CN103741075A - 一种高压锅炉用耐腐蚀钢管材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压锅炉用耐腐蚀钢管材料及其制备方法，其化学成分的质量百分比为：C0.015-0.035、Si0.4-0.6、Cr8.0-12.0、Ni3.6-5.2、Mn0.5-1.5、Sn0.3-0.6、Sb0.2-0.4、Mo0.15-0.25、W0.1-0.2、V0.05-0.15、N0.003-0.006、P≤0.02、S≤0.01，余量为Fe。本发明制得的钢管材料在高温环境下具有优异的耐腐蚀性、耐蒸汽氧化性、抗应力蠕变性，且高温强度高，冲击韧性好，经久耐用，完全满足高压锅炉用钢管材料的性能要求。本发明生产工艺简单易操作，成本低，经济效益好，适合大规模工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种高压锅炉用耐腐蚀钢管材料及其制备方法，属于冶金材料领域。
背景技术
无缝钢管是一种具有中空截面、周边没有接缝的圆形，方形，矩形钢材。无缝钢管是用钢锭或实心管坯经穿孔制成毛管，然后经热轧、冷轧或冷拨制成。无缝钢管具有中空截面，大量用作输送流体的管道，钢管与圆钢等实心钢材相比，在抗弯抗扭强度相同时，重量较轻，是一种经济截面钢材，广泛用于制造结构件和机械零件。无缝钢管在高压锅炉着广泛的应用。但现有无缝钢管的晶粒度级数较低，导致无缝钢管在高温环境中的耐腐蚀性和耐蒸汽氧化性，同时降低了抗高温蠕变应力的特有性能，从而导致高压锅炉失效，引发生产安全事故，造成较大的经济损失。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种在高温环境中的耐腐蚀性、耐蒸汽氧化性、抗应力蠕变性优异的高压锅炉用钢管材料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种高压锅炉用耐腐蚀钢管材料，其化学成分的质量百分比为：C 0.015-0.035、Si 0.4-0.6、Cr 8.0-12.0、Ni 3.6-5.2、Mn 0.5-1.5、 Sn 0.3-0.6、Sb 0.2-0.4、Mo 0.15-0.25、W 0.1-0.2、V 0.05-0.15、N 0.003-0.006、P≤0.02、S≤0.01，余量为Fe。
一种高压锅炉用耐腐蚀钢管材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按化学成分要求将配好的炉料加入电弧炉中熔炼，熔炼温度为1560-1580℃，待炉料熔清80%以上，调整钢水温度至1600-1650℃，加入15-20kg/t钢的造渣剂，保温30-40min，扒渣，然后调整温度至1620-1660℃，加入适量的钛铁和锰铁脱氧15-20min，取样分析并调整成分，当钢水温度达到1640-1680℃即可出钢，在出炉2-3min前往钢水中插入1-1.5kg/t钢的铝饼进行终脱氧；
（2）钢水在钢水包内镇静3-5min后浇注，浇注温度为1540-1570℃，并连铸成圆坯，将制得的圆坯加热至1250-1280℃，利用穿孔机对钢管坯穿孔，将得到的钢管坯以160-220℃/h升温至360-420℃，保温4-7h，再以140-180℃/h升温至720-740℃，保温2-3h，然后以100-150℃/h降温至440-480℃，保温3-6h，再以80-120℃/h降温至220-260℃，保温5-10h，然后以100-150℃/h升温至490-520℃，保温3-5h，再以120-160℃/h升温至810-830℃，保温1-2h，然后以150-200℃/h降温至400-450℃，保温3-6h，再以100-150℃/h降温至180-220℃，保温8-12h，空冷至室温，酸洗后热轧壁厚至所需规格，开轧温度为1140-1180℃，终轧温度为915-935℃，然后张力减径，张力减径的温度为920-950℃；
（3）将上述制得的管材进行热处理：以160-220℃/h升温至350-400℃，保温4-6h，再以100-150℃/h升温至640-680℃，保温2-4h，然后以80-120℃/h降温至420-450℃，保温3-5h，再以120-160℃/h升温至720-760℃，保温1-2h，然后以80-120℃/h降温至540-580℃，保温3-4h，再以140-180℃/h升温至820-850℃，保温1-2h，强风风冷至320-360℃，保温5-8h，然后以100-150℃/h升温至630-660℃，保温3-4h，再以180-240℃/h降温至180-220℃，保温8-12h，然后放入0-5℃冰盐水中冷却至50℃以下，取出管材以40-50℃/h升温至80-90℃，保温3-4h，再以50-60℃/h升温至180-200℃，保温1-2h，空冷至室温后以95-105℃/h升温至195-215℃，保温1-2h，再以40-50℃/h降温至90-110℃，保温2-3h，空冷至室温；
