专利名称：超(超)临界锅炉用无缝钢管的制造方法
技术领域：
本发明属于铁基合金钢产品的制造方法，涉及一种超(超)临界锅炉用无缝钢管 的制造方法。本发明特别适用于10Crl8Ni9NbCu3NB无缝钢管的制造，采用本发明制造的 10Crl8Ni9NbCu3NB无缝钢管产品主要用于生产火力发电的超(超)临界锅炉的再热器和过 热器。
背景技术：
10Crl8Ni9NbCu3NB是GB/T5310的牌号(即日本的SUPER304H)，是日本住友金属 和三菱重工在上世纪80年代中期，为适应超(超)临界锅炉机组的需要而开发的一种具有 较一般18-8型不锈钢更高的高温持久强度的新型材料；它是在ASME SA-213TP304H的基础 上，通过降低Mn含量上限，加入质量百分比含量约3%的Cu、约0. 45%的Nb和一定量的N， 使该钢在服役时产生微细弥散沉淀于奥氏体内的富Cu相(与基体相共格)，并与Nb (C、N)、 NbCrN和M23C6沉淀相一起产生极佳的沉淀强化作用，其650 700°C的10 持久强度较 ASME SA-213TP;347H高出30 50%，许用应力至少可提高20%。根据对我国电力工业发展态势的调查和了解，以及在国家节能和环保生产的方 针、政策指导下，今后我国电站锅炉将主要发展600MW及以上容量的超(超)临界机组，这 些机组锅炉的过热器和再热器管道所采用的材料10Crl8Ni9NbCu3NB将是难以用其它材料 代替的。由于技术方面的原因，全世界能供应的钢厂极少，主要从日本进口。因供需严重失 衡，国际市场上，此钢管的进口价最高达到每吨20多万元，约为TP347H钢管的2倍。该材 料不仅进口价格高，而且订货周期长，并不能保证交货期，已严重制约了我国大容量、高效 率火电机组的发展。现有技术中，超(超)临界锅炉用10Crl8Ni9NbCu3NB无缝钢管的生产工艺过 程一般包括冶炼工艺、管坯轧制工艺、荒管轧制工艺、半成品管软化工艺、以及成品固溶 工艺。采用现有技术工艺，存在下列缺点(1)钢管晶间腐蚀不合在10Crl8Ni9NbCu3NB 钢熔炼成品成分中，由于碳和铌均控制中线，铌与碳的比值仅为4-5，而防止此钢晶间腐 蚀铌碳比要求大于8，从而导致钢的晶间腐蚀不合，达不到使用要求；(2)钢管混晶由于 10Crl8Ni9NbCu3NB半成品管采用低温软化工艺(例如1050-1100°C保温40-90分钟后，快 速水冷)，钢中的一次粗大碳氮化物(直径约为0. 50 μ m，是钢锭在凝固过程中选分结晶形 成的)溶解不充分，导致成品固溶期间，析出的细小碳氮化物(直径约为0. IOym)与软化 时未完全溶解的较大颗粒碳氮化物在钢中分布不均勻，大颗粒碳氮化物在钢中不能起到细 化晶粒的作用，使钢中局部位置的晶粒度粗大，从而导致钢管混晶。
发明内容
本发明的目的旨在克服现有技术中的不足，提供一种产品质量良好的超(超)临 界锅炉用无缝钢管的制造方法，特别是用于超(超)临界锅炉的10Crl8Ni9NbCu3NB无缝钢 管的制造方法。
