CN102527956A

CN102527956A - P91 钢连铸圆管坯及其生产工艺

Info

Publication number: CN102527956A
Application number: CN2012100395204A
Authority: CN
Inventors: 田汉蒲; 孙群保; 肖鸿光; 宁建成; 彭自胜; 付剑; 李卫平; 钟春生
Original assignee: Hengyang Valin Steel Tube Co Ltd
Current assignee: Hengyang Valin Steel Tube Co Ltd
Priority date: 2012-02-21
Filing date: 2012-02-21
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2032-02-21
Also published as: CN102527956B

Abstract

本发明提供了一种P91钢连铸圆管坯及其生产工艺，该工艺包括：1)将钢水注入中间包(3)内，控制钢水过热度；2)结晶器(4)钢液面上加保护渣(13)，钢水凝固成有液心(19)的坯壳(20)，3)采用单向旋转磁场搅拌凝固前沿，采用行波磁场对铸坯液心施加推力，采用双向交替旋转磁场搅拌凝固末端(17)；4)将坯壳拉入弧形导向段(18)形成初始圆坯，二冷区分三段对初始圆坯进行冷却；5)经过冷却后的铸坯采用8辊连续矫直；以及6)火焰切割成定尺铸坯并经过缓冷得到连铸圆管坯。根据本发明的生产工艺得到的圆管坯解决了现有技术中圆管坯直径小，以及直径较大的圆管坯表面裂纹、中间裂纹和矫直裂纹难以满足工业需求的问题。

Description

P91 钢连铸圆管坯及其生产工艺

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，具体而言涉及连铸圆管坯的生产工艺及采用该工艺生产的P91钢圆管坯。

背景技术

T91/P91是一种马氏体耐热钢，在20世纪70年代由美国研究成功，1984年，ASME和ASTM分别将T91/P91列入SA 213/SA 335和A 213/A 335标准中。此后，P91钢管被广泛用于大容量火力发电机组以取代原用的厚壁P22钢管，近年来发展的超临界和超超临界火电机组，P91钢管更作为一个首选的主蒸汽管道热段及其相应的高温联箱用钢，P91钢管的使用对提高锅炉参数和热效率起到了重要的作用。我国高压锅炉管标准GB5310-2008已将该钢种纳入其中，牌号为10Cr9Mo1VNbN。由于P91钢合金元素种类较多、含量较高，钢液连铸时传热较慢，铸坯易产生中心裂纹等缺陷；连铸坯直接轧制钢管时变形抗力大，中心裂纹不能焊合会形成钢管内折。

申请号为201010565121.2的中国专利公开了一种P91钢圆坯连铸方法，电炉冶炼钢水经LF炉精炼再VD真空处理后进行连铸，根据钢水过热度控制拉速和二冷比水量，但该方法生产直径500mm以上的P91连铸坯难度较大。

申请号为200710134919.X的中国专利公开了一种在R12～14m的弧形连铸机上生产特大规格圆坯的连铸工艺，通过加大拉矫辊辊径、提高减速机的电机级数，以克服连铸机弧形半径较小、矫直点较少的不足，根据钢水过热度控制拉速和二冷比水量，使用结晶器电磁搅拌，生产直径500～700mm的特大规格圆坯，但该方法不能解决生产高合金含量P91连铸坯的中心裂纹等问题。

为了满足实际工业的需要，亟需我们开发一种新的工艺去满足这一需求，生产直径500mm以上的P91圆管坯，避免坯料表面裂纹、中间裂纹和矫直裂纹的产生，并尽量减少坯料的中心裂纹。

发明内容

本发明旨在提供一种P91钢连铸圆管坯的生产工艺以及由该工艺制得的连铸圆管坯，以解决现有技术中圆管坯直径小以及直径较大的圆管坯表面裂纹、中间裂纹和矫直裂纹以及中心裂纹较多难以满足工业需求的问题。

