專(zhuān)利名稱(chēng)：P91 無(wú)縫鋼管及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)縫鋼管的制造領(lǐng)域，具體而言，涉及一種P91無(wú)縫鋼管及其制備方法。
背景技術(shù)：
P91鋼是在9Cr_lMo(P9)鋼的基礎(chǔ)上，通過(guò)添加少量的Nb、V微合金化元素并控制 N元素的含量開(kāi)發(fā)的一種新型鐵素體型耐熱鋼。該鋼熱強(qiáng)性好，達(dá)到了奧氏體型耐熱鋼持久強(qiáng)度的水平，綜合力學(xué)性能優(yōu)異，熱導(dǎo)性高，線(xiàn)膨脹系數(shù)低，具有良好的淬透性和可焊性，被廣泛應(yīng)用于制造超(超)臨界火力發(fā)電機(jī)組的高溫過(guò)熱器、高溫再熱器管道和主蒸汽管道等部件。目前，隨著我國(guó)火力發(fā)電機(jī)組向高參數(shù)、大容量、環(huán)保型方向的發(fā)展，對(duì)P91鋼管的需求量將呈逐年上升的趨勢(shì)，特別是對(duì)大口徑P91無(wú)縫鋼管的需求量將日趨增大。自從我國(guó)20世紀(jì)90年代進(jìn)行T/P91無(wú)縫鋼管的生產(chǎn)國(guó)產(chǎn)化以來(lái)，國(guó)內(nèi)也有不少試制和生產(chǎn)大孔徑P91無(wú)縫鋼管的工藝流程，如武漢471廠(chǎng)的鋼錠沖孔+頂管工藝、攀鋼集團(tuán)成都鋼鐵有限責(zé)任公司成都65廠(chǎng)的鍛造管坯+皮爾格軋機(jī)軋管工藝、天津鋼管集團(tuán)股份有限公司的鍛造管坯+460PQF連軋工藝、揚(yáng)州誠(chéng)德鋼管有限公司的鍛造管坯+ 二輥一次斜軋制管工藝、內(nèi)蒙古北方重工業(yè)集團(tuán)公司和河北宏潤(rùn)重工集團(tuán)有限公司的鋼錠鍛造成棒+鏜孔工藝等。國(guó)外大口徑P91無(wú)縫鋼管的主流生產(chǎn)工藝是以美國(guó)Wyman Gordon公司3. 5萬(wàn)噸立式擠壓機(jī)為代表的熱擠壓工藝。但上述技術(shù)的生產(chǎn)工藝不僅流程長(zhǎng)、金屬消耗高，而且產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。面對(duì)P91 鋼管的需求量將呈逐年上升的趨勢(shì)，我們亟需開(kāi)發(fā)一種新的制造方法，以縮短生產(chǎn)工藝流程，降低成本并得到的高質(zhì)量的P91無(wú)縫鋼管。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種P91無(wú)縫鋼管的制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中生產(chǎn)工藝流程長(zhǎng)、金屬消耗高、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定問(wèn)題。本發(fā)明提供了一種P91無(wú)縫鋼管的制備方法，包括以下步驟坯料冶煉，將原料經(jīng)過(guò)冶煉精煉真空脫氣連鑄圓管坯工藝，制得坯料；退火處理，將坯料進(jìn)行高溫?cái)U(kuò)散退火或低溫等溫退火；周期軋管，將經(jīng)過(guò)退火處理的坯料均熱，均熱溫度為1230 1270°C，均熱溫度偏差±10°C，保持I. 5 3h ;對(duì)經(jīng)過(guò)均熱后坯料進(jìn)行熱軋穿孔，熱軋穿孔的溫度為1100 1200°C ;然后進(jìn)行周期軋制，周期軋制的溫度為950 1100°C，進(jìn)行定徑和冷卻處理；以及熱處理，將經(jīng)過(guò)周期軋管的鋼管加熱到1040 1080°C，進(jìn)行正火，保溫后冷卻，然后加熱到750 800°C，進(jìn)行回火，保溫后冷卻，制得P91無(wú)縫鋼管；其中，原料中P含量小于等于 O. 015%，S含量小于O. 007%，無(wú)縫鋼管的口徑為Φ325 720_。進(jìn)一步地，上述原料中各化學(xué)成分的質(zhì)量百分含量為C 0.08 O. 12%，Si O. 20 O. 45%,Mn O. 35 O. 55%，P 彡 O. 015%，S 彡 O. 007%,Cu 彡 O. 15%,Ni ^ O. 20%,
4Cr 8. 10 9. 30%, MoO. 85 I. 05%, V O. 18 O. 23%, Nb O. 06 O. 10%, N O. 030