本发明的内容是一种超(超)临界锅炉用无缝钢管的制造方法，其特征是包括下 列步骤a、冶炼采用电弧炉(EF)初次冶炼，经钢包加热炉(LF)精炼，再经中间包处理 除掉高硫还原渣，最后在真空吹氧钢包精炼炉(VOD)中精炼的工艺进行冶炼；获得的钢 的组成和质量百分比例为CO. 07 0. 13%, Mn彡1. 00%, Si ^ 0. 30%, P ^ 0. 030%, S 彡 0. 010%,Crl7. 0 19. 0%,Ni7. 50 10. 50%,Cu2. 50 3. 50%,NbO. 20 0. 60%, NO. 05 0. 12%,A10. 003 0. 03%,B0. 001 0. 01%、余量为铁；出钢后在 1520 1530°C 的温度及Ar气保护下浇注成3 3. 5t方锭；钢锭红送到初轧车间的温度为彡5000C ；b、管坯轧制在1180 1260°C的温度下，将3 3. 5t方锭经初轧机轧制成规格 为外径Φ 1 IOmm Φ 220mm的管坯；C、荒管轧制将管坯表面车光至粗糙度Ra3. 2 4. 5um后，在1050 1150°C的温 度下、采用斜轧穿孔机组将管坯热穿轧制成外径OlOSmmX壁厚7 16mm的荒管，轧后温 度800 1000°C直接水冷，制得荒管；d、半成品管高温软化荒管经矫直、酸洗、精整检查、润滑、表面缺陷修磨后，轧制 为半成品管，半成品管规格为外径Φ76 Φ89Χ壁厚4 14mm，再经脱脂处理后，在高温 箱式炉中于1200 1260°C保温30 90分钟后(即进行高温软化处理)，快速水冷，制得 半成品管；e、成品固溶半成品管经矫直、酸洗、喷丸、精整检查、润滑后，再轧制为成品管，成 品管经脱脂处理后进行成品固溶即在1100 1150°C保温2 10分钟，再经矫直、酸洗、 精整检验、制得超(超)临界锅炉用无缝钢管成品，包装入库。2、按权利要求1所述的超(超)临界锅炉用无缝钢管的制造方法，其特征是步骤 a冶炼所述获得的钢的组成和质量百分比例为CO. 07 0. 09%,Mn^O. 90%,Si^O. 30%, P ^ 0. 025 S ^ 0. 005 Crl8. 4 18. 8 %、Ni9. 00 9. 50 %、Cu2. 70 3. 00 %、 NbO. 50 0. 60%, NO. 08 0. 11%, A10. 005 0. 015%, B0. 003 0. 006%、余量为铁。本发明的内容中步骤b所述初轧机可以为825初精轧机组。本发明的内容中步骤c所述穿孔机组轧制可以是采用Φ100斜轧穿孔机组轧制。本发明的内容中步骤d所述轧制可以是采用HTP160冷轧管机轧制。本发明的内容中步骤e所述轧制可以是采用SKW75、SKW25、LG80、或LG90冷轧机 轧制。本发明的内容中步骤e所述超(超)临界锅炉用无缝钢管成品的规格可以为 Φ50. 8X6. 2、Φ50. 8X3. 5、或 Φ44. 5X9。本发明的内容中所述钢的质量百分比例组成中，C较好的为0. 07 0. 08%, Nb 较好的为0. 56 0. 60%。本发明的内容中所述电弧炉(EF)可以是40t电弧炉(EF)，所述钢包加热炉(LF) 可以是40t钢包加热炉(LF)，所述真空吹氧钢包精炼炉(VOD)可以是40t真空吹氧钢包精 炼炉(VOD)。与现有技术相比，本发明具有下列特点和有益效果(1)采用本发明，钢管晶间腐蚀合格，在10Crl8Ni9NbCu3NB钢熔炼成品成分中，由 于碳控制下线，铌控制中上线，铌与碳的比值达到了此钢防止晶间腐蚀铌碳比大于8的要求，从而使钢的晶间腐蚀合格，达到使用要求；晶间腐蚀合格的10Crl8M9NbCu3NB钢管在 火力发电的超(超)临界锅炉的使用过程中，不会因晶间腐蚀而报废，延长了钢管的使用寿 命；(2)采用本发明，消除了钢管的混晶、晶粒度合格；10Crl8Ni9NbCu3NB半成品管在 高温长时软化处理时(其工艺为1200 1260°C保温30 90分钟后快速水冷)，让钢锭凝 固过程中的一次大颗粒碳氮化物(直径约为0. 