一种超超临界高压锅炉管用钢及其连铸坯中心裂纹的控制方法技术

本发明专利技术公开了一种超超临界高压锅炉管用钢及其连铸坯中心裂纹的控制方法，所述超超临界高压锅炉管用钢，包括以下重量百分比的化学成分：C：0.08～0.12％，Si：0.20～0.50％，Mn：0.30～0.60％，Cr：8.20～8.90％，Mo：0.90～1.05％，V：0.18～0.20％，Nb：0.06～0.07％，Ti≤0.008％，Zr≤0.008％，N：0.040～0.050％，P≤0.008％，S≤0.001％，Al≤0.001％，O≤0.0020％，余为Fe和其它不可避免的杂质。采用本发明专利技术的钢化学成分、工艺流程和生产工艺参数生产的超超临界高压锅炉管用钢连铸坯，连铸坯中心裂纹级别≤1.0级，连铸坯中心裂纹长度≤30mm。

Control method for center crack of steel and continuous casting slab of ultra supercritical high pressure boiler tube

The invention discloses an ultra supercritical pressure boiler steel and billet center crack control method, the ultra supercritical pressure boiler steel, chemical composition comprises the following weight percentage: C:0.08 ~ 0.12%, Si:0.20 ~ 0.50%, Mn:0.30 ~ 0.60%, Cr:8.20 ~ 8.90%, Mo:0.90 ~ 1.05%, V:0.18 ~ 0.20%. Nb:0.06 - 0.07%, Ti = 0.008%, Zr = 0.008%, N:0.040 ~ 0.050%, P = 0.008%, S = 0.001%, Al = 0.001%, O = 0.0020%, more than Fe and other unavoidable impurities. The invention adopts the steel chemical composition, process and process parameters of the production of ultra supercritical pressure boiler pipe steel billet, billet center crack level is less than or equal to 1 grade, centerline crack length is less than or equal to 30mm.

【技术实现步骤摘要】
一种超超临界高压锅炉管用钢及其连铸坯中心裂纹的控制方法
本专利技术涉及一种超超临界高压锅炉管用钢及其连铸坯中心裂纹的控制方法。
技术介绍
T/P91是美国上世纪70年代研制开发的火力发电厂锅炉蒸汽管道、集热箱、再热器、蒸汽导管等用热强钢，具有高的许用应力、持久强度、蠕变抗力、疲劳强度、热导率和良好的焊接性、较好的抗蚀性。当今美、欧、日等先进国家的火力发电厂已普遍使用了T91和P91钢，取得了良好的经济效益。目前，国内外主要采用模铸工艺生产P91钢。近年来，随着连铸技术的进步，以及降低生产成本的需要，有少数厂家开始采用连铸工艺生产P91钢。但P91中Nb、V等微合金元素和Cr、Mo等合金元素含量和N含量均较高，在连铸凝固过程中，铸坯通常都会产生中心裂纹缺陷，且中心裂纹级别高(中心裂纹≥2.5级，中心裂纹直径达到100mm以上)。为了去除连铸圆坯的中心裂纹以满足制管的需要，制管厂通常采用机加工的方法先将中心裂纹缺陷去除，再进行钢管轧制，这使得连铸工艺生产的P91钢管成材率低，生产成本提高。因此，很有必要进行P91钢连铸圆坯中心裂纹控制方法研究。
技术实现思路