O.070%, Al ( O. 020%, Ti ( O. 010%, Zr ( O. 010%，余量為 Fe 及雜質(zhì)。進(jìn)一步地，在上述熱處理步驟后，對(duì)鋼管進(jìn)行表面加工步驟。進(jìn)一步地，上述連鑄圓管坯工藝包括將鋼水注入到弧形連鑄機(jī)的結(jié)晶器中，采用結(jié)晶器液面自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)控鋼水的溫度并控制鋼水的過(guò)熱度，根據(jù)鋼水過(guò)熱度實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)拉坯速度；鋼水沿結(jié)晶器銅管的管壁凝固成以鋼水為液心的坯殼，采用雙向交替旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)鑄坯的凝固末端進(jìn)行攪拌，采用電磁加速器對(duì)鑄坯的末端鋼液施加推力；當(dāng)鑄坯進(jìn)入弧形連鑄機(jī)的弧形導(dǎo)向段后，通過(guò)弧形導(dǎo)向段前段外圍的二冷區(qū)分三段對(duì)鑄坯進(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；對(duì)鑄坯進(jìn)行連續(xù)矯直；以及將矯直后的鑄坯切割、緩冷得到連鑄圓管坯。進(jìn)一步地，上述高溫?cái)U(kuò)散退火的溫度為950 1100°C ;低溫等溫退火的溫度為 600 800。。。 進(jìn)一步地，在對(duì)上述坯料進(jìn)行均熱處理之前，對(duì)坯料進(jìn)行升溫加熱處理，依次經(jīng)過(guò)熱回收段、預(yù)熱段、加熱I段、加熱II段、加熱III段和加熱IV段六個(gè)區(qū)段，熱回收段的目標(biāo)溫度彡800°c，預(yù)熱段的目標(biāo)溫度900±10°C，加熱I段的目標(biāo)溫度1000±10°C，加熱 II段的目標(biāo)溫度1150±10°C，加熱III段的目標(biāo)溫度1230±10°C，加熱IV段的目標(biāo)溫度 1260±10°C。進(jìn)一步地，上述熱軋穿孔的減徑量控制在70 160mm之間，減壁量控制在15 60mm之間。進(jìn)一步地，在上述熱處理步驟中，正火的保溫時(shí)間彡40min,回火的保溫時(shí)間 ^ 120min。進(jìn)一步地，在上述熱處理步驟中，正火冷卻根據(jù)鋼管壁厚的不同，采用空冷、風(fēng)冷、 霧冷或噴淋冷卻，當(dāng)鋼管的壁厚< 30mm，采用空冷處理；當(dāng)鋼管的壁厚范圍為30mm-60mm， 采用噴霧冷卻處理；以及當(dāng)鋼管的壁厚> 60mm，采用噴淋冷卻處理。進(jìn)一步地,在上述熱處理步驟中，回火冷卻采用空冷處理。本發(fā)明還提供了一種通過(guò)本發(fā)明的制備方法所制備的P91無(wú)縫鋼管。本發(fā)明達(dá)到的技術(shù)效果根據(jù)本發(fā)明的制備方法，生產(chǎn)P91無(wú)縫鋼管，鋼管內(nèi)部組織致密，性能優(yōu)良，完全能夠滿(mǎn)足超(超)臨界火電機(jī)組的主蒸汽管道、再熱蒸汽管道和集箱及相同使用條件管道的要求，而且該工藝不僅生產(chǎn)流程短，同時(shí)提高了大口徑P91無(wú)縫鋼管的金屬收得率和鋼管成材率，降低了生產(chǎn)成本，節(jié)約了資源，從而提供了一種生產(chǎn)大口徑、高合金含量的無(wú)縫鋼管的工藝流程。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?qǐng)D和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
說(shuō)明書(shū)附圖用來(lái)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(shuō)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I示出了根據(jù)本發(fā)明P91無(wú)縫鋼管的制備方法的流程圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的P91無(wú)縫鋼管的顯微結(jié)構(gòu)。