50 μ m)充分溶解，快速水冷后，固溶于钢中， 在成品固溶时(其工艺为1110 1150°C保温2 10分钟后喷水冷却)，在奥氏体晶内和 晶界析出细小的碳氮化铌；晶内析出大量弥散分布的碳氮化铌粒子(直径约为0. IOym), 能够作为晶粒再结晶的形核，形成新的奥氏体界面，碳氮化铌粒子越细小越弥散，这种界面 的形核几率越大，为晶内奥氏体的形核创造了有利的条件，奥氏体结晶后，晶粒越细小、均 勻，其成品管的晶粒度为7-8. 5级；消除了钢管的混晶，钢管的晶粒度细小、均勻，从而使钢 管在650 700°C的105h持久强度、许用应力、钢管抗蒸汽氧化能力较现有技术生产的钢管 有所提高；(3)本发明钢管的晶粒度均勻，并控制在7-10级，钢管的力学性能、晶腐、扩口、压 扁、超声波/涡流探伤等主要技术指标良好，可为超(超)临界火电机组的快速发展作出贡 献；(4)本发明产品制备工艺简单，实用性强。
具体实施例方式下面给出的实施例拟以对本发明作进一步说明，但不能理解为是对本发明保护范 围的限制，该领域的技术人员根据上述本发明的内容对本发明作出的一些非本质的改进和 调整，仍属于本发明的保护范围。实施例1 —种超(超)临界锅炉用无缝钢管的制造方法，包括下列步骤a、冶炼采用电弧炉(EF)初次冶炼，经钢包加热炉(LF)精炼，再经中间包处理除 掉高硫还原渣，最后在真空吹氧钢包精炼炉(VOD)中精炼的工艺进行冶炼；获得的钢的组 成和质量百分比例为 CO. 09%, MnO. 78%, SiO. 22%, P0. 023%, S ^ 0. 004%, Crl8. 0%, Ni9. 50%,Cu3. 00%,Nb0. 50%,NO. 08%,A10. 01%,BO. 005%、余量为铁；出钢后在 1520 1530°C的温度及Ar气保护下浇注成3. 2t方锭；钢锭红送到初轧车间的温度为彡500°C ；b、管坯轧制在1180 1260°C的温度下，将3. 2t方锭经初轧机轧制成规格为外 径Φ 1 IOmm Φ 220mm的管坯；C、荒管轧制将管坯表面车光至粗糙度Ra3. 2 4. 5um后，在1050 1150°C的温 度下、采用斜轧穿孔机组将管坯热穿轧制成外径OlOSmmX壁厚7 16mm的荒管，轧后温 度800 1000°C直接水冷，制得荒管；d、半成品管高温软化荒管经矫直、酸洗、精整检查、润滑、表面缺陷修磨后，轧制 为半成品管，半成品管规格为外径Φ76 Φ89Χ壁厚4 14mm，再经脱脂处理后，在高温 箱式炉中于1200 1260°C保温50分钟后(即进行高温软化处理)，快速水冷，制得半成品 管；e、成品固溶半成品管经矫直、酸洗、喷丸、精整检查、润滑后，再轧制为成品管，成品管经脱脂处理后进行成品固溶即在1100 1150°C保温6分钟，再经矫直、酸洗、精整检 验、制得超(超)临界锅炉用无缝钢管成品，包装入库。实施例2 一种超(超)临界锅炉用无缝钢管的制造方法，包括下列步骤a、冶炼采用电弧炉(EF)初次冶炼，经钢包加热炉(LF)精炼，再经中间包处理 除掉高硫还原渣，最后在真空吹氧钢包精炼炉(VOD)中精炼的工艺进行冶炼；获得的钢的 组成和质量百分比例为 CO. 075%, MnO. 75%, SiO. 26%, P0. 027%, SO. 003%, Crl7. 0%, Ni7. 50 Cu2. 