素在高溫時(shí)表面能形成一層致密的穩(wěn)定的Cr的氧化物，可減緩鋼件繼續(xù)氧化的速度，但Cr同時(shí)是鐵素體形成元素。在P91連鑄坯生產(chǎn)過程中，不可避免地存在區(qū)域偏析與顯微偏析，如果不對(duì)Cr、Mo等鐵素體形成元素進(jìn)行優(yōu)化，就會(huì)在P91連鑄坯中產(chǎn)生δ鐵素體(高溫鐵素體)，Ρ91鋼中的δ鐵素體不僅影響Ρ91無縫鋼管的綜合力學(xué)性能，而且還將導(dǎo)致無縫鋼管產(chǎn)生嚴(yán)重的內(nèi)、外折，因此必須對(duì) Ρ91鋼中的含S量、含P量、含Cr量加以嚴(yán)格的控制。因此，使用優(yōu)化后的原料生產(chǎn)的圓管坯性能更加穩(wěn)定，滿足作為無縫鋼管原料的使用要求。優(yōu)選地，結(jié)晶器保護(hù)渣13主要化學(xué)成分的質(zhì)量含量為四 31 %，CaO 25 27%, Al2035 8%，C 16 18%和Na20/K20與Li2O的質(zhì)量含量總和為6 9%。保護(hù)渣熔化形成的液態(tài)渣可以填充到銅管內(nèi)壁與初生坯殼之間，減小了拉坯阻力并改善了鋼水的傳熱性能。優(yōu)選地，單向連續(xù)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)由布置在結(jié)晶器4銅管下部的外置式電磁攪拌器5產(chǎn)生，該電磁攪拌器的攪拌頻率為1. 5 2Hz，攪拌電流為300 500A。該電磁攪拌器的攪拌線圈上沿距鋼液面250mm，使坯殼的液心在電磁力的攪拌下處于動(dòng)態(tài)，隨著坯殼的運(yùn)動(dòng)向前流動(dòng)，在凝固時(shí)鋼水之間的接觸緊密避免了在凝固過程中產(chǎn)生的間隙造成表面裂紋和中間裂紋的產(chǎn)生。優(yōu)選地，行波磁場(chǎng)由電磁加速器7產(chǎn)生，電磁加速器7的線圈采用螺旋管線圈，行波磁場(chǎng)與鑄流前進(jìn)方向相同，電磁加速器7設(shè)置在距結(jié)晶器4彎月面12 15m處，電磁加速器7的頻率為2 10Hz，攪拌電流為400 700A。電磁加速器設(shè)置在距結(jié)晶器彎月面 12 15m處，使鑄流處于磁場(chǎng)區(qū)域，而且在行波磁場(chǎng)的作用下，使鋼水與管坯能保持一定的相對(duì)速度穩(wěn)定前進(jìn)，并及時(shí)補(bǔ)充鋼水在前進(jìn)過程中凝固造成的空隙，減輕了鑄坯的縮孔、中心疏松和中心偏析。優(yōu)選地，雙向交替旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)由凝固末端電磁攪拌器8產(chǎn)生，凝固末端電磁攪拌器8 安裝在鑄坯液心19為25 30%的區(qū)域，距結(jié)晶器4彎月面16 18m處，該電磁攪拌器的攪拌頻率為4 5Hz，攪拌電流為300 450A，雙向交替的方式為a.正向攪拌20 30秒后停止攪拌3 7秒；b.反向攪拌20 30秒后停止攪拌3 7秒；以及c.重復(fù)步驟a和步驟b。在此攪拌下鋼水的運(yùn)動(dòng)速度既能滿足填充凝固產(chǎn)生的間隙的需要又不會(huì)產(chǎn)生因?yàn)殇撍\(yùn)動(dòng)過快而難以凝固的問題，雙向交替攪拌并在正反方向交替時(shí)留有間歇，這樣既保證了鋼水在攪拌下的充分接觸，又不會(huì)出現(xiàn)因?yàn)閾Q向時(shí)產(chǎn)生漩渦造成凝固空隙的問題，進(jìn)而避免了圓管坯中心裂紋的出現(xiàn)。優(yōu)選地，二冷區(qū)的比水量為0. 12 0. 18L/kg，足輥區(qū)14水環(huán)噴水冷卻的水量百分比為37 45%，活動(dòng)段上部15氣霧冷卻的水量百分比為30 35%，活動(dòng)段下部16氣霧冷卻的水量百分比為20 30%，采用三段冷卻并逐步減少冷卻水量，既能滿足冷卻的需要又能節(jié)約冷卻水量，而且控制了鑄坯溫度梯度，避免了坯殼表面溫度急劇變化導(dǎo)致鑄坯產(chǎn)生裂紋缺陷。優(yōu)選地，加入到鋼水中的合金必須經(jīng)過烘烤。