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(shuō)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無(wú)縫鋼管的制備方法，如圖I 所示，包括以下步驟坯料冶煉，將原料經(jīng)過(guò)冶煉精煉真空脫氣連鑄圓管坯工藝，制得坯料; 退火處理，將坯料進(jìn)行高溫?cái)U(kuò)散退火或低溫等溫退火；周期軋管，將經(jīng)過(guò)退火處理的坯料均熱，均熱溫度為1230 1270°C，均熱溫度偏差±10°C，保持I. 5 3h ;對(duì)經(jīng)過(guò)均熱后坯料進(jìn)行熱軋穿孔，熱軋穿孔的溫度為1100 1200°C ;然后進(jìn)行周期軋制，周期軋制的溫度為 950 1100°C，進(jìn)行定徑和冷卻處理；以及熱處理，將經(jīng)過(guò)周期軋管的鋼管加熱到1040 1080°C，進(jìn)行正火，保溫后冷卻，然后加熱到750 800°C，進(jìn)行回火，保溫后冷卻，制得P91 無(wú)縫鋼管；其中，原料中P含量小于等于O. 015%, S含量小于O. 007%，無(wú)縫鋼管的口徑為 Φ 325 720mm。本發(fā)明采用連鑄工藝得到坯料，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；對(duì)坯料進(jìn)行退火加工，減小了連鑄坯內(nèi)部應(yīng)力，降低了坯料硬度，有利于鋸切下料；周期軋管工藝由于其鍛、軋、擠相結(jié)合的變形方式，變形量大，非常適合生產(chǎn)大口徑無(wú)縫鋼管；采用熱處理工藝，保證了鋼管奧氏體化的均勻性，提高鋼管的高溫性能；而且控制原料中P、S的含量，避免了 P、S降低鋼管的韌性。根據(jù)本發(fā)明的方法生產(chǎn)P91無(wú)縫鋼管，口徑可以在Φ325 720mm之間，鋼管內(nèi)部組織致密，性能優(yōu)良， 完全能夠滿(mǎn)足超(超)臨界火電機(jī)組的主蒸汽管道、再熱蒸汽管道和集箱及相同使用條件管道的要求，而且該工藝不僅生產(chǎn)流程短，同時(shí)提高了大口徑P91無(wú)縫鋼管的金屬收得率和鋼管成材率，降低了生產(chǎn)成本,節(jié)約了資源,從而提供了一種生產(chǎn)大口徑、高合金含量的無(wú)縫鋼管的工藝流程。本發(fā)明所用原料中各化學(xué)成分的質(zhì)量百分含量為C O. 08 O. 12%, Si O. 20 O. 45%, MnO. 35 O. 55 %，P 彡 O. 015 %，S 彡 O. 007 %，Cu 彡 O. 15 %，Ni 彡 O. 20 %，Cr 8. 10 9. 30 %，Mo O. 85 I. 05 %，V O. 18 O. 23 %，Nb O. 06 O. 10 %，N O. 030 O. 070%, Al ( O. 020%, Ti ( O. 010%, Zr ( O. 010%，余量為 Fe 及雜質(zhì)。本發(fā)明采用首先對(duì)原料中的化學(xué)成分進(jìn)行優(yōu)化，避免一些有害成分如P、S等元素，隨鋼管的韌性和塑性會(huì)產(chǎn)生不利影響，使用優(yōu)化后的原料生產(chǎn)的圓管坯性能更加穩(wěn)定， 滿(mǎn)足作為無(wú)縫鋼管原料的使用要求。本發(fā)明在熱處理步驟后，對(duì)鋼管進(jìn)行表面加工步驟。經(jīng)過(guò)矯直和表面加工后，鋼管的表面性能更好，得到的產(chǎn)品更符合實(shí)際應(yīng)用的要求。本發(fā)明的連鑄圓管坯工藝包括將鋼水注入到弧形連鑄機(jī)的結(jié)晶器中，采用結(jié)晶器液面自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)控鋼水的溫度并控制鋼水的過(guò)熱度，根據(jù)鋼水過(guò)熱度實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)拉坯速度；鋼水沿結(jié)晶器銅管的管壁凝固成以鋼水為液心的坯殼，采用雙向交替旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)鑄坯的凝固末端進(jìn)行攪拌，采用電磁加速器對(duì)鑄坯的末端鋼液施加推力；當(dāng)鑄坯進(jìn)入弧形連鑄機(jī)的弧形導(dǎo)向段后，通過(guò)弧形導(dǎo)向段前段外圍的二冷區(qū)分三段對(duì)鑄坯進(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；對(duì)鑄坯進(jìn)行連續(xù)矯直;以及將矯直后的鑄坯切割、緩冷得到連鑄圓管坯。