50 NbO. 52 NO. 05 A10. 003 %、B0. 001 %、余量为铁；出钢后在 1520 1530°C的温度及Ar气保护下浇注成3t方锭；钢锭红送到初轧车间的温度为 彡 500 0C ；b、管坯轧制在1180 1260°C的温度下，将3t方锭经初轧机轧制成规格为外径 Φ 1 IOmm Φ 220mm 的管坯；C、荒管轧制将管坯表面车光至粗糙度Ra3. 2 4. 5um后，在1050 1150°C的温 度下、采用斜轧穿孔机组将管坯热穿轧制成外径OlOSmmX壁厚7 16mm的荒管，轧后温 度800 1000°C直接水冷，制得荒管；d、半成品管高温软化荒管经矫直、酸洗、精整检查、润滑、表面缺陷修磨后，轧制 为半成品管，半成品管规格为外径Φ76 Φ89Χ壁厚4 14mm，再经脱脂处理后，在高温 箱式炉中于1200 1260°C保温30分钟后(即进行高温软化处理)，快速水冷，制得半成品 管；e、成品固溶半成品管经矫直、酸洗、喷丸、精整检查、润滑后，再轧制为成品管，成 品管经脱脂处理后进行成品固溶即在1100 1150°C保温2分钟，再经矫直、酸洗、精整检 验、制得超(超)临界锅炉用无缝钢管成品，包装入库。实施例3 一种超(超)临界锅炉用无缝钢管的制造方法，包括下列步骤a、冶炼采用电弧炉(EF)初次冶炼，经钢包加热炉(LF)精炼，再经中间包处理除 掉高硫还原渣，最后在真空吹氧钢包精炼炉(VOD)中精炼的工艺进行冶炼；获得的钢的组 成和质量百分比例为 C0. 085%, MnO. 82%, SiO. 24%, P0. 022%, S^O. 005%、Cr 19. 0%, NilO. 50%,Cu3. 50%,Nb0. 60%,NO. 12%,A10. 03%,B0. 01%、余量为铁；出钢后在 1520 1530°C的温度及Ar气保护下浇注成3. 5t方锭；钢锭红送到初轧车间的温度为彡500°C ；b、管坯轧制在1180 1260°C的温度下，将3. 5t方锭经初轧机轧制成规格为外 径Φ 1 IOmm Φ 220mm的管坯；C、荒管轧制将管坯表面车光至粗糙度Ra3. 2 4. 5um后，在1050 1150°C的温 度下、采用斜轧穿孔机组将管坯热穿轧制成外径OlOSmmX壁厚7 16mm的荒管，轧后温 度800 1000°C直接水冷，制得荒管；d、半成品管高温软化荒管经矫直、酸洗、精整检查、润滑、表面缺陷修磨后，轧制 为半成品管，半成品管规格为外径Φ76 Φ89Χ壁厚4 14mm，再经脱脂处理后，在高温 箱式炉中于1200 1260°C保温90分钟后(即进行高温软化处理)，快速水冷，制得半成品 管；e、成品固溶半成品管经矫直、酸洗、喷丸、精整检查、润滑后，再轧制为成品管，成
6品管经脱脂处理后进行成品固溶即在1100 1150°C保温10分钟，再经矫直、酸洗、精整 检验、制得超(超)临界锅炉用无缝钢管成品，包装入库。实施例4 一种超(超)临界锅炉用无缝钢管的制造方法，包括下列步骤a、冶炼采用电弧炉(EF)初次冶炼，经钢包加热炉(LF)精炼，再经中间包处理 除掉高硫还原渣，最后在真空吹氧钢包精炼炉(VOD)中精炼的工艺进行冶炼；获得的钢的 组成和质量百分比例为 CO. 078%, MnO. 85%, SiO. 20%, P0. 025%, SO. 005%, Crl8. 6%, Ni9. 30 Cu2. 85 NbO. 55 NO. 10 A10. 010 %、B0. 