一种p91无缝钢管制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及冶金材料领域，特别是涉及一种P91无缝钢管制备方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，我国电力工业飞速发展，电厂锅炉向大容量、高参数的超临界、超超临界 机组发展，这对锅炉用钢提出了更高要求，一般耐高温钢要有高的蠕变断裂强度、有限的硬 度、好的韧性。P91是在P9(9Cr-lM 〇)钢的基础上，在限制C含量上下限、更加严格控制P和 S等残余有害元素含量的同时，添加了一定量的N及微量的强碳化物形成元素 V和Nb，达到 细化晶粒、提高钢管持久强度的目的，形成的一种新型铁素体型耐热合金钢。P91具有较好 的综合力学性能，且焊接性能和加工工艺性能良好。该钢制管难点为P91材料加工温度范 围窄、高温变形抗力大、易出现内外折、对冷却速度敏感等。在应用热轧工艺生产P91无缝 钢管时，存在产品表面质量及尺寸精度较差、成才率较低等问题。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题是提供一种经济、实用且满足产品质量要求的P91无缝 钢管制备方法。
[0004] 为达上述目的，本发明一种P91无缝钢管制备方法，包括以下步骤：
[0005] P91钢经锻造、退火、扒皮后制成圆坯，并打通孔，圆坯加热前用薄铁片挡住所述通 孔，之后进行管坯加热一穿孔一连轧管一定径；
[0006] 其中管坯加热步骤采用分段加热方式加热至1280°C ;穿孔时管坯的圆周速度不 超过3m/s，转速为低合金钢的70% ;采用较大差速轧制，芯棒速度为低合金钢芯棒速度的 90%〇
[0007] 其中所述通孔的直径为圆坯直径的15 %~20%。
[0008] 其中所述分段加热方式为：先预热到800°C，保温2h，再以不大于120°C /h的升温 速度加热到1280°C，保温3h。
[0009] P91高合金难以轧制的主要原因是：固溶强化和二次相沉淀而形成的高温强度。 这表明这种合金在轧制和其他变形加工时有高的抗变形特性。随着强度的增加，在任何温 度下，特别是在中温范围内，合金的延伸率降低。而且，这种合金的铸造显微结构容易分解， 也会降低延伸率并增加抗变形特性。一般来说，合金成分越大，凝固时偏析的趋势也就越 大。因此，P91采用锻坯，可以改善组织内部结构，减少成分偏析、缩孔、疏松、微裂纹等缺陷， 增加等轴晶率、细化枝晶组织，得到较好的锻坯质量。P91高合金钢导热系数较低，圆坯料 中间通孔可以均匀化温度场，减少坯料热应力，降低穿孔力。但通孔内表面在加热过程中产 生大量氧化皮，对成品质量产生影响，尤其是内表面质量影响较大。为此，采用薄铁片堵住 管坯两端的孔，经过加热之后，内表面氧化皮明显减少。堵头铁片有的在运输过程中会被磕 掉，即使不被磕掉，堵头铁片也不影响轧制过程及毛管内表面质量。通过生产实践，通孔直 径为圆坯直径的15%~20%较合适，若通孔直径过大，金属损耗较大，经济性差；若通孔直 径较小，均匀温度场效果不明显，产品质量较差。
[0010] P91高合金钢圆坯的延伸率比普通材料的差，而且热传导率也低。这些因素要求 圆坯不能加热过快，否则将产生裂纹。由于热传导性差，表面加热过快时，圆坯内部升温较 慢。如果加热速度太快，表面热膨胀产生的应力足以将圆坯从中心拉断。正常情况下是通 过一系列的时间步长来控制炉温升高的速度。因此采用分段加热方式，先预热到800°C，保 温2h，再以不大于120°C /h的升温速度加热到1280°C，保温3h，可以确保整个圆坯都达到 轧制温度。
[0011] 分析认为，穿孔时管坯温度过高会引起塑性下降，这是因为穿孔时管坯过高的圆 周速度（5. 4m/s以上）使内外表面摩擦加剧，导致管坯温度升高（超过1300°C )，由此造成 钢中α铁素体析出和晶界烧损，降低了塑性。在变形速度大于3m/s的条件下，由于管坯前 端或后端变形时产生的内龟裂和阻尼作用，使高合金钢的轧制变得较为困难。穿孔时管坯 的圆周速度不超过3m/s，转速为低合金钢的70%。
[0012] 芯棒速度越低于轧件的差速越大，则差速效果越明显，可降低轧制力，减少宽展， 不仅有利于延伸，并且有利于提高轧后钢管尺寸精度。但芯棒速度较低时，相对速度大，摩 擦热大，会导致芯棒磨损快，降低寿命。因此，芯棒速度为低合金钢芯棒速度的90%。
[0013] 本发明与现有技术不同之处在于本发明取得了如下技术效果：
