CN102699301A

CN102699301A - 一种超超临界高压锅炉管用钢的连铸工艺

Info

Publication number: CN102699301A
Application number: CN2012102121637A
Authority: CN
Inventors: 宋金平; 周剑; 陈兴华; 朱守欣; 吴建勇
Original assignee: Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2012-06-26
Filing date: 2012-06-26
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2032-06-26
Also published as: CN102699301B

Abstract

本发明涉及一种超超临界高压锅炉管用钢的连铸工艺，连铸工序采用过程控制的方法，连铸采用全保护浇注，钢包到中间包采用长水口氩封保护浇注；中间包到结晶器采用整体内装浸入式水口保护浇注；中包中钢水使用覆盖剂；中间包连续测温；在连铸浇注过程中结晶器液面采用全自动液面检测；连铸拉速按中间包过热度自动控制；结晶器及二冷自动配水；浇注过程结晶器中使用保护渣为：R：1.0±0.15，SiO₂：36±3%，CaO：36.0±4.0%，Al₂O₃≤7.5%，Fe₂O₃≤3.0%，MgO≤3.0%，F^－≤3.9±2.5%，K₂O+Na₂O：5.2±2.0%，C_固：3.9±2.0%，本发明可有效防止浇注过程中包晶反应角部横向与纵向凹陷造成的表面裂纹，有效降低元素偏析与改善铸坯低倍质量，提高超超临界锅炉管用钢的铸坯质量。

Description

一种超超临界高压锅炉管用钢的连铸工艺

技术领域

本发明涉及冶金领域的一种钢的连铸工艺，具体的说是一种超超临界高压锅炉管用钢的连铸工艺。

背景技术

电力行业是中国钢材重点用户之一，所用钢材品种、规格繁多。其中，电站和动力系统用钢技术属于国家战略性技术，其产品具有极高附加值，对国民经济发展和国防建设具有直接的决定性支撑作用。因此，美、欧、日等国政府和企业均长期资助火电用钢技术的研发。

根据中国的自然资源和国情，在未来相当长的一段时间内，以燃煤发电机组为主力的火力发电将仍然是中国电能结构中的主体。为了降低煤耗,减少CO2排放量,提高燃煤发电机组的热效率,以满足环境保护的要求,大容量、高参数(压力和温度)超临界、超超临界机组(按主蒸汽出口压力分类,压力大于22.0MPa为超临界压力锅炉;主蒸汽压力在28MPa以上或主汽、再热汽温在580℃以上的机组为超超临界机组)将是我国今后火电机组发展的必然趋势,特别是超超临界机组必将成为火电机组中的主要候选机组。预计在未来10年左右,我国火电机组蒸汽参数可能从目前600℃, 26.5 MPa提高到630～650℃, 30MPa,甚至更高。

大型高效超超临界火电机组是中国火电机组的最重要发展方向。中国已掌握600℃ 蒸汽参数机组的设计和制造技术，但还没有完全掌握关键材料技术。如果关键材料技术能如期取得突破，650℃和700℃蒸汽参数机组将在不久的将来开工建设。随着机组蒸汽参数的提高，机组的热效率、供电煤耗和污染物排放指标均有大幅度改善。如果每度电的煤耗减小1g，则全国火电每年可减少CO2排放750万t，可见减排效果之显著。未来20-30年，火电发电的趋势是要研制和建设一大批先进的大型超超临界火电燃煤机组（包括新建和置换落后机组）。

超超临界机组的发展是以材料的发展为基础的,在高温高压下运行的材料要求具有良好的高温强度和优异的抗氧化性能等。据统计一台1000MW超超临界机组所需高压锅炉管品种将达到5000多吨。在这些品种中,少数品种已实现了批量生产外,其他品种国内几乎都不能生产。因此,锅炉行业迫切希望我国的冶金行业能研制和生产这些产品 ,以替代进口产品。

