一种超超临界耐热钢板及其制造方法技术

一种超超临界耐热钢板及其制造方法，其化学成分重量百分比为：C 0.07～0.13％，Si 0.20～0.50％，Mn 0.30～0.60％，P≤0.020％，S≤0.010％，Cr 8.00～9.50％，Mo 0.30～0.60％，W 1.50～2.00％，V 0.15～0.25％，Nb0.050～0.100％，N 0.030～0.070％，B 0.0010～0.0060％，其余为Fe和不可避免杂质。本发明专利技术钢板具有抗高温蒸汽腐蚀性能优异、高温力学性能优异、高温蠕变持久强度优良，屈服强度Rp0.2≥500MPa，抗拉强度Rm700‑900MPa，延伸率A50mm≥18％，冲击功AKV(20℃)≥27J，可以满足火力发电站容量大型化、效率更高、压力更高对钢铁材料的需求。

A Ultra-Supercritical Heat-Resistant Steel Plate and Its Manufacturing Method

An ultra-supercritical heat-resistant steel plate and its manufacturing method have the following chemical composition weight percentages: C 0.07-0.13%, Si 0.20-0.50%, Mn 0.30-0.60%, P < 0.020%, S < 0.010%, Cr 8.00-9.50%, Mo 0.30-0.60%, W 1.50-2.00%, V 0.15-0.25%, Nb 0.050-0.100%, N 0.030-0.070%, B 0-0.0010-0.60%. The rest are Fe and non-Fe. Avoid impurities. The steel plate of the invention has excellent high temperature steam corrosion resistance, excellent high temperature mechanical properties, excellent high temperature creep endurance strength, yield strength Rp0.2 (> 500 MPa), tensile strength Rm700 900 MPa, elongation A50mm (> 18%) and impact power AKV (20 (> 27J), which can meet the requirements of large capacity, higher efficiency and higher pressure for steel materials in thermal power plants.