采用連續(xù)控溫裝置實(shí)時(shí)監(jiān)控鋼水溫度，控制鋼水過(guò)熱度為25 40°C，以便于根據(jù)實(shí)際溫度實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)拉坯速度，避免了溫度監(jiān)控不及時(shí)造成產(chǎn)品缺陷；采用結(jié)晶器和凝固末端組合電磁攪拌，使凝固末端在電磁波的攪拌下處于動(dòng)態(tài)，在凝固時(shí)凝固態(tài)和非凝固態(tài)之間的接觸緊密避免了在凝固過(guò)程中產(chǎn)生的間隙造成表面裂紋和中間裂紋的產(chǎn)生，而且使用電磁加速，使鋼水朝向坯殼運(yùn)動(dòng)方向加速運(yùn)動(dòng)，及時(shí)補(bǔ)充鋼水凝固時(shí)產(chǎn)生的空隙，在電磁攪拌器和電磁加速器的共同作用下，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)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；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，上述過(guò)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。本發(fā)明高溫?cái)U(kuò)散退火溫度為950 1100°C ;低溫等溫退火溫度為600 800°C。 通過(guò)高溫?cái)U(kuò)散退火、低溫等溫退火，減小了連鑄坯內(nèi)部應(yīng)力，降低了坯料硬度，有利于鋸切下料。本發(fā)明在對(duì)坯料進(jìn)行均熱處理之前，對(duì)坯料進(jìn)行升溫加熱處理，依次經(jīng)過(guò)熱回收段、預(yù)熱段、加熱I段、加熱II段、加熱III段和加熱IV段六個(gè)區(qū)段，熱回收段的目標(biāo)溫度≤800°c，預(yù)熱段的目標(biāo)溫度900±10°C，加熱I段的目標(biāo)溫度1000±10°C，加熱II 段的目標(biāo)溫度1150±10°c，加熱III段的目標(biāo)溫度1230±10°C，加熱IV段的目標(biāo)溫度 1260± 10°C。通過(guò)分段加熱，使管坯逐步升高到均熱溫度，避免了升溫速度過(guò)快造成裂紋產(chǎn)生的問(wèn)題。本發(fā)明的穿孔的減徑量控制在70 160mm之間，減壁量控制在15 60mm之間。 根據(jù)P91坯料直徑的不同，適當(dāng)調(diào)整穿孔參數(shù)，嚴(yán)格控制毛管外徑和內(nèi)徑，得到管徑均勻的
無(wú)縫鋼管。本發(fā)明在熱處理步驟中，正火的保溫時(shí)間彡40min,回火的保溫時(shí)間彡120min。正火保溫時(shí)間>40min保證了鋼管奧氏體化的均勻性，同時(shí)，使合金元素充分溶解在奧氏體中；回火保溫時(shí)間> 120min，使合金元素從過(guò)飽和的固溶體中充分析出，得到彌散的碳化物并使回火后的組織趨向穩(wěn)定，從而提高鋼管的高溫性能。本發(fā)明在熱處理步驟中，正火冷卻根據(jù)鋼管壁厚的不同，采用空冷、風(fēng)冷、霧冷或噴淋冷卻，當(dāng)鋼管的壁厚< 30mm，采用空冷處理；當(dāng)鋼管的壁厚范圍為30mm-60mm，采用噴霧冷卻處理；以及當(dāng)鋼管的壁厚> 60mm，采用噴淋冷卻處理。采用上述冷卻方式通過(guò)控制鋼管的冷卻速度，保證了鋼管的組織和性能的均勻性和穩(wěn)定性。本發(fā)明在熱處理步驟中，回火冷卻采用空冷處理?；鼗鸷蟛捎每绽涮幚?，減少了鋼管內(nèi)應(yīng)力，提高鋼管的塑性和韌性，同時(shí)，使合金元素在鋼管中固溶和析出的細(xì)小碳化物之間合理分配，提高組織的穩(wěn)定性，使合金元素的作用能夠得到充分的發(fā)揮。在本發(fā)明另一種典型的實(shí)施方式中，還提供了一種P91無(wú)縫鋼管，通過(guò)本發(fā)明的制備方法得到。以下將結(jié)合實(shí)施例和對(duì)比例，進(jìn)一步說(shuō)明采用本發(fā)明的有益效果。實(shí)施例I僅為舉例說(shuō)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)無(wú)縫鋼管的設(shè)備和參數(shù)。