国内锅炉制造企业所需超超临界锅炉管用钢大部分主要由国外供货，但是供货期长，且价格昂贵，严重制约了我国电力行业的发展，从而影响了我国的经济发展速度。中国开展超超临界锅炉管用钢钢管试制的时间较晚，现阶段主要以模铸为主，虽然也有冶金企业尝试采用连铸工艺生产超超临界锅炉管用钢的连铸坯料，但因该类钢种处于低碳包晶钢范畴且合金含量大，内外质量不稳定，主要表现在存在元素偏析现象、低倍中心缩孔中心裂纹级别过大，表面凹陷裂纹等缺陷，轧制无法焊合，探伤合格率低造成成材率很低特点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术存在的缺点，提出一种超超临界高压锅炉管用钢的连铸工艺，可有效防止浇注过程中包晶反应角部横向与纵向凹陷造成的表面裂纹，有效降低元素偏析与改善铸坯低倍质量，提高超超临界锅炉管用钢的铸坯质量。

本发明解决以上技术问题的技术方案是：

一种超超临界高压锅炉管用钢的连铸工艺，连铸工序采用过程控制的方法，连铸采用全保护浇注，钢包到中间包采用长水口氩封保护浇注；中间包到结晶器采用整体内装浸入式水口保护浇注；中包中钢水使用覆盖剂；中间包连续测温；在连铸浇注过程中结晶器液面采用全自动液面检测；连铸拉速按中间包过热度自动控制；结晶器及二冷自动配水；浇注过程结晶器中使用超超临界锅炉管用钢专用保护渣，超超临界锅炉管用钢专用保护渣按重量百分比包括的化学成分为：R：1.0±0.15，SiO₂：36±3%，CaO：36.0±4.0%，Al₂O₃：≤7.5%，Fe₂O₃：≤3.0%，MgO：≤3.0%，F^－（F^－是氟离子）：≤3.9±2.5%，K₂O+Na₂O：5.2±2.0%，C_固：3.9±2.0%，以上各成分的重量百分之和为100%，其中R是碱度，即CaO/SiO2的比值；

in超超临界锅炉管用钢专用保护渣使用工艺为：铸机开始浇注前，将所述保护渣放入保护渣烘烤炉进行烘烤，烘烤温度控制为140±10℃，烘烤时间为40±10min，确保保护渣干燥与预热充分；浇注过程中，保护渣必须少量勤加，每个流每次加入0.5±0.1kg，循环时间为5±1min，确保结晶器内保护渣的渣面保持稳定，保护渣总渣层厚度在4±0.5cm，维持合适的三层结构，从上至下由粉渣层、烧结层和液渣层三层结构，目视渣面不得见红，操作工每隔10±2min进行一次结晶器渣带清理工作；连铸工序中停用结晶器电磁搅拌及动态轻压下。

本发明进一步限定的技术方案是：

前述的超超临界高压锅炉管用钢的连铸工艺，超超临界锅炉管用钢专用保护渣的物理指标为：熔点（℃）：1152±50，粘度（Pa.s/1300℃，传）：4.84±1.5，水分（％）：≤0.5，粒度（0.15-1mm）：≥80%，容重（g/cm³）：0.70±0.2。

前述的超超临界高压锅炉管用钢的连铸工艺，中包中钢水使用的覆盖剂按重量百分比包括的化学成分为：CaO+MgO：20～30％，SiO₂：45～55％，Al₂O₃≤9％，Fe₂O₃≤1.5％，C≤10％，以上各成分的重量百分之和为100%。