【技术实现步骤摘要】
一种超超临界耐热钢板及其制造方法
本专利技术涉及耐热钢制造，特别涉及一种超超临界耐热钢板及其制造方法。
技术介绍
超超临界钢属于马氏体型耐热钢，它具有良好的高温力学性能、抗高温蒸汽腐蚀性以及较高的高温蠕变持久强度，它是我国新建电站大容量亚临界机组和超临界机组的首选材料，它比普通耐热钢板更耐高温，更广泛地应用于电站锅炉行业。为了满足火力发电汽轮机中高温含硫的苛刻应用环境，可以考虑向钢种添加抗氧化和抗热腐蚀的合金元素，如Cr、W、Nb、Mo、V等。然后要考虑产品的浇注性能和热加工性能以及热处理的方式和方法，确保新产品的可制造性和质量优越性。现有超超临界钢成分及工艺特点：超超临界耐热钢的成分设计有如下特点：适当降低了C含量，提高了金属的焊接性能。通过提高Cr、W、Nb、Mo、V等元素含量，提高了金属的淬透性，使得回火后形成的马氏体更加微小、板条宽度更小。经过730-760℃回火后，析出Cr23C6和弥散分布的V和Nb的碳氮化物，大幅提高了晶粒的位错密度和高温蠕变强度，使得超超临界耐热钢板比超高压耐热钢板相比，使用温度从535℃提高到600℃。超超临界耐热钢有如下工艺特点：高温下热导率优良，有利于热加工过程坯料温度的均匀性，在加热温度1200℃下，碳化物在高温下能够充分溶解进入奥氏体晶粒。高温下的屈服强度比普通耐热钢高20-50MPa，所以要求以小变形多道次来变形。超超临界耐热钢板相比普通耐热钢板，可以通过回火来析出大量弥散分布W、V和Nb的碳氮化物，提高了耐热钢板的强度指标，抗拉强度从普通耐热钢板的480-500MPa提高到超超临界耐热钢板的700-740MPa，屈服强度从普通耐热钢板的360-370MPa提高到超超临界耐热钢板的500-540MPa。在超超临界机组上使用本专利技术的耐热钢板，发电效率达48％，相比超高压机组的35％大幅提高。每度电消耗标准煤256g，比超高压机组的每度电消耗标准煤360g，也大幅提高了效率，减少了能源消耗。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种超超临界耐热钢板及其制造方法，其具有抗高温蒸汽腐蚀性能优异、高温力学性能优异、高温蠕变持久强度优良，屈服强度Rp0.2≥500MPa，抗拉强度Rm700-900MPa，延伸率A50mm≥18％，冲击功AKV(20℃)≥27J，可以满足火力发电站容量大型化、效率更高、压力更高对钢铁材料的需求。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是：一种超超临界耐热钢板，其化学成分重量百分比为：C0.07～0.13％，Si0.20～0.50％，Mn0.30～0.60％，P≤0.020％，S≤0.010％，Ni≤0.40％，Cr8.00～9.50％，Mo0.30～0.60％，W1.50～2.00％，V0.15～0.25％，Nb0.050～0.100％，N0.030～0.070％，B0.0010～0.0060％，Al≤0.040％，其余为Fe和不可避免杂质。本专利技术所述耐热钢板的屈服强度Rp0.2≥500MPa(而普通耐热钢板仅仅≥250MPa)，抗拉强度Rm700～900MPa(而普通耐热钢板仅仅≥500MPa)，延伸率A50mm≥18％，冲击功AKV(20℃)≥27J。本专利技术所述耐热钢板可承受蒸汽压力范围30-40MPa，可承受的温度范围600-650℃(而普通耐热钢板仅仅450-500℃)，钢板抗拉强度指标达到700-900MPa。本专利技术成分设计中，降低了C含量，大幅提高了金属的焊接性能。通过提高Cr、Mo含量，添加W、V等元素含量，金属的淬透性大幅提高，回火马氏体更加微小、板条宽度更小。经过730-760℃回火后，析出Cr23C6和弥散分布的V和Nb的碳氮化物，大幅提高了晶粒的位错密度和高温蠕变强度，使得超超临界耐热钢板比超高压耐热钢板相比，使用温度从535℃提高到600℃。本专利技术所述的超超临界耐热钢板的制造方法，其包括如下步骤：1)冶炼、铸造按照上述成分冶炼，连铸成坯；真空处理中压力55.5-66.7Pa下保持时间范围15-30min，可以大幅提高钢水的纯净度，检测结果表明，通过真空处理的超超临界耐热钢板，[o]含量控制达到10-20ppm，[H]含量范围控制在1-2ppm；连铸采用立式连铸机生产，确保浇注过程全程氩气保护不吸气，钢水纯净度高；目标过热度控制在20-30℃，拉速控制在0.61-0.67m/min，可以保证液面波动平稳，铸坯表面光滑，质量良好；2)铸坯退火连铸坯切割完成后立即热装退火炉，退火炉300-600℃待温受料；加热炉升温速度30-50℃/小时，退火温度860-900℃和保温时间24-30小时，可以充分释放和消除板坯的热应力和相变应力，避免板坯发生裂纹缺陷；3)板坯加热确保为了板坯受热均匀，我们提出按照如下公式来进行计算，t＝α*K*D，单位，分钟；其中α为加热系数，本专利技术钢确定为1.4-1.6，K为板坯厚度，单位mm，D为装炉条件系数，根据步进炉的装炉条件，可以设定为0.9-1.1；当α取值1.5，D取值1.0时，t＝1.5*K(K为板坯厚度，单位mm)分钟；当连铸板坯厚度为200mm时，根据上述公式得出加热时间≥300分钟，合理范围为300-330分钟，板坯均热温度范围1190-1210℃；4)轧制开轧温度范围：1050-1200℃，终轧温度范围：800-1050℃；5)正火钢板正火热处理，温度1050-1070℃；钢板在炉时间：≤12mm钢板：T＝2.8-3.2*H；＞12mm钢板：T＝1.8-2.2*H；其中，T，在炉时间，单位分钟；H钢板厚度，单位mm；钢板出炉进入空冷室风冷，t＝0.9-1.1*H，H钢板厚度，单位mm；T，风冷时间分钟；6)钢板回火炉温控制要求：790-810℃；钢板在炉时间：≤12mm钢板：T＝4.8-5.2*H；＞12mm钢板：T＝3.8-4.2*H；其中，T，在炉时间，单位分钟；H钢板厚度，单位mm；钢板出炉采用空冷室风冷，t＝0.4-0.6*H，H钢板厚度，单位mm；t，风冷时间分钟。本专利技术设计了合理的生产工艺流程，设计了成熟合理的冶炼、钢坯热处理、热加工、钢板热处理的工艺参数。重要的是这些设计通过了实践的验证，生产的产品表面质量、性能均符合技术条件的要求。本专利技术的有益效果：1.本专利技术生产的板坯通过热切割和热处理手段，有效的释放了马氏体相变应力，避免了钢板应力裂纹，板坯质量优良。2.本专利技术轧制的钢板尺寸公差、板型、平直度均满足国内外标准要求，表面质量良好。3.本专利技术生产的钢板经过实施正火+回火后，力学性能指标优异，满足产品技术要求和用户使用要求。技术指标如下表。附图说明图1为本专利技术超超临界板坯热处理工艺曲线图。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术做进一步说明。本专利技术实施例成分参见表1，本专利技术实施例工艺参见表2及图1，本专利技术实施例性能参数参见表3。本专利技术生产工艺流程归纳如下：EAF→LF→VD→连铸板坯→板坯热切→板坯退火→板坯加热→轧制→正火→回火→抛丸→超声波探伤→钢板表面、尺寸、外形检验→成品入库。。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超超临界耐热钢板，其化学成分重量百分比为：C 0.07～0.13％，Si 0.20～0.50％，Mn 0.30～0.60％，P ≤0.020％，S ≤0.010％，Ni ≤0.40％，Cr 8.00～9.50％，Mo 0.30～0.60％，W 1.50～2.00％，V 0.15～0.25％，Nb 0.050～0.100％，N 0.030～0.070％，B 0.0010～0.0060％，Al ≤0.040％，其余为Fe和不可避免杂质。