實(shí)施例I采用本發(fā)明的制備方法生產(chǎn)Φ711Χ63πιπιΡ91的無(wú)縫鋼管。1)Ρ91鋼化學(xué)成分優(yōu)化根據(jù)ASME SA335標(biāo)準(zhǔn)，將Ρ91鋼的化學(xué)成分進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化后的Ρ91鋼的化學(xué)成分如下(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％ ) :c O. 08 O. 12 %，Si O. 20 O. 45 %，Mn O. 35 O. 55 %， P 彡 O. 015%, S 彡 O. 007%, Cu ( O. 15%, Ni ( O. 20%, Cr 8. 10 9. 30%, Mo O. 85
I.05 %, V O. 18 O. 23 %，Nb O. 06 O. 10 %，NO. 030 O. 070 %, Al ^ O. 020 %, Ti ( O. 010%, Zr ( O. 010%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；2)坯料的冶煉采用優(yōu)質(zhì)鐵水和廢鋼為原料經(jīng)過(guò)45噸電爐冶煉、45噸精煉爐精煉、45噸真空脫氣爐和圓坯弧形連鑄機(jī)連鑄工藝進(jìn)行坯料的冶煉，在冶煉過(guò)程中嚴(yán)格控制P91鋼的化學(xué)成分，使其滿(mǎn)足優(yōu)化的化學(xué)成分的要求，圓坯弧形連鑄機(jī)連鑄，控制精煉爐鋼包吊包鋼水溫度 =液相線(xiàn)溫度+(90 120) ±10°C;拉坯速度控制在O. 20 O. 50m/min ;結(jié)晶器的振動(dòng)頻率調(diào)整范圍200opm，振幅調(diào)整范圍±2 4mm，偏移量調(diào)整范圍10 30% ;結(jié)晶器冷卻水量控制4000 5000L/min,將P91連鑄坯切定尺后，進(jìn)行緩冷。坯料中各化學(xué)成分的含量見(jiàn)表I。3)坯料的準(zhǔn)備將緩冷后的坯料進(jìn)行低溫等溫退火，管坯的退火工藝為加熱到600 650°C，保溫時(shí)間為IOOmin ;然后升溫到780±10°C，保溫時(shí)間為160min ;然后隨爐冷卻到600±10°C， 保溫時(shí)間為lOOmin，最后出爐空冷。4)周期軋管將P91連鑄坯料在環(huán)形爐內(nèi)按照表2的加熱制度進(jìn)行加熱。制備Φ711Χ63πιπιΡ91的無(wú)縫鋼管時(shí)，穿孔溫度為1183°C，穿孔后的尺寸規(guī)格為 Φ820Χ80πιπι，周期軋管后的規(guī)格為Φ718Χ63πιπι，周期軋管時(shí)的減徑量為102mm，減壁量為 17mm。周期軋管機(jī)孔型為Φ718_，，然后調(diào)整周期軋管機(jī)參數(shù)，芯棒直徑595mm ;喂入量:35mm ;軋棍轉(zhuǎn)速28rpm ;棍距:84mm ;風(fēng)壓5. 6bar ;制動(dòng)腔5. 6mm。保證熱軋鋼管的尺寸精度。周期軋管時(shí)，開(kāi)軋溫度為1078°C，終軋溫度為 974。。。5)鋼管的熱處理正火1050±10°C，保溫時(shí)間160min，正火冷卻S (壁厚)>60_，采用正火噴淋冷卻處理；回火780±10°C，保溫時(shí)間230min，回火冷卻采用回火空冷處理。6)鋼管的表面加工根據(jù)大口徑P91無(wú)縫鋼管的使用要求，采用內(nèi)外磨削工藝清除鋼管內(nèi)外表面的氧化鐵皮，保證鋼管的表面質(zhì)量和尺寸精度。經(jīng)過(guò)內(nèi)外磨削的鋼管不存在高度或深度大于 O. 3mm的螺紋。鋼管經(jīng)過(guò)表面加工處理后，然后進(jìn)行人工檢驗(yàn)，無(wú)損探傷合格后進(jìn)行噴標(biāo)、涂漆， 包裝入庫(kù)。測(cè)定本實(shí)施例的P91無(wú)縫鋼管的各項(xiàng)力學(xué)性能，其中，拉伸性能見(jiàn)表3、鋼管從內(nèi)表面到外表面的硬度見(jiàn)表4、沖擊性能見(jiàn)表5。表I
元素CSiMnPSCuNiCrMo含量(Wt % )O. 08O. 36O. 400.013O. 002O. 04O. 068. 69O. 89元素VAlSnAsPbSbBiNbN含量(Wt % )O. 22O. 019O. 0060.013O. 001O. 005O. 006O. 06O. 058表 2