本发明的有益效果是：使用超超临界锅炉管用钢专用保护渣能杜绝铸坯表面横向与纵向凹陷引起的裂纹，原因在于专用保护渣的粘度值和熔点值在较小的范围内波动，明显区别与普通低碳钢保护渣，以此减少液渣不均匀进入结晶器内的情况，从而达到均化结晶器内渣膜分布的目的,能有效阻止因渣膜分布不均造成的冷却速度不同，引起铸坯在结晶器内坯壳厚度不一致，形成凹陷等，在坯壳薄弱产生裂纹源。本发明可有效防止浇注过程中包晶反应角部横向与纵向凹陷造成的表面裂纹，有效降低元素偏析与改善铸坯低倍质量，提高超超临界锅炉管用钢的铸坯质量，连铸浇注顺利，铸坯内外部质量良好。使用超超临界锅炉管用钢专用保护渣，能使铸坯表面凹陷产生的裂纹比例由原来的35％左右降低到零，所有铸坯内外弧均存在横向与纵向凹陷，因凹陷程度不一致，产生裂纹可能性不同，且表面覆盖优化铁皮，比较小裂纹不易发现。有裂纹部位需人工或机械修磨，耗费大量人力与物力，存在漏检风险，造成轧材表面缺陷。在未改进前只有通过严格控制过热度、拉速等工艺条件来减少铸坯凹陷程度，现场操作难度极大。在改进后，完全避免了该大类钢种浇注过程的包晶反应带来角部横向与纵向凹陷造成的表面裂纹，有效降低元素偏析与改善铸坯低倍质量，大幅度提高了铸坯质量，稳定产品质量。

具体实施方式

实施例1

本实施例是一种超超临界高压锅炉管用钢的连铸工艺，连铸采用全保护浇注，钢包到中间包采用长水口氩封保护浇注；中间包到结晶器采用整体内装浸入式水口保护浇注；中包中钢水使用覆盖剂；中间包连续测温；在连铸浇注过程中结晶器液面采用全自动液面检测技术；连铸拉速按中间包过热度自动控制；结晶器及二冷自动配水；连铸工序中停用电磁搅拌及动态轻压下，即生产过程不使用结晶器电磁搅拌与动态轻压下；浇注过程结晶器中使用超超临界锅炉管用钢专用保护渣，超超临界锅炉管用钢专用保护渣理化性能如下：

超超临界锅炉管用钢专用保护渣按重量百分比包括的化学成分为：R：0.85，SiO₂：39%，CaO：34%，Al₂O₃：7%，Fe₂O₃：3%，MgO：3%，F^－（F^－是氟离子）：5%，K₂O+Na₂O：3.5%，C_固：2.5%，其中R是碱度，即CaO/SiO2的比值；

超超临界锅炉管用钢专用保护渣的物理指标为：熔点（℃）：1152，粘度（Pa.s/1300℃，传）：4.84，水分（％）：≤0.5，粒度（0.15-1mm）：≥80%，容重（g/cm³）：0.70。

中包中钢水使用的覆盖剂按重量百分比包括的化学成分为：CaO+MgO：25％，SiO₂：55％，Al₂O₃：9％，Fe₂O₃：1％，C：10％。

超超临界锅炉管用钢专用保护渣使用工艺为：铸机开始浇注前，将保护渣放入保护渣烘烤炉进行烘烤，烘烤温度控制为140±10℃，烘烤时间为40±10min，确保保护渣干燥与预热充分；浇注过程中，保护渣必须少量勤加，每个流每次加入0.5±0.1kg，循环时间为5±1min，确保结晶器内保护渣的渣面保持稳定，保护渣总渣层厚度在4±0.5cm，维持合适的三层结构，从上至下由粉渣层、烧结层和液渣层三层结构，目视渣面不得见红，操作工每隔10±2min进行一次结晶器渣带清理工作；连铸工序中停用结晶器电磁搅拌及动态轻压下。

实施例2

超超临界锅炉管用钢专用保护渣按重量百分比包括的化学成分为：R：1.0，SiO₂：33%，CaO：40%，Al₂O₃：6%，Fe₂O₃：2%，MgO：2%，F^－（F^－是氟离子）：4.5%，K₂O+Na₂O：7%，C_固：5.5%，其中R是碱度，即CaO/SiO2的比值；