【技术特征摘要】
1.一种超超临界耐热钢板，其化学成分重量百分比为：C0.07～0.13％，Si0.20～0.50％，Mn0.30～0.60％，P≤0.020％，S≤0.010％，Ni≤0.40％，Cr8.00～9.50％，Mo0.30～0.60％，W1.50～2.00％，V0.15～0.25％，Nb0.050～0.100％，N0.030～0.070％，B0.0010～0.0060％，Al≤0.040％，其余为Fe和不可避免杂质。2.如权利要求1所述的超超临界耐热钢板，其特征是，所述耐热钢板的屈服强度Rp0.2≥500MPa，抗拉强度Rm700～900MPa，延伸率A50mm≥18％，冲击功AKV(20℃)≥27J。3.如权利要求1所述的超超临界耐热钢板，其特征是，所述耐热钢板可承受蒸汽压力范围30-40MPa，可承受的温度范围600-650℃，钢板抗拉强度指标达到700-900MPa。4.如权利要求1所述的超超临界耐热钢板的制造方法，其特征是，包括如下步骤：1)冶炼、铸造按照权利要求1所述的成分冶炼，连铸成坯；真空处理中压力55.5-66.7Pa下保持时间范围15-30min，[o]含量控制在10-20ppm，[H]含量范围控制在1-2ppm；连铸采用立式连铸机，目标过热度控制在20-30℃，拉速控制在0.61-0.67m/min；2)铸坯退火连铸坯切割完成后立即热装退火炉，退火炉300-600℃待温受料；加热炉升温速度30-50℃/小时，退火温度860-900℃和保温时间24-30小时；3)板坯加热板坯加...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘尚潭，黄喆毅，毛征东，洪扣林，徐斌，陈锋，
申请(专利权)人：宝钢特钢有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31