本发明提供了一种P91钢连铸圆管坯的生产工艺，包括原料优化、电炉冶炼，钢包炉精炼，真空炉处理和连铸圆管坯，其中，连铸圆管坯为将真空处理后的钢水在连铸机上进行浇铸，具体包括以下步骤：1)将钢包内经真空脱气的钢水注入到中间包内，控制中间包内钢水过热度为25～40℃；2)将钢水注入弧形连铸机的结晶器中，结晶器的钢液面上加保护渣，钢水沿结晶器铜管的内壁凝固成以钢水为液心的坯壳；3)采用单向旋转磁场对凝固前沿进行搅拌，采用行波磁场对铸坯液心施加推力，采用双向交替旋转磁场对凝固末端进行搅拌；4)将坯壳拉入弧形导向段形成初始圆坯，根据钢水过热度实时调节拉坯速度0.2～0.4m/min，弧形导向段前段为二冷区，二冷区分三段对初始圆坯进行冷却，包括足辊区水环喷水冷却、活动段上部气雾冷却和活动段下部气雾冷却；5)经过冷却后的初始圆坯进入矫直区，采用8辊连续矫直得到矫直铸坯；以及6)将矫直铸坯切割成定尺铸坯并经过缓冷得到连铸圆管坯。

进一步地，钢水的化学成分及质量含量为：O≤0.003％，H≤0.0002％，S≤0.007％，P≤0.015％，C 0.08～0.12％，Si 0.20～0.45％，Mn 0.35～0.55％，Cu≤0.15％，Ni≤0.20％，Cr 8.10～9.30％，Mo 0.85～1.05％，V 0.18～0.23％，Nb 0.06～0.10％，N 0.030～0.070％，Al≤0.020％，Ti≤0.010％，Zr≤0.010％，砷、锡、铅、锑和铋五种元素含量均不大于0.015％，五种元素含量总和不大于0.035％，余量为Fe及杂质。

进一步地，上述保护渣主要化学成分的质量含量为：SiO₂ 29～31％，CaO 25～27％，Al₂O₃ 5～8％，C16～18％和Na₂O/K₂O与Li₂O的质量含量总和为6～9％。

进一步地，上述单向连续旋转磁场由布置在结晶器铜管下部的外置式电磁搅拌器产生，其中，该外置式电磁搅拌器的搅拌频率为1.5～2HZ，搅拌电流为300～500A。

进一步地，上述行波磁场由电磁加速器产生，行波磁场与铸流前进方向相同，电磁加速器设置在距结晶器弯月面12～15m处，该电磁加速器的频率为2～10HZ，电流为400～700A。

进一步地，上述双向交替旋转磁场由凝固末端电磁搅拌器产生，凝固末端电磁搅拌器布置在距结晶器弯月面16～18m处，该电磁搅拌器的搅拌频率为4～5Hz，搅拌电流为300～450A，双向交替的方式为：a.正向搅拌20～30秒后停止搅拌3～7秒；b.反向搅拌20～30秒后停止搅拌3～7秒；以及c.重复步骤a和步骤b。

进一步地，上述二冷区的比水量为0.12～0.18L/kg，上述足辊区水环喷水冷却的水量百分比为37～45％，活动段上部气雾冷却的水量百分比为30～35％，活动段下部气雾冷却的水量百分比为20～30％。

进一步地，连铸圆管坯的工艺是在连铸机为半径≥17m的弧形连铸机进行的。

进一步地，在步骤2)中，采用液压振动装置使得坯壳与铜管管壁分离，液压振动装置的振动频率为30～350次/min，振幅为±1～6mm，位移量调整范围为0～40％。

本发明还提供了一种P91钢连铸圆管坯，P91钢连铸圆管坯为上述生产工艺制备的P91钢连铸圆管坯。

进一步地，上述P91钢连铸圆管坯的化学成分的质量百分含量分别为：C 0.10～0.12％，Si 0.25～0.30％，Mn 0.35～0.40％，P 0.010～0.015％，S 0.001～0.003％，Cr 8.40～8.60％，Mo 0.85～0.90％，V 0.19～0.21％，Nb 0.070～0.085％，N 0.045～0.050％，砷、锡、铅、锑和铋五种元素总和不大于0.035％，余量为Fe和不可避免的杂质。

进一步地，上述P91钢连铸圆管坯的直径在500～800mm之间。

本发明达到的技术效果：根据本发明的生产工艺，采用结晶器和凝固末端组合电磁搅拌，并使用电磁加速，避免了铸坯表面裂纹和中间裂纹的产生、改善了铸坯的中心裂纹，二冷区各段冷却水量逐渐减少，控制铸坯温度梯度，避免了坯壳表面温度急剧变化导致铸坯产生裂纹缺陷；采用连续矫直，不同于单点或多点矫直在变半径点处产生较大的矫直应变峰值，避免了铸坯矫直裂纹的产生，得到的圆管坯的化学成分、不圆度、低倍组织缺陷、表面质量等都符合标准要求，解决了现有技术中圆管坯直径小，以及直径较大的圆管坯表面裂纹、中间裂纹和矫直裂纹难以满足工业需求的问题。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的P91钢连铸圆管坯的连铸工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的实施例中的技术方案进行详细的说明，但如下实施例以及附图仅是用以理解本发明，而不能限制本发明，本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