合金中的氫和氧的含量較多，經(jīng)過烘烤后，氫和氧在烘烤過程中逸出，不會(huì)隨合金進(jìn)入到鋼水中，增加鋼水中的氫和氧的含量， 進(jìn)而控制了圓管坯中的氫和氧的含量?？捎糜诒景l(fā)明連鑄機(jī)包括并不限于弧形連鑄機(jī)，優(yōu)選的，本發(fā)明使用連鑄機(jī)為半徑> 17m的弧形連鑄機(jī)。連鑄機(jī)弧形半徑大，對(duì)圓坯凝固時(shí)尤其是特大規(guī)格圓坯凝固時(shí)產(chǎn)生的較大收縮量能及時(shí)補(bǔ)充，減少了鑄坯中心的偏析和疏松。本發(fā)明在步驟幻中，進(jìn)一步采用液壓振動(dòng)裝置6使得坯殼與銅管內(nèi)壁分離，液壓振動(dòng)裝置6的振動(dòng)頻率為30 350次/min，振幅為士 1 6mm，位移量調(diào)整范圍為0 40%。采用液壓振動(dòng)裝置6將坯殼和銅管內(nèi)壁分離，既能保證坯殼在振動(dòng)的狀態(tài)下與管壁持續(xù)分離，又控制振動(dòng)頻率和振幅，保證了分離的穩(wěn)定型，避免了在振動(dòng)過程中坯殼產(chǎn)生粘結(jié)，進(jìn)而造成圓管坯表面裂紋的產(chǎn)生。在本發(fā)明的另一種典型的實(shí)施方式中，還提供了一種P91鋼連鑄圓管坯，P91鋼連鑄圓管坯為本發(fā)明的生產(chǎn)工藝制備的P91鋼連鑄圓管坯。根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)工藝得到的 P91鋼連鑄圓管坯幾乎沒有表面裂紋、中間裂紋和矯直裂紋，其化學(xué)成分、不圓度、低倍組織缺陷、表面質(zhì)量等都符合國家標(biāo)準(zhǔn)，可直接用于軋制直徑在325mm以上的大口徑P91無縫鋼管。本發(fā)明的圓管坯的化學(xué)成分的質(zhì)量百分含量分別為C 0. 10 0. 12%, Si 0. 25 0. 30%, MnO. 35 0. 40%, P 0. 010 0. 015%, S 0. 001 0. 003%, Cr 8. 40 8. 60%, Mo 0. 85 0. 90%, V 0. 19 0. 21%，Nb 0. 070 0. 085%, N 0. 045 0. 050%,
砷、錫、鉛、銻和鉍五種元素總和不大于0.035%，余量為狗和不可避免的雜質(zhì)?？刂屏瞬槐匾s質(zhì)的含量，使圓管坯具有較好的韌性、塑性以及較好的力學(xué)性能。根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)工藝，所制備圓管坯的直徑可以在400 800mm范圍，優(yōu)選的， 本發(fā)明的圓管坯直徑在500 800mm之間。利用本發(fā)明的制備工藝，可以得到直徑較大的質(zhì)量較好的圓管坯。以下將結(jié)合實(shí)施例，進(jìn)一步說明采用本發(fā)明的有益效果。實(shí)施例1僅為舉例說明，其并不能限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，在本發(fā)明的啟示與教導(dǎo)下，合理選擇生產(chǎn)圓管坯的設(shè)備和參數(shù)。實(shí)施例1A. 45噸電爐冶煉采用優(yōu)質(zhì)廢鋼和鐵水作原料，鐵水加入量比例為60% ；向電爐中輸入電能和氧氣，使裝入的爐料熔化成鋼液，控制爐渣的化學(xué)成分，輸入45m3/t鋼的氧氣，間歇流出爐渣并補(bǔ)加石灰；控制鋼液中碳含量彡0. 02%、磷含量彡0. 004%。B.鋼包爐精煉電爐出鋼時(shí)，鋼水溫度達(dá)到1700°C以上，在鋼包1內(nèi)加入3. 5t微碳鉻鐵(其中，碳含量不大于0. 06%，鉻含量不小于65% )，低碳錳鐵120kg、硅鈣鋇合金 80 120kg、鋁粒30kg、合成渣250kg、石灰450kg，碳粉和硅粉1 1混合均勻加入，控制渣中(FeO+MnO)質(zhì)量含量彡1. 0%、爐渣堿度彡2. 5，鋼水溫度控制在1600°C以上，氬氣壓力控制在0. 4 0. 7MPa,將鋼水中氧脫至50X 10_6、硫脫至0. 007%以內(nèi)。