坯料直徑 (mm)各區(qū)段加熱溫度及時(shí)間(°c，小時(shí))總加熱時(shí)間 (h)熱回收段預(yù)熱段加熱I 段加熱II 段加熱III 段加熱IV 段均熱段<800900士101000士101150 士 101230士 101260士101250士105005 61.5 21.5 21.5 21.5 21.5 21.5 214 186005 61.5 21.5 21.5 21.5 22 32 315 207006 81.5 21.5 22 2.52 2.52.5 3.52.5 3.518 248006 82 2.52 2.52 2.52 2.53 4.53 4.520 27表3
RP0. 2 (MPa)Rm (MPa)A(%)5877122158271622表4
(HBW)
224，227，224，223，225，227表5
溫度Akv(J)室溫212,216,226O202,184,222-20160，162，146
9
由表3、表4和表5中的數(shù)據(jù)可以看出，拉伸、硬度、沖擊均表現(xiàn)較好的性能。如圖2所示，經(jīng)檢測(cè)本實(shí)施例的無(wú)縫鋼管的顯微組織，確定該組織為單一的回火馬氏體組織，晶粒度為8級(jí)。本實(shí)施例的Φ711Χ63πιπιΡ91無(wú)縫鋼管的非金屬夾雜物為Α O. 5 ；B I. O ；C O. 5 ； D O. 5 ；Ds 0. 5，而且低倍檢驗(yàn)和彎曲試驗(yàn)均合格。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種P91無(wú)縫鋼管的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟坯料冶煉，將原料經(jīng)過(guò)冶煉精煉真空脫氣連鑄圓管坯工藝，制得所述坯料；退火處理，將所述坯料進(jìn)行高溫?cái)U(kuò)散退火或低溫等溫退火；周期軋管，將經(jīng)過(guò)所述退火處理的坯料均熱，對(duì)經(jīng)過(guò)均熱后所述坯料進(jìn)行熱軋穿孔，所述熱軋穿孔的溫度為1100 1200°C，然后進(jìn)行周期軋制，所述周期軋制的溫度為950 1100°C，進(jìn)行定徑和冷卻處理；以及熱處理，將經(jīng)過(guò)所述周期軋管的鋼管加熱到1040 1080°C，進(jìn)行正火，保溫后冷卻，然后加熱到750 800°C，進(jìn)行回火，保溫后冷卻，制得所述P91無(wú)縫鋼管；其中，所述原料中P含量小于等于0. 015%，S含量小于0. 007%，所述無(wú)縫鋼管的口徑為 ￠325 720mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述原料中各化學(xué)成分的質(zhì)量百分含量為C 0. 08 0. 12%，Si 0. 20 0. 45%，Mn 0. 35 0. 55 %，P 彡 0. 015 %， S ^ 0. 007 %, Cu ^ 0. 15 %, Ni ^ 0. 20 %, Cr 8. 10 9. 30 %，Mo 0. 85 I. 05 %，V0.18 0. 23 %，Nb 0. 06 0. 10 %，NO. 030 0. 070 %, Al ^ 0. 020 %, Ti ^ 0. 010 %, Zr ( 0. 010%，余量為Fe及雜質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，在所述熱處理步驟后，對(duì)所述鋼管進(jìn)行表面加工步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述連鑄圓管坯工藝包括將鋼水注入到弧形連鑄機(jī)的結(jié)晶器中，采用結(jié)晶器液面自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)控所述鋼水的溫度并控制所述鋼水的過(guò)熱度，根據(jù)所述鋼水過(guò)熱度實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)拉坯速度；鋼水沿所述結(jié)晶器銅管的管壁凝固成以鋼水為液心的坯殼，采用雙向交替旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)鑄坯的凝固末端進(jìn)行攪拌，采用電磁加速器對(duì)所述鑄坯的末端鋼液施加推力；當(dāng)所述鑄坯進(jìn)入所述弧形連鑄機(jī)的弧形導(dǎo)向段后，通過(guò)所述弧形導(dǎo)向段前段外圍的二冷區(qū)分三段對(duì)所述鑄坯進(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；對(duì)所述鑄坯進(jìn)行連續(xù)矯直；以及將矯直后的鑄坯切割、緩冷得到所述連鑄圓管坯。