在本发明的一种典型的实施方式中，提供了一种P91钢连铸圆管坯的生产工艺，包括电炉冶炼，钢包炉精炼，真空炉处理和连铸圆管坯步骤，其中，连铸圆管坯步骤为将真空处理后的钢水在连铸机上进行浇铸，具体包括以下步骤：1)将钢包1内经过真空脱气的钢水注入中间包3内，控制中间包3内钢水过热度为25～40℃；2)将钢水注入弧形连铸机的结晶器4中，结晶器4的钢液面上加保护渣13，钢水沿结晶器4铜管的内壁凝固成以钢水为液心19的坯壳20；3)采用单向旋转磁场对凝固前沿进行搅拌，采用行波磁场对铸坯液心19施加推力，采用双向交替旋转磁场对凝固末端17进行搅拌；4)将坯壳20拉入弧形导向段18形成初始圆坯，根据钢水过热度实时调节拉坯速度0.2～0.4m/min，弧形导向段18前端为二冷区，二冷区分三段对初始圆坯进行冷却，包括足辊区14水环喷水冷却、活动段上部15气雾冷却和活动段下部16气雾冷却；5)经过冷却后的初始圆坯进入矫直区，采用8辊连续矫直得到矫直铸坯；以及6)将矫直铸坯切割成定尺铸坯并经过缓冷得到连铸圆管坯。

如图1所示，本发明采用连续测温装置12实时监控中间包3内钢水温度，以便于根据实际温度实时调节拉坯速度；结晶器4钢液面上加保护渣13，保护渣13熔化形成液态渣填充到结晶器铜管内壁与初生坯壳之间，可以减小拉坯阻力、改善传热；采用单向旋转磁场对凝固前沿进行搅拌，利用电磁力把在结晶器4内向下流动的钢水转动起来，使得钢水中的夹渣及气泡上浮，减少铸坯表面夹渣、气孔、裂纹，同时使钢水温度均匀，使铸坯柱状晶区缩小、中心等轴晶区扩大，以改善中间裂纹；行波磁场的电磁力方向与铸流方向一致，给钢液增加了一个沿铸坯向下的力，有利于钢液补充进入凝固末端17，从而减轻铸坯的缩孔、中心疏松和中心偏析；双向旋转磁场使液心部的钢水正反向旋转起来，使得铸坯液心部钢水中元素均匀地分布、铸坯心部钢水均匀地凝固，以改善成分偏析、中心缩孔、中心裂纹及白亮带；足辊区和活动段组成弧形导向段18的前端为二冷区，足辊区14设置二排支撑导向辊和喷嘴，活动段上部15设置三排喷嘴和支撑导向辊、下部16设置四排喷嘴和支撑导向辊，足辊区和活动段上、下部的每排支撑导向辊为四个在同一平面上呈90°布置、每排喷嘴为八个在同一平面上呈45°布置，弧形导向段18的后段由八个外弧支撑辊9和一个内弧夹持辊组成，二冷区采用三段冷却，针对钢水不同的凝固状态，调节冷却方法，控制了铸坯温度梯度，避免了坯壳表面温度急剧变化导致铸坯产生裂纹缺陷；拉矫机10采用8辊连续矫直，不同于单点或多点矫直在变半径点处产生较大的矫直应变峰值，避免了铸坯矫直裂纹的产生，火焰切割机11将矫直铸坯切割成定尺铸坯，并在缓冷坑21内经过缓冷得到连铸圆管坯。上述过程尽可能的避免了铸坯表面裂纹、中间裂纹和矫直裂纹的产生，改善了铸坯的中心裂纹，提高了连铸坯的质量。除了上述制备工艺的优化，本发明对钢水原料的化学成分也进行了优化。本发明钢水的化学成分及质量含量为：O≤0.003％，H≤0.0002％，S≤0.007％，P≤0.015％，C 0.08～0.12％，Si 0.20～0.45％，Mn 0.35～0.55％，Cu≤0.15％，Ni≤0.20％，Cr 8.10～9.30％，Mo 0.85～1.05％，V0.18～0.23％，Nb 0.06～0.10％，N 0.030～0.070％，Al≤0.020％，Ti≤0.010％，Zr≤0.010％，砷、锡、铅、锑和铋五种元素含量均不大于0.015％，而且五种元素含量总和不大于0.035％，余量为Fe及杂质。