004 %、余量为铁；出钢后在 1520 1530°C的温度及Ar气保护下浇注成3 3. 5t方锭；钢锭红送到初轧车间的温度为 彡 500 0C ；b、管坯轧制在1180 1260°C的温度下，将3 3. 5t方锭经初轧机轧制成规格 为外径Φ 1 IOmm Φ 220mm的管坯；C、荒管轧制将管坯表面车光至粗糙度Ra3. 2 4. 5um后，在1050 1150°C的温 度下、采用斜轧穿孔机组将管坯热穿轧制成外径OlOSmmX壁厚7 16mm的荒管，轧后温 度800 1000°C直接水冷，制得荒管；d、半成品管高温软化荒管经矫直、酸洗、精整检查、润滑、表面缺陷修磨后，轧制 为半成品管，半成品管规格为外径Φ76 Φ89Χ壁厚4 14mm，再经脱脂处理后，在高温 箱式炉中于1200 1260°C保温60分钟后(即进行高温软化处理)，快速水冷，制得半成品 管；e、成品固溶半成品管经矫直、酸洗、喷丸、精整检查、润滑后，再轧制为成品管，成 品管经脱脂处理后进行成品固溶即在1100 1150°C保温6分钟，再经矫直、酸洗、精整检 验、制得超(超)临界锅炉用无缝钢管成品，包装入库。实施例5-11:一种超(超)临界锅炉用无缝钢管的制造方法，包括下列步骤a、冶炼采用电弧炉(EF)初次冶炼，经钢包加热炉(LF)精炼，再经中间包处理除 掉高硫还原渣，最后在真空吹氧钢包精炼炉(VOD)中精炼的工艺进行冶炼；获得的钢的组 成和质量百分比例见表1 ；b、管坯轧制在1180 1260°C的温度下，将3 3. 5t方锭经初轧机轧制成规格 为外径Φ 1 IOmm Φ 220mm的管坯；C、荒管轧制将管坯表面车光至粗糙度Ra3. 2 4. 5um后，在1050 1150°C的温 度下、采用斜轧穿孔机组将管坯热穿轧制成外径OlOSmmX壁厚7 16mm的荒管，轧后温 度800 1000°C直接水冷，制得荒管；d、半成品管高温软化荒管经矫直、酸洗、精整检查、润滑、表面缺陷修磨后，轧制 为半成品管，半成品管规格为外径Φ76 Φ89Χ壁厚4 14mm，再经脱脂处理后，在高温 箱式炉中于1200 1260°C保温30 90分钟后(即进行高温软化处理)，快速水冷，制得 半成品管；e、成品固溶半成品管经矫直、酸洗、喷丸、精整检查、润滑后，再轧制为成品管，成 品管经脱脂处理后进行成品固溶即在1100 1150°C保温2 10分钟，再经矫直、酸洗、 精整检验、制得超(超)临界锅炉用无缝钢管成品，包装入库。
表1 钢的组成和质量百分比例
权利要求
1.一种超(超)临界锅炉用无缝钢管的制造方法，其特征是包括下列步骤a、冶炼采用电弧炉初次冶炼，经钢包加热炉精炼，再经中间包处理除掉高硫还原渣， 最后在真空吹氧钢包精炼炉中精炼的工艺进行冶炼；获得的钢的组成和质量百分比例为 CO. 07 0. 13%,Mn ^ 1. 00%,Si ^ 0. 30%,P ^ 0. 030%,S 彡 0. 010%、Crl7. 0 19. 0%、 Ν 7. 50 10. 50 %、Cu2. 50 3. 50 %、NbO. 20 0. 60 %、NO. 05 0. 12 %、A10. 003 0. 03%, B0. 001 0.01%、余量为铁；出钢后在1520 1530°C的温度及Ar气保护下浇注 成3 3. 5t方锭；钢锭红送到初轧车间的温度为彡5000C ；b、管坯轧制在1180 1260°C的温度下，将3 3.5t方锭经初轧机轧制成规格为外 径Φ 1 IOmm Φ 220mm的管坯；c、荒管轧制将管坯表面车光至粗糙度Ra3.2 4. 