超超临界锅炉管用钢专用保护渣的物理指标为：熔点（℃）：1102，粘度（Pa.s/1300℃，传）：3.34，水分（％）：≤0.5，粒度（0.15-1mm）：≥80%，容重（g/cm³）：0.50。

中包中钢水使用的覆盖剂按重量百分比包括的化学成分为：CaO+MgO：30％，SiO₂：53％，Al₂O₃：7％，Fe₂O₃：0.5％，C：9.5％。

实施例3

超超临界锅炉管用钢专用保护渣按重量百分比包括的化学成分为：R：1.15，SiO₂：35%，CaO：38%，Al₂O₃：5%，Fe₂O₃：3%，MgO：3%，F^－（F^－是氟离子）：6%，K₂O+Na₂O：5%，C_固：5%，其中R是碱度，即CaO/SiO2的比值；

超超临界锅炉管用钢专用保护渣的物理指标为：熔点（℃）：1202，粘度（Pa.s/1300℃，传）：6.34，水分（％）：≤0.5，粒度（0.15-1mm）：≥80%，容重（g/cm³）：0.90。

中包中钢水使用的覆盖剂按重量百分比包括的化学成分为：CaO+MgO：28％，SiO₂：54％，Al₂O₃：8％，Fe₂O₃：1.5％，C：8.5％，以上各成分的重量百分之和为100%。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims

1.一种超超临界高压锅炉管用钢的连铸工艺，连铸工序采用过程控制的方法，连铸采用全保护浇注，钢包到中间包采用长水口氩封保护浇注；中间包到结晶器采用整体内装浸入式水口保护浇注；中包中钢水使用覆盖剂；中间包连续测温；在连铸浇注过程中结晶器液面采用全自动液面检测；连铸拉速按中间包过热度自动控制；结晶器及二冷自动配水；其特征在于：浇注过程结晶器中使用超超临界锅炉管用钢专用保护渣，所述超超临界锅炉管用钢专用保护渣按重量百分比包括的化学成分为：R：1.0±0.15，SiO₂：36±3%，CaO：36.0±4.0%，Al₂O₃：≤7.5%，Fe₂O₃：≤3.0%，MgO：≤3.0%，F^－：≤3.9±2.5%，K₂O+Na₂O：5.2±2.0%，C_固：3.9±2.0%，以上各成分的重量百分之和为100%，其中R是碱度，即CaO/SiO2的比值；

所述超超临界锅炉管用钢专用保护渣使用工艺为：铸机开始浇注前，将所述保护渣放入保护渣烘烤炉进行烘烤，烘烤温度控制为140±10℃，烘烤时间为40±10min，确保保护渣干燥与预热充分；浇注过程中，保护渣必须少量勤加，每个流每次加入0.5±0.1kg，循环时间为5±1min，确保结晶器内保护渣的渣面保持稳定，保护渣总渣层厚度在4±0.5cm，维持合适的三层结构，从上至下由粉渣层、烧结层和液渣层三层结构，目视渣面不得见红，操作工每隔10±2min进行一次结晶器渣带清理工作；连铸工序中停用结晶器电磁搅拌及动态轻压下。

2.如权利要求1所述的超超临界高压锅炉管用钢的连铸工艺，其特征在于：所述超超临界锅炉管用钢专用保护渣的物理指标为：熔点（℃）：1152±50，粘度（Pa.s/1300℃，传）：4.84±1.5，水分（％）：≤0.5，粒度（0.15-1mm）：≥80%，容重（g/cm³）：0.70±0.2。

3.如权利要求1所述的超超临界高压锅炉管用钢的连铸工艺，其特征在于：所述中包中钢水使用的覆盖剂按重量百分比包括的化学成分为：CaO+MgO：20～30％，SiO₂：45～55％，Al₂O₃≤9％，Fe₂O₃≤1.5％，C≤10％，以上各成分的重量百分之和为100%。