对原料中化学成分的优化，避免一些有害成分对产品产生不利影响，比如：P的存在会增加钢的硬度和强度，显著降低钢的塑性和韧性，造成钢的冷脆性，P还降低耐热钢的持久塑性；S在钢水中几乎不溶解，常与钢水中的Fe形成低溶点的(Fe+FeS)共晶体，以薄膜形式分布在晶界上，在1000～1200℃进行热加工时，由于(Fe+FeS)共晶体的熔化，在变形过程中，钢容易沿晶界开裂，产生热脆性，而且在耐热钢中，S的化合物与基体截面结合比较弱，是高温蠕变孔洞最容易形核的地方；Cr是耐热钢中重要的抗高温腐蚀的合金元素，它能显著提高钢在高温时的抗氧化能力，Cr元素在高温时表面能形成一层致密的稳定的Cr的氧化物，可减缓钢件继续氧化的速度，但Cr同时是铁素体形成元素。在P91连铸坯生产过程中，不可避免地存在区域偏析与显微偏析，如果不对Cr、Mo等铁素体形成元素进行优化，就会在P91连铸坯中产生δ铁素体(高温铁素体)，P91钢中的δ铁素体不仅影响P91无缝钢管的综合力学性能，而且还将导致无缝钢管产生严重的内、外折，因此必须对P91钢中的含S量、含P量、含Cr量加以严格的控制。因此，使用优化后的原料生产的圆管坯性能更加稳定，满足作为无缝钢管原料的使用要求。

优选地，结晶器保护渣13主要化学成分的质量含量为：SiO₂ 29～31％，CaO 25～27％，Al₂O₃5～8％，C 16～18％和Na₂O/K₂O与Li₂O的质量含量总和为6～9％。保护渣熔化形成的液态渣可以填充到铜管内壁与初生坯壳之间，减小了拉坯阻力并改善了钢水的传热性能。

优选地，单向连续旋转磁场由布置在结晶器4铜管下部的外置式电磁搅拌器5产生，该电磁搅拌器的搅拌频率为1.5～2Hz，搅拌电流为300～500A。该电磁搅拌器的搅拌线圈上沿距钢液面250mm，使坯壳的液心在电磁力的搅拌下处于动态，随着坯壳的运动向前流动，在凝固时钢水之间的接触紧密避免了在凝固过程中产生的间隙造成表面裂纹和中间裂纹的产生。

优选地，行波磁场由电磁加速器7产生，电磁加速器7的线圈采用螺旋管线圈，行波磁场与铸流前进方向相同，电磁加速器7设置在距结晶器4弯月面12～15m处，电磁加速器7的频率为2～10Hz，搅拌电流为400～700A。电磁加速器设置在距结晶器弯月面12～15m处，使铸流处于磁场区域，而且在行波磁场的作用下，使钢水与管坯能保持一定的相对速度稳定前进，并及时补充钢水在前进过程中凝固造成的空隙，减轻了铸坯的缩孔、中心疏松和中心偏析。

优选地，双向交替旋转磁场由凝固末端电磁搅拌器8产生，凝固末端电磁搅拌器8安装在铸坯液心19为25～30％的区域，距结晶器4弯月面16～18m处，该电磁搅拌器的搅拌频率为4～5Hz，搅拌电流为300～450A，双向交替的方式为：a.正向搅拌20～30秒后停止搅拌3～7秒；b.反向搅拌20～30秒后停止搅拌3～7秒；以及c.重复步骤a和步骤b。在此搅拌下钢水的运动速度既能满足填充凝固产生的间隙的需要又不会产生因为钢水运动过快而难以凝固的问题，双向交替搅拌并在正反方向交替时留有间歇，这样既保证了钢水在搅拌下的充分接触，又不会出现因为换向时产生漩涡造成凝固空隙的问题，进而避免了圆管坯中心裂纹的出现。