基于上述背景，本专利技术提供了一种超超临界高压锅炉管用钢及其连铸坯中心裂纹的控制方法。采用本专利技术公开的化学成分及控制方法，得到的超超临界高压锅炉管用钢连铸坯的中心裂纹级别≤1.0级，连铸坯的中心裂纹长度≤30mm。本专利技术采取的技术方案为：一种超超临界高压锅炉管用钢，包括以下重量百分比的化学成分：C：0.08～0.12％，Si：0.20～0.50％，Mn：0.30～0.60％，Cr：8.20～8.90％，Mo：0.90～1.05％，V：0.18～0.20％，Nb：0.06～0.07％，Ti≤0.008％，Zr≤0.008％，N：0.040～0.050％，P≤0.008％，S≤0.001％，Al≤0.001％，O≤0.0020％，余为Fe和其它不可避免的杂质。所述超超临界是指温度为580℃以上、压力为28MPa以上的超超临界状态。进一步地，所述超超临界高压锅炉管用钢，包括以下重量百分比的化学成分：C：0.085～0.095％，Si：0.40～0.49％，Mn：0.35～0.52％，Cr：8.30～8.80％，Mo：0.95～1.04％，V：0.18～0.20％，Nb：0.06～0.07％，Ti≤0.002％，Zr≤0.002％，N：0.043～0.048％，P≤0.008％，S≤0.001％，Al≤0.001％，O≤0.0020％，余为Fe和其它不可避免的杂质。更进一步地，所述超超临界高压锅炉管用钢，包括以下重量百分比的化学成分：C：0.09％，Si：0.49％，Mn：0.36％，Cr：8.35％，Mo：1.04％，V：0.20％，Nb：0.07％，Ti：0.001％，Zr：0.00:1％，N：0.043％，P：0.006％，S：0.001％，Al：0.001％，O：0.001％，余为Fe和其它不可避免的杂质。本专利技术还提供了一种超超临界高压锅炉管用钢的连铸坯中心裂纹的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：(1)电弧炉或转炉冶炼；(2)LF炉精炼；(3)RH或VD真空脱气；(4)圆坯连铸；(5)连铸坯缓冷；所述步骤(5)中，圆坯连铸后及时入缓冷坑，确保入缓冷坑温度≥700℃，出缓冷坑温度≤100℃。在所述步骤(4)中，优化连铸坯拉速和二冷比水量，二冷比水量控制在0.1～0.15L/kg钢，确保连铸坯矫直温度≥900℃；生产中采用恒速浇铸，避免拉速大幅度波动。进一步地，连铸坯拉速为0.15～0.60m/min，恒速浇铸的速度根据规格设置为:Φ800mm规格为0.16m/min，Φ700mm规格为0.22m/min，Φ600mm规格为0.30m/min，Φ500mm规格为0.40m/min，Φ380mm规格为0.58m/min。所述步骤(4)中，在结晶器、铸流、凝固末端三段采用电磁搅拌技术；以减轻连铸坯裂纹敏感性，其工艺参数见表1；表1电磁搅拌工艺参数所述步骤(4)中，采用中包感应加热技术，实现中包钢水过热度≤10℃的低过热度浇注；以减轻连铸坯成分偏析及裂纹敏感性。所述连铸坯的规格为Φ380mm～Φ800mm。为了实现对超超临界高压锅炉管用钢的连铸坯中心裂纹的控制，本专利技术在钢成分设计上，对P91钢成分进行优化设计，在不影响性能的前提下，适当降低裂纹敏感性元素含量，如N、Nb、V、Al等，同时严格控制钢中杂质元素O、P、S等的含量，控制Mn/S在200以上；钢成分中，各元素的作用如下：Nb：Nb可以与C、N结合形成细小弥散的MX型第二相析出物Nb(C，N)，该类析出物细小、弥散，尺寸基本为纳米级，在高温服役过程中组织稳定性很好，可有效提高材料的高温持久强度。但Nb为强裂纹敏感性元素。综合考虑本专利技术钢选取Nb含量为0.06-0.07％。V：与Nb类似，V与C，N可以形成细小弥散的第二相析出物V(C,N)。形成的第二相尺寸在高温长时条件下保持稳定，不易粗化，可以有效的提高材料的高温持久强度。但V也为强裂纹敏感性元素。综合考虑本专利技术钢选取V含量为0.18-0.20％。Al：尽管加入Al元素对提高体素体耐热钢的抗氧化性能有利，但Al与N有较强的结合倾向，对钢中N元素作用的发挥有不利的影响，同时，AlN也是导致钢裂纹敏感性增强的主要元素，因此本专利技术钢严格控制Al含量在0.001％以下。N：N在钢中一方面和Nb、V形成碳氮化物，可以有效的提高材料的高温持久强度等，另一方面，N过高会导致铸坯皮下气泡和裂纹的产生，因此N需要控制在一个较合适范围。综合考虑本专利技术钢选取N含量为0.040-0.050％。