鋼水溫度在1560°C以上時(shí)，補(bǔ)加1800kg微碳鉻鐵，加650kg鉬鐵(鉬含量不小于60% )，35kg鈮鐵(鈮含量不小于65%)，140kg釩鐵(釩含量不小于50%)，取全樣分析鋼水成分(氮元素不分析)達(dá)到工藝要求范圍后升溫達(dá)到1640°C以上，吊鋼包1進(jìn)真空爐。C.真空爐處理鋼包1吊到地坑式真空爐，依次開啟1 5級(jí)真空泵，真空度達(dá)到 67Pa以下保持時(shí)間15min以上，將鋼水中氧、氫、硫分別脫至30X 10_6、2X 10_6、0. 005%以內(nèi)；破空后加入350kg氮化鉻鐵，控制鋼水中氮在0. 04 0. 06%范圍；吊包前喂硅鈣合金絲60m，并弱吹氬攪拌鋼水13min，促進(jìn)鋼水中夾雜物變性和上浮。D.連鑄圓管坯鋼水在半徑為17m的弧形連鑄機(jī)上澆鑄直徑為600mm的鑄坯，將鋼包1吊到鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)2上，通過鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)2轉(zhuǎn)到中間包3的上方，鋼水經(jīng)鋼包1底部的長水口注入到中間包3內(nèi)，中間包3內(nèi)使用連續(xù)測(cè)溫裝置12，每爐人工測(cè)量中間包3鋼水溫度2 3次，與連續(xù)測(cè)溫進(jìn)行比較，控制鋼水過熱度在25 40°C、拉坯速度0. 2 0. 25m/ min，中間包3鋼水溫度每波動(dòng)5°C對(duì)應(yīng)調(diào)整拉坯速度0. Olm/min。鋼水經(jīng)中間包3浸入式水口進(jìn)入結(jié)晶器4，并且結(jié)晶器4下端出口由引錠桿封堵，保護(hù)渣13的主要化學(xué)成分及質(zhì)量含量為SiA 29. 45%, CaO 25. 47%, Al2O3 6.7%, C17. 18%和Na2CVK2O與Li2O的質(zhì)量含量總和為6 9% ；結(jié)晶器4內(nèi)鋼水沿銅管的內(nèi)壁凝固成帶液心19的坯殼20，結(jié)晶器4銅管冷卻水量4600L/min，結(jié)晶器4的液壓振動(dòng)裝置6的振動(dòng)頻率調(diào)整范圍設(shè)定為115 116次/min、振幅設(shè)定為2. 8 3. Omm ；外置式電磁攪拌器 5的攪拌線圈上沿距鋼液面250mm，其產(chǎn)生的單向連續(xù)旋轉(zhuǎn)電磁攪拌，攪拌頻率2Hz、攪拌電流350A ；電磁加速器7布置在距結(jié)晶器彎月面Hm處，攪拌頻率為3Hz、攪拌電流為680A ； 凝固末端電磁攪拌器8布置在距結(jié)晶器彎月面17m處，攪拌區(qū)域鑄坯液心為25 30%，攪拌頻率為4Hz、攪拌電流為400A，正向攪拌25s，停止攪拌k，反向攪拌25s，停止攪拌k，重復(fù)上述正向和反向攪拌過程。當(dāng)結(jié)晶器4下端出口處坯殼有一定厚度時(shí)，同時(shí)啟動(dòng)拉矯機(jī)10和液壓振動(dòng)裝置6， 坯殼與銅管的內(nèi)壁分離，分離后的坯殼連接引錠桿在拉矯機(jī)10作用下進(jìn)入由結(jié)晶器4的足輥區(qū)和活動(dòng)段組成的弧形導(dǎo)向段18 二冷區(qū)，二冷區(qū)比水量為0. 15L/kg，足輥區(qū)14噴水冷卻水量百分比為41 43%，活動(dòng)段上部15氣霧冷卻水量百分比為32 35%，活動(dòng)段下部16 氣霧冷卻水量百分比為22 27% ；引錠桿從拉矯機(jī)10輸出后，將引錠桿與圓坯分離，圓坯繼續(xù)在拉矯機(jī)10作用下進(jìn)入矯直區(qū)，采用8輥連續(xù)矯直，按拉坯方向各拉矯輥壓力以22 40bar逐漸增大；火焰切割機(jī)11將矯直鑄坯切割成定尺鑄坯，切割后鑄坯表面溫度60(TC以上，吊入緩冷坑21保溫緩冷96h以上。E.抽樣檢測(cè)緩冷后的鑄坯表面不存在目視可見的結(jié)疤、氣孔、針孔、重皮、裂紋等缺陷，避開連鑄過程中拉矯輥在管坯表面壓成的扁平區(qū)，測(cè)量鑄坯同一截面的直徑最大值為607mm、最小值為595mm，管坯不圓度??；在直徑方向不同點(diǎn)取樣分析化學(xué)成分波動(dòng)范圍見表1、取管坯橫截面樣檢測(cè)低倍組織結(jié)果見表2。表 權(quán)利要求