优选地，二冷区的比水量为0.12～0.18L/kg，足辊区14水环喷水冷却的水量百分比为37～45％，活动段上部15气雾冷却的水量百分比为30～35％，活动段下部16气雾冷却的水量百分比为20～30％，采用三段冷却并逐步减少冷却水量，既能满足冷却的需要又能节约冷却水量，而且控制了铸坯温度梯度，避免了坯壳表面温度急剧变化导致铸坯产生裂纹缺陷。

优选地，加入到钢水中的合金必须经过烘烤。合金中的氢和氧的含量较多，经过烘烤后，氢和氧在烘烤过程中逸出，不会随合金进入到钢水中，增加钢水中的氢和氧的含量，进而控制了圆管坯中的氢和氧的含量。

可用于本发明连铸机包括并不限于弧形连铸机，优选的，本发明使用连铸机为半径≥17m的弧形连铸机。连铸机弧形半径大，对圆坯凝固时尤其是特大规格圆坯凝固时产生的较大收缩量能及时补充，减少了铸坯中心的偏析和疏松。

本发明在步骤2)中，进一步采用液压振动装置6使得坯壳与铜管内壁分离，液压振动装置6的振动频率为30～350次/min，振幅为±1～6mm，位移量调整范围为0～40％。采用液压振动装置6将坯壳和铜管内壁分离，既能保证坯壳在振动的状态下与管壁持续分离，又控制振动频率和振幅，保证了分离的稳定型，避免了在振动过程中坯壳产生粘结，进而造成圆管坯表面裂纹的产生。

在本发明的另一种典型的实施方式中，还提供了一种P91钢连铸圆管坯，P91钢连铸圆管坯为本发明的生产工艺制备的P91钢连铸圆管坯。根据本发明的生产工艺得到的P91钢连铸圆管坯几乎没有表面裂纹、中间裂纹和矫直裂纹，其化学成分、不圆度、低倍组织缺陷、表面质量等都符合国家标准，可直接用于轧制直径在325mm以上的大口径P91无缝钢管。

本发明的圆管坯的化学成分的质量百分含量分别为：C 0.10～0.12％，Si 0.25～0.30％，Mn0.35～0.40％，P 0.010～0.015％，S 0.001～0.003％，Cr 8.40～8.60％，Mo 0.85～0.90％，V 0.19～0.21％，Nb 0.070～0.085％，N 0.045～0.050％，砷、锡、铅、锑和铋五种元素总和不大于0.035％，余量为Fe和不可避免的杂质。控制了不必要杂质的含量，使圆管坯具有较好的韧性、塑性以及较好的力学性能。

根据本发明的生产工艺，所制备圆管坯的直径可以在400～800mm范围，优选的，本发明的圆管坯直径在500～800mm之间。利用本发明的制备工艺，可以得到直径较大的质量较好的圆管坯。

以下将结合实施例，进一步说明采用本发明的有益效果。实施例1仅为举例说明，其并不能限定本发明的保护范围，对于本领域技术人员而言，在本发明的启示与教导下，合理选择生产圆管坯的设备和参数。

实施例1

A.45吨电炉冶炼：采用优质废钢和铁水作原料，铁水加入量比例为60％；向电炉中输入电能和氧气，使装入的炉料熔化成钢液，控制炉渣的化学成分，输入45m³/t钢的氧气，间歇流出炉渣并补加石灰；控制钢液中碳含量≤0.02％、磷含量≤0.004％。

B.钢包炉精炼：电炉出钢时，钢水温度达到1700℃以上，在钢包1内加入3.5t微碳铬铁(其中，碳含量不大于0.06％，铬含量不小于65％)，低碳锰铁120kg、硅钙钡合金80～120kg、铝粒30kg、合成渣250kg、石灰450kg，碳粉和硅粉1∶1混合均匀加入，控制渣中(FeO+MnO)质量含量≤1.0％、炉渣碱度≥2.5，钢水温度控制在1600℃以上，氩气压力控制在0.4～0.7MPa，将钢水中氧脱至50×10^-6、硫脱至0.007％以内。钢水温度在1560℃以上时，补加1800kg微碳铬铁，加650kg钼铁(钼含量不小于60％)，35kg铌铁(铌含量不小于65％)，140kg钒铁(钒含量不小于50％)，取全样分析钢水成分(氮元素不分析)达到工艺要求范围后升温达到1640℃以上，吊钢包1进真空炉。