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述高溫?cái)U(kuò)散退火的溫度為950 IlOO0C ;所述低溫等溫退火的溫度為600 800°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述均熱溫度為1230 1270°C，所述均熱溫度偏差± 10°c，保持I. 5 3h，在對(duì)所述坯料進(jìn)行均熱處理之前，對(duì)所述坯料進(jìn)行升溫加熱處理，依次經(jīng)過(guò)熱回收段、預(yù)熱段、加熱I段、加熱II段、加熱III段和加熱IV段六個(gè)區(qū)段，所述熱回收段的目標(biāo)溫度< 800°C，所述預(yù)熱段的目標(biāo)溫度900± 10°C，所述加熱I 段的目標(biāo)溫度1000 ± 10°C，所述加熱11段的目標(biāo)溫度1150 ± 10°C，所述加熱111段的目標(biāo)溫度1230±10°C，所述加熱IV段的目標(biāo)溫度1260±10°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述熱軋穿孔的減徑量控制在70 160mm之間，減壁量控制在15 60mm之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，在所述熱處理步驟中，所述正火的保溫時(shí)間≥40min,所述回火的保溫時(shí)間≥120min。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，在所述熱處理步驟中，所述正火冷卻根據(jù)鋼管壁厚的不同，采用空冷、風(fēng)冷、霧冷或噴淋冷卻，當(dāng)所述鋼管的壁厚< 30mm，采用空冷處理；當(dāng)所述鋼管的壁厚范圍為30mm-60mm，采用噴霧冷卻處理；以及當(dāng)所述鋼管的壁厚> 60mm,采用噴淋冷卻處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，在所述熱處理步驟中，所述回火冷卻采用空冷處理。
11.一種P91無(wú)縫鋼管，其特征在于，所述P91無(wú)縫鋼管由權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)制備方法制備而成。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種P91無(wú)縫鋼管及其制備方法。該制備方法包括坯料冶煉，將原料經(jīng)過(guò)冶煉、精煉、真空脫氣、連鑄圓管坯，制得坯料；退火處理，將坯料進(jìn)行高溫?cái)U(kuò)散退火或低溫等溫退火；周期軋管，將經(jīng)過(guò)退火處理的坯料均熱，對(duì)經(jīng)過(guò)均熱后坯料進(jìn)行熱軋穿孔，定徑，冷卻；以及熱處理，將經(jīng)過(guò)周期軋管的鋼管加熱到1040～1080℃，進(jìn)行正火，保溫后冷卻，然后加熱到750～800℃，進(jìn)行回火，保溫后冷卻，制得無(wú)縫鋼管；其中，原料中P含量小于等于0.015％，S含量小于0.007％，無(wú)縫鋼管的口徑為Φ325～720mm。根據(jù)本發(fā)明制備的P91無(wú)縫鋼管，內(nèi)部組織致密，性能優(yōu)良，金屬收得率和鋼管成材率得到提高，降低了生產(chǎn)成本，節(jié)約了資源。
文檔編號(hào)B23P15/00GK102581555SQ20121003984
公開(kāi)日2012年7月18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)明者冉旭, 宋景凌, 張敏, 李陽(yáng)華, 王勇, 田研, 羅家華, 肖鴻光, 范振遠(yuǎn), 閔杰, 陳紹林, 龍功名 申請(qǐng)人:衡陽(yáng)華菱鋼管有限公司