[0014] 本发明利用先进的PQF机组生产铁素体不锈钢P91，分别对该钢种的加热制度、穿 孔工艺和轧制工艺进行了优化，可以高效的生产出P91轧态无缝管，成材率高，质量好，填 补了包钢在高合金无缝管领域的空白，具有较好的推广应用价值。
【具体实施方式】
[0015] 以下结合实施例，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
[0016] 本发明一种P91无缝钢管制备方法，包括以下步骤：
[0017] P91钢经锻造、退火、扒皮后制成圆坯，并打通孔，圆坯加热前用薄铁片挡住所述通 孔，之后进行管坯加热一穿孔一连轧管一定径；
[0018] 其中管坯加热步骤采用分段加热方式先预热到800 °C，保温2h，再以不大于 120°C /h的升温速度加热到1280°C，保温3h ;穿孔时管坯的圆周速度不超过3m/s，转速为 低合金钢的70 % ;采用较大差速轧制，芯棒速度为低合金钢芯棒速度的90 %。
[0019] 实施例
[0020] P91圆坯为Φ430mm，轧态管规格为〇426mmX34mm。成材率和剔料统计、P91坯料 环形炉布料及温度设置、P91坯料环形炉加热制度、乳制扭矩、连轧机轧制力分别如表1-5 所示。
[0021] 表1成材率和剔料统计
[0022]
[0029] 根据表2的坯料环形炉布料及温度设置，采用表3的3种加热制度。制度1的加 热方式所生产P91有少量内折；为节约成本，采用制度2的加热方式进行生产，但穿孔和轧 机负荷明显增大，所轧制无缝管质量也不理想；采用制度3的加热方式所生产的P91无缝管 与加热制度1基本相同。因此，环形炉加热方式采用制度1生产P91较为合适。
[0030] 表4轧制扭矩
[0031]
[0032] 由表4可以看出，在高转速380rpm时，P91出现中卡现象。经调整后，转速在 300rpm时，P91轧制过程中未出现冲击转矩超过穿孔机保护扭矩以上的现象，这样就能在 很大程度上避免了中卡现象的发生，且所生产无缝管质量较好。结合上述分析可以得出结 论，在轧制P91产品时，打通孔及降低穿孔转速是必要的工艺。
[0033] 表5连轧机轧制力（kN)
[0035] 轧制力⑴和轧制力⑵的限动速度降低分别为970mm/s和930mm/s。
[0036] 由表5可以看出，限动速度降为930mm/s时，轧制力较低。
[0037] 以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范 围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方 案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
【主权项】
1. 一种P91无缝钢管制备方法，其特征在于包括以下步骤： P91钢经锻造、退火、扒皮后制成圆坯，并打通孔，圆坯加热前用薄铁片挡住所述通孔， 之后进行管还加热一穿孔一连轧管一定径； 其中管坯加热步骤采用分段加热方式加热至1280°C ;穿孔时管坯的圆周速度不超过 3m/s，转速为低合金钢的70% ;采用较大差速轧制，芯棒速度为低合金钢芯棒速度的90%。2. 根据权利要求1所述的P91无缝钢管制备方法，其特征在于：所述通孔的直径为圆 坯直径的15%~20%。3. 根据权利要求1所述的P91无缝钢管制备方法，其特征在于：所述分段加热方式为： 先预热到800°C，保温2h，再以不大于120°C /h的升温速度加热到1280°C，保温3h。
【专利摘要】本发明公开了一种P91无缝钢管制备方法，其目的在于提供一种经济、实用且满足产品质量要求的P91无缝钢管制备方法；本发明方法包括管坯加热→穿孔→连轧管→定径；P91钢经锻造、退火、扒皮后制成圆坯，并打通孔，直径为圆坯直径的15％～20％，圆坯加热前用薄铁片挡住通孔；采用分段加热方式，先预热到800℃，保温2h，再以不大于120℃/h的升温速度加热到1280℃，保温3h；穿孔时管坯的圆周速度不超过3m/s，转速为低合金钢的70％；采用较大差速轧制，芯棒速度为低合金钢芯棒速度的90％。
【IPC分类】B23P15/00
【公开号】CN104959784
【申请号】CN201510322995
【发明人】王金龙, 马爱清, 姚晓乐, 张行刚, 张学颖, 孙文秀, 余泽金
【申请人】内蒙古包钢钢联股份有限公司
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年6月12日