C.真空炉处理：钢包1吊到地坑式真空炉，依次开启1～5级真空泵，真空度达到67Pa以下保持时间15min以上，将钢水中氧、氢、硫分别脱至30×10^-6、2×10^-6、0.005％以内；破空后加入350kg氮化铬铁，控制钢水中氮在0.04～0.06％范围；吊包前喂硅钙合金丝60m，并弱吹氩搅拌钢水13min，促进钢水中夹杂物变性和上浮。

D.连铸圆管坯：钢水在半径为17m的弧形连铸机上浇铸直径为600mm的铸坯，将钢包1吊到钢包回转台2上，通过钢包回转台2转到中间包3的上方，钢水经钢包1底部的长水口注入到中间包3内，中间包3内使用连续测温装置12，每炉人工测量中间包3钢水温度2～3次，与连续测温进行比较，控制钢水过热度在25～40℃、拉坯速度0.2～0.25m/min，中间包3钢水温度每波动5℃对应调整拉坯速度0.01m/min。

钢水经中间包3浸入式水口进入结晶器4，并且结晶器4下端出口由引锭杆封堵，保护渣13的主要化学成分及质量含量为：SiO₂ 29.45％，CaO 25.47％，Al₂O₃ 6.7％，C17.18％和Na₂O/K₂O与Li₂O的质量含量总和为6～9％；结晶器4内钢水沿铜管的内壁凝固成带液心19的坯壳20，结晶器4铜管冷却水量4600L/min，结晶器4的液压振动装置6的振动频率调整范围设定为115～116次/min、振幅设定为2.8～3.0mm；外置式电磁搅拌器5的搅拌线圈上沿距钢液面250mm，其产生的单向连续旋转电磁搅拌，搅拌频率2Hz、搅拌电流350A；电磁加速器7布置在距结晶器弯月面14m处，搅拌频率为3Hz、搅拌电流为680A；凝固末端电磁搅拌器8 布置在距结晶器弯月面17m处，搅拌区域铸坯液心为25～30％，搅拌频率为4Hz、搅拌电流为400A，正向搅拌25s，停止搅拌5s，反向搅拌25s，停止搅拌5s，重复上述正向和反向搅拌过程。

当结晶器4下端出口处坯壳有一定厚度时，同时启动拉矫机10和液压振动装置6，坯壳与铜管的内壁分离，分离后的坯壳连接引锭杆在拉矫机10作用下进入由结晶器4的足辊区和活动段组成的弧形导向段18二冷区，二冷区比水量为0.15L/kg，足辊区14喷水冷却水量百分比为41～43％，活动段上部15气雾冷却水量百分比为32～35％，活动段下部16气雾冷却水量百分比为22～27％；引锭杆从拉矫机10输出后，将引锭杆与圆坯分离，圆坯继续在拉矫机10作用下进入矫直区，采用8辊连续矫直，按拉坯方向各拉矫辊压力以22～40bar逐渐增大；火焰切割机11将矫直铸坯切割成定尺铸坯，切割后铸坯表面温度600℃以上，吊入缓冷坑21保温缓冷96h以上。

E.抽样检测：缓冷后的铸坯表面不存在目视可见的结疤、气孔、针孔、重皮、裂纹等缺陷，避开连铸过程中拉矫辊在管坯表面压成的扁平区，测量铸坯同一截面的直径最大值为607mm、最小值为595mm，管坯不圆度小；在直径方向不同点取样分析化学成分波动范围见表1、取管坯横截面样检测低倍组织结果见表2。

表1

表2

缺陷/级

中心疏松

缩孔

中心裂纹

中间裂纹

皮下裂纹

皮下气泡

检测结果

1

0.5

1

0

标准要求

≤2

≤1

由表1和表2的数据可以看出，根据本发明的圆管坯无论是在化学成分还是缺陷等级都符合标准要求，其中，中心疏松和缩孔级数远低于标准要求，而且没有出现中间裂纹、皮下裂纹和皮下气泡。

而且，P91连铸圆管坯通过周期轧管机组轧制成型及热处理后的钢管试样，进行低倍组织、化学成分、高倍试验、常温及高温力学性能等检验，达到标准要求，可用于锅炉制造。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种P91钢连铸圆管坯的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：

1)将钢包(1)内经过真空脱气的钢水注入到中间包(3)内，控制中间包(3)内钢水过热度为25～40℃；

2)将所述钢水注入弧形连铸机的结晶器(4)中，所述结晶器(4)的钢液面上加保护渣(13)，钢水沿所述结晶器(4)铜管的内壁凝固成以钢水为铸坯液心(19)的坯壳(20)；