P：P能在钢液凝固时形成微观偏析，随后在奥氏体化温度加热时偏聚在晶界，使钢的脆性显著增大，所以控制P的含量在0.008％以下。S：钢中不可避免的不纯物，形成MnS夹杂和在晶界偏聚会恶化钢的韧性，使钢的裂纹敏感性增强，因而控制其含量在0.001％以下。O：氧在钢中形成各种氧化物夹杂。在应力的作用下，在这些氧化物夹杂处容易产生应力集中，导致微裂纹的萌生，从而恶化钢的力学性能。因此，在冶金生产中须采取措施尽可能降低其含量。考虑到经济性，控制其含量在0.0020％以下。采用本专利技术的钢化学成分、工艺流程和生产工艺参数生产的超超临界高压锅炉管用钢连铸坯，连铸坯中心裂纹级别≤1.0级，连铸坯中心裂纹长度≤30mm。具体实施方式下面结合实施例1～5及比较例1～2对本专利技术进行详细说明一种超超临界高压锅炉管用钢，包括以下重量百分比的化学成分，如表2所示：表2各实施例钢的熔炼化学成分重量百分比(wt％)实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5C0.100.080.120.090.085Si0.210.330.420.490.42Mn0.320.590.410.360.48P0.0080.0070.0050.0060.004S0.0010.0010.0010.0010.001Cr8.228.808.708.358.75Mo0.910.930.991.040.96Ti0.0010.0010.0010.0010.001Zr0.0010.0010.0010.0010.001N0.0410.0490.0480.04本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超超临界高压锅炉管用钢，其特征在于：包括以下重量百分比的化学成分：C：0.08～0.12％，Si：0.20～0.50％，Mn：0.30～0.60％，Cr：8.20～8.90％，Mo：0.90～1.05％，V：0.18～0.20％，Nb：0.06～0.07％，Ti≤0.008％，Zr≤0.008％，N：0.040～0.050％，P≤0.008％，S≤0.001％，Al≤0.001％，O≤0.0020％，余为Fe和其它不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种超超临界高压锅炉管用钢，其特征在于：包括以下重量百分比的化学成分：C：0.08～0.12％，Si：0.20～0.50％，Mn：0.30～0.60％，Cr：8.20～8.90％，Mo：0.90～1.05％，V：0.18～0.20％，Nb：0.06～0.07％，Ti≤0.008％，Zr≤0.008％，N：0.040～0.050％，P≤0.008％，S≤0.001％，Al≤0.001％，O≤0.0020％，余为Fe和其它不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的超超临界高压锅炉管用钢，其特征在于：包括以下重量百分比的化学成分：C：0.085～0.095％，Si：0.40～0.49％，Mn：0.35～0.52％，Cr：8.30～8.80％，Mo：0.95～1.04％，V：0.18～0.20％，Nb：0.06～0.07％，Ti≤0.002％，Zr≤0.002％，N：0.043～0.048％，P≤0.008％，S≤0.001％，Al≤0.001％，O≤0.0020％，余为Fe和其它不可避免的杂质。3.根据权利要求1或2所述的超超临界高压锅炉管用钢，其特征在于：包括以下重量百分比的化学成分：C：0.09％，Si：0.49％，Mn：0.36％，Cr：8.35％，Mo：1.04％，V：0.20％，Nb：0.07％，Ti：0.001％，Zr：0.00:1％，N：0.043％，P：0.006％，S：0.001％，Al：0.001％，O：0.001％，余为Fe和其它不可避免的杂质。4.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪开忠，龚志翔，胡芳忠，于文坛，刘学华，高振波，吴林，
申请(专利权)人：马鞍山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34