1.一種P91鋼連鑄圓管坯的生產(chǎn)工藝，其特征在于，包括以下步驟1)將鋼包(1)內(nèi)經(jīng)過真空脫氣的鋼水注入到中間包⑶內(nèi)，控制中間包(3)內(nèi)鋼水過熱度為25 40°C ；2)將所述鋼水注入弧形連鑄機(jī)的結(jié)晶器中，所述結(jié)晶器的鋼液面上加保護(hù)渣 (13)，鋼水沿所述結(jié)晶器(4)銅管的內(nèi)壁凝固成以鋼水為鑄坯液心(19)的坯殼00)；3)采用單向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)凝固前沿進(jìn)行攪拌，采用行波磁場(chǎng)對(duì)鑄坯液心(19)施加推力， 采用雙向交替旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)凝固末端(17)進(jìn)行攪拌；4)將所述坯殼OO)拉入弧形導(dǎo)向段(18)形成初始圓坯，根據(jù)鋼水過熱度實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)拉坯速度在0.2 0.4m/min的范圍內(nèi)，所述弧形導(dǎo)向段(18)的前段為二冷區(qū)，所述二冷區(qū)分三段對(duì)所述初始圓坯進(jìn)行冷卻，包括足輥區(qū)(14)水環(huán)噴水冷卻、活動(dòng)段上部(1 氣霧冷卻和活動(dòng)段下部(16)氣霧冷卻；5)經(jīng)過冷卻后的所述初始圓坯進(jìn)入矯直區(qū)，采用8輥連續(xù)矯直得到矯直鑄坯；以及6)將所述矯直鑄坯切割成定尺鑄坯并經(jīng)過緩冷后，得到所述連鑄圓管坯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述鋼水的化學(xué)成分及質(zhì)量含量為0 彡 0. 003 %，H 彡 0. 0002 %, S ^ 0. 007 %, P ^ 0. 015 %, C 0. 08 0. 12 %，Si 0. 20 0. 45 %，MnO. 35 0. 55 %，Cu 彡 0. 15 %，Ni 彡 0. 20 %，Cr 8. 10 9. 30 %，Mo 0. 85 1. 05%, V 0. 18 0. 23%, NbO. 06 0. 10%, N 0. 030 0. 070%, Al 彡 0. 020%, Ti ^ 0. 010%,Zr ^ 0. 010%，砷、錫、鉛、銻和鉍五種元素含量均不大于0. 015%，所述五種元素含量總和不大于0. 035%，余量為!^e及雜質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述保護(hù)渣(13)的主要化學(xué)成分的質(zhì)量含量為:Si02 29 31%，CaO 25 27%，Al2O3 5 ~ 8%, C 16 18%禾口 Na20/K20 與 Li2O的質(zhì)量含量總和為6 9%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述單向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)由布置在所述結(jié)晶器的銅管下部的外置式電磁攪拌器( 產(chǎn)生，所述外置式電磁攪拌器(5)的攪拌頻率為1. 5 2Hz，攪拌電流為300 500A。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述行波磁場(chǎng)由電磁加速器(7)產(chǎn)生，所述行波磁場(chǎng)與鑄流前進(jìn)方向相同，所述電磁加速器(7)設(shè)置在距所述結(jié)晶器(4)彎月面12 15m處，所述電磁加速器(7)的頻率為2 IOHz，電流為400 700A。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述雙向交替旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)由凝固末端電磁攪拌器(8)產(chǎn)生，所述凝固末端電磁攪拌器(8)布置在距所述結(jié)晶器(4)彎月面16 18m處，所述凝固末端電磁攪拌器( 的攪拌頻率為4 5Hz，攪拌電流為300 450A，所述雙向交替的方式為a.