3)采用单向旋转磁场对凝固前沿进行搅拌，采用行波磁场对铸坯液心(19)施加推力，采用双向交替旋转磁场对凝固末端(17)进行搅拌；

4)将所述坯壳(20)拉入弧形导向段(18)形成初始圆坯，根据钢水过热度实时调节拉坯速度在0.2～0.4m/min的范围内，所述弧形导向段(18)的前段为二冷区，所述二冷区分三段对所述初始圆坯进行冷却，包括足辊区(14)水环喷水冷却、活动段上部(15)气雾冷却和活动段下部(16)气雾冷却；

5)经过冷却后的所述初始圆坯进入矫直区，采用8辊连续矫直得到矫直铸坯；以及

6)将所述矫直铸坯切割成定尺铸坯并经过缓冷后，得到所述连铸圆管坯。

2.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述钢水的化学成分及质量含量为：O≤0.003％，H≤0.0002％，S≤0.007％，P≤0.015％，C 0.08～0.12％，Si 0.20～0.45％，Mn0.35～0.55％，Cu≤0.15％，Ni≤0.20％，Cr 8.10～9.30％，Mo 0.85～1.05％，V 0.18～0.23％，Nb0.06～0.10％，N 0.030～0.070％，Al≤0.020％，Ti≤0.010％，Zr≤0.010％，砷、锡、铅、锑和铋五种元素含量均不大于0.015％，所述五种元素含量总和不大于0.035％，余量为Fe及杂质。

3.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述保护渣(13)的主要化学成分的质量含量为：SiO₂ 29～31％，CaO 25～27％，Al₂O₃ 5～8％，C 16～18％和Na₂O/K₂O与Li₂O的质量含量总和为6～9％。

4.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述单向旋转磁场由布置在所述结晶器(4)的铜管下部的外置式电磁搅拌器(5)产生，所述外置式电磁搅拌器(5)的搅拌频率为1.5～2Hz，搅拌电流为300～500A。

5.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述行波磁场由电磁加速器(7)产生，所述行波磁场与铸流前进方向相同，所述电磁加速器(7)设置在距所述结晶器(4)弯月面12～15m处，所述电磁加速器(7)的频率为2～10Hz，电流为400～700A。

6.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述双向交替旋转磁场由凝固末端电磁搅拌器(8)产生，所述凝固末端电磁搅拌器(8)布置在距所述结晶器(4)弯月面16～18m处，所述凝固末端电磁搅拌器(8)的搅拌频率为4～5Hz，搅拌电流为300～450A，所述双向交替的方式为：

a.正向搅拌20～30秒后停止搅拌3～7秒；

b.反向搅拌20～30秒后停止搅拌3～7秒；以及

c.重复所述步骤a和所述步骤b。

7.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述二冷区的比水量为0.12～0.18L/kg，所述足辊区(14)水环喷水冷却的水量百分比为37～45％，所述活动段上部(15)气雾冷却的水量百分比为30～35％，所述活动段下部(16)气雾冷却的水量百分比为20～30％。

8.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述连铸圆管坯的生产工艺是在半径≥17m的弧形连铸机进行的。

9.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，在所述步骤2)中，采用液压振动装置(6)使得所述坯壳(20)与所述铜管内壁分离，所述液压振动装置(6)的振动频率为30～350次/min，振幅为±1～6mm，位移量调整范围为0～40％。

10.一种P91钢连铸圆管坯，其特征在于，所述P91钢连铸圆管坯为由权利要求1-9任一项所述的生产工艺制备的P91钢连铸圆管坯。

11.根据权利要求10所述的P91钢连铸圆管坯，其特征在于，所述圆管坯的化学成分的质量百分含量分别为：C 0.10～0.12％，Si 0.25～0.30％，Mn 0.35～0.40％，P 0.010～0.015％，S0.001～0.003％，Cr 8.40～8.60％，Mo 0.85～0.90％，V 0.19～0.21％，Nb 0.070～0.085％，N0.045～0.050％，砷、锡、铅、锑和铋五种元素总和不大于0.035％，余量为Fe和不可避免的杂质。

12.根据权利要求10所述的P91钢连铸圆管坯，其特征在于，所述圆管坯的直径在500～800mm之间。