5um后，在1050 1150°C的温度 下、采用斜轧穿孔机组将管坯热穿轧制成外径Φ IOSmmX壁厚7 16mm的荒管，轧后温度 800 1000°C直接水冷，制得荒管；d、半成品管高温软化荒管经矫直、酸洗、精整检查、润滑、表面缺陷修磨后，轧制为半 成品管，半成品管规格为外径Φ76 Φ89Χ壁厚4 14mm，再经脱脂处理后，在高温箱式 炉中于1200 1260°C保温30 90分钟后，快速水冷，制得半成品管；e、成品固溶半成品管经矫直、酸洗、喷丸、精整检查、润滑后，再轧制为成品管，成品管 经脱脂处理后进行成品固溶即在1100 1150°C保温2 10分钟，再经矫直、酸洗、精整 检验、制得超(超)临界锅炉用无缝钢管成品，包装入库。
2.按权利要求1所述的超(超)临界锅炉用无缝钢管的制造方法，其特征是步骤a 冶炼所述获得的钢的组成和质量百分比例为CO. 07 0. 09%,Mn彡0. 90%,Si彡0. 30%, P ^ 0. 025 S ^ 0. 005 Crl8. 4 18. 8 %、Ni9. 00 9. 50 %、Cu2. 70 3. 00 %、 NbO. 50 0. 60%, NO. 08 0. 11%, A10. 005 0. 015%, B0. 003 0. 006%、余量为铁。
3.按权利要求1或2所述的超(超)临界锅炉用无缝钢管的制造方法，其特征是步 骤b所述初轧机为825初精轧机组。
4.按权利要求1或2所述的超(超)临界锅炉用无缝钢管的制造方法，其特征是步 骤c所述穿孔机组轧制是采用Φ 100斜轧穿孔机组轧制。
5.按权利要求1或2所述的超(超)临界锅炉用无缝钢管的制造方法，其特征是步 骤d所述轧制是采用HTP160冷轧管机轧制。
6.按权利要求1或2所述的超(超)临界锅炉用无缝钢管的制造方法，其特征是步 骤e所述轧制是采用SKW75、SKW25、LG80、或LG90冷轧机轧制。
7.按权利要求1或2所述的超(超)临界锅炉用无缝钢管的制造方法，其特征是: 步骤e所述超(超)临界锅炉用无缝钢管成品的规格为Φ50.8Χ6.2、Φ50.8Χ3.5、或 Φ44. 5X9。
8.按权利要求1或2所述的超(超)临界锅炉用无缝钢管的制造方法，其特征是所 述钢的质量百分比例组成中，C为0. 07 0. 08%、Nb为0. 56 0. 60%。
全文摘要
一种超(超)临界锅炉用无缝钢管的制造方法，其特征是包括采用电弧炉初次冶炼，经钢包加热炉精炼，再经中间包处理除掉高硫还原渣，最后在真空吹氧钢包炉中精炼的工艺进行冶炼；出钢后在1520～1530℃的温度及Ar气保护下浇注成钢锭；钢锭经管坯轧制、荒管轧制、半成品管高温软化、以及成品固溶制得产品；半成品管高温软化是荒管轧制为半成品管、经脱脂处理后，在高温箱式炉中于1200～1260℃保温30～90分钟后，快速水冷。采用本发明，制造的钢管的晶粒度均匀，钢管的力学性能、晶腐、扩口、压扁、超声波/涡流探伤等技术指标良好，特别适用于生产火力发电的超(超)临界锅炉的再热器和过热器。
文档编号B21C37/06GK102059271SQ201010556969
公开日2011年5月18日 申请日期2010年11月23日 优先权日2010年11月23日
发明者刘迎骥, 张健, 张莱明, 彭声通, 李守军, 石军, 罗通伟 申请人:攀钢集团江油长城特殊钢有限公司, 攀钢集团钢铁钒钛股份有限公司