正向攪拌20 30秒后停止攪拌3 7秒；b.反向攪拌20 30秒后停止攪拌3 7秒；以及c.重復(fù)所述步驟a和所述步驟b。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述二冷區(qū)的比水量為0.12 0. 18L/kg，所述足輥區(qū)(14)水環(huán)噴水冷卻的水量百分比為37 45%，所述活動(dòng)段上部 (15)氣霧冷卻的水量百分比為30 35%，所述活動(dòng)段下部(16)氣霧冷卻的水量百分比為 20 30%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述連鑄圓管坯的生產(chǎn)工藝是在半徑彡17m的弧形連鑄機(jī)進(jìn)行的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)工藝，其特征在于，在所述步驟幻中，采用液壓振動(dòng)裝置 (6)使得所述坯殼00)與所述銅管內(nèi)壁分離，所述液壓振動(dòng)裝置(6)的振動(dòng)頻率為30 350次/min，振幅為士 1 6mm，位移量調(diào)整范圍為0 40%。
10.一種P91鋼連鑄圓管坯，其特征在于，所述P91鋼連鑄圓管坯為由權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的生產(chǎn)工藝制備的P91鋼連鑄圓管坯。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的P91鋼連鑄圓管坯，其特征在于，所述圓管坯的化學(xué)成分的質(zhì)量百分含量分別為c 0. 10 0. 12%, Si 0. 25 0. 30%,Mn 0. ；35 0. 40%，P 0. 010 0. 015%, SO. 001 0. 003%, Cr 8. 40 8. 60%, Mo 0. 85 0. 90%, V 0. 19 0. 21%，Nb 0. 070 0. 085%, NO. 045 0. 050%，砷、錫、鉛、銻和鉍五種元素總和不大于0. 035%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的P91鋼連鑄圓管坯，其特征在于，所述圓管坯的直徑在 500 800mm之間。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種P91鋼連鑄圓管坯及其生產(chǎn)工藝，該工藝包括1)將鋼水注入中間包(3)內(nèi)，控制鋼水過熱度；2)結(jié)晶器(4)鋼液面上加保護(hù)渣(13)，鋼水凝固成有液心(19)的坯殼(20)，3)采用單向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)攪拌凝固前沿，采用行波磁場(chǎng)對(duì)鑄坯液心施加推力，采用雙向交替旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)攪拌凝固末端(17)；4)將坯殼拉入弧形導(dǎo)向段(18)形成初始圓坯，二冷區(qū)分三段對(duì)初始圓坯進(jìn)行冷卻；5)經(jīng)過冷卻后的鑄坯采用8輥連續(xù)矯直；以及6)火焰切割成定尺鑄坯并經(jīng)過緩冷得到連鑄圓管坯。根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)工藝得到的圓管坯解決了現(xiàn)有技術(shù)中圓管坯直徑小，以及直徑較大的圓管坯表面裂紋、中間裂紋和矯直裂紋難以滿足工業(yè)需求的問題。
文檔編號(hào)C22C38/60GK102527956SQ201210039520
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月21日
發(fā)明者付劍, 孫群保, 寧建成, 彭自勝, 李衛(wèi)平, 田漢蒲, 肖鴻光, 鐘春生 申請(qǐng)人:衡陽華菱鋼管有限公司