（4）将上述热处理后的管材经矫直、探伤、喷标识、包装等后序工艺，即得成品。
所述的造渣剂的制备方法如下：a、取以下重量份的原料：石灰石15-20、白云石5-10、高岭土10-15、钾长石5-10、菱镁石4-8、铁矿渣8-12、莫来砂3-6；b、取菱镁石、硅灰石和铝矾土混合均匀，湿法球磨12-24h，烘干，850-880℃煅烧30-40min，冷却至室温，再放入浓度为15-20%的盐酸溶液中浸泡1-2h，过滤，滤渣用蒸馏水洗涤至中性，烘干，1220-1240℃煅烧1-2h，水淬，湿法球磨12-24h，过100-150目筛，烘干即得。
本发明的有益效果：
本发明制得的钢管材料在高温环境下具有优异的耐腐蚀性、耐蒸汽氧化性、抗应力蠕变性，且高温强度高，冲击韧性好，经久耐用，完全满足高压锅炉用钢管材料的性能要求。本发明生产工艺简单易操作，成本低，经济效益好，适合大规模工业化生产。
具体实施方式
（1）按化学成分满足如下质量百分比为：C 0.015-0.035、Si 0.4-0.6、Cr 8.0-12.0、Ni 3.6-5.2、Mn 0.5-1.5、 Sn 0.3-0.6、Sb 0.2-0.4、Mo 0.15-0.25、W 0.1-0.2、V 0.05-0.15、N 0.003-0.006、P≤0.02、S≤0.01，余量为Fe进行配料；将配好的炉料加入电弧炉中熔炼，熔炼温度为1570℃，待炉料熔清80%以上，调整钢水温度至1620℃，加入16kg/t钢的造渣剂，保温35min，扒渣，然后调整温度至1640℃，加入适量的钛铁和锰铁脱氧20min，取样分析并调整成分，当钢水温度达到1660℃即可出钢，在出炉3min前往钢水中插入1.2kg/t钢的铝饼进行终脱氧；
（2）钢水在钢水包内镇静4min后浇注，浇注温度为1560℃，并连铸成圆坯，将制得的圆坯加热至1260℃，利用穿孔机对钢管坯穿孔，将得到的钢管坯以200℃/h升温至410℃，保温6h，再以160℃/h升温至730℃，保温2h，然后以120℃/h降温至460℃，保温4h，再以100℃/h降温至240℃，保温8h，然后以120℃/h升温至510℃，保温4h，再以140℃/h升温至820℃，保温1h，然后以180℃/h降温至420℃，保温4h，再以120℃/h降温至190℃，保温10h，空冷至室温，酸洗后热轧壁厚至所需规格，开轧温度为1160℃，终轧温度为925℃，然后张力减径，张力减径的温度为940℃；
（3）将上述制得的管材进行热处理：以180℃/h升温至370℃，保温5h，再以120℃/h升温至650℃，保温4h，然后以100℃/h降温至430℃，保温4h，再以140℃/h升温至730℃，保温2h，然后以100℃/h降温至560℃，保温3h，再以160℃/h升温至840℃，保温1h，强风风冷至340℃，保温6h，然后以120℃/h升温至640℃，保温4h，再以220℃/h降温至190℃，保温10h，然后放入2℃冰盐水中冷却至50℃以下，取出管材以50℃/h升温至85℃，保温h，再以60℃/h升温至200℃，保温1h，空冷至室温后以100℃/h升温至210℃，保温1h，再以50℃/h降温至105℃，保温2h，空冷至室温；
（4）将上述热处理后的管材经矫直、探伤、喷标识、包装等后序工艺，即得成品。
所述的造渣剂的制备方法如下：a、取以下重量(kg）的原料：石灰石16、白云石7、高岭土14、钾长石8、菱镁石6、铁矿渣10、莫来砂4；b、取菱镁石、硅灰石和铝矾土混合均匀，湿法球磨18h，烘干，870℃煅烧35min，冷却至室温，再放入浓度为16%的盐酸溶液中浸泡2h，过滤，滤渣用蒸馏水洗涤至中性，烘干，1220℃煅烧2h，水淬，湿法球磨24h，过150目筛，烘干即得。
经检验，成品化学成分为：C 0.022%、Si 0.54%、Cr 10.36%、Ni 4.89%、Mn 1.27%、 Sn 0.46%、Sb 0.28%、Mo 0.21%、W 0.15%、V 0.096%、N 0.0051%、P 0.014%、S 0.073%，余量为Fe；力学性能为：抗拉强度618Mpa，屈服强度496Mpa，伸长率32.9%，0℃冲击功221J。
Claims (3)
1.一种高压锅炉用耐腐蚀钢管材料，其特征在于，其化学成分的质量百分比为：C 0.015-0.035、Si 0.4-0.6、Cr 8.0-12.0、Ni 3.6-5.2、Mn 0.5-1.5、 Sn 0.3-0.6、Sb 0.2-0.4、Mo 0.15-0.25、W 0.1-0.2、V 0.05-0.15、N 0.003-0.006、P≤0.02、S≤0.01，余量为Fe。
2.如权利要求1所述的高压锅炉用耐腐蚀钢管材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
按化学成分要求将配好的炉料加入电弧炉中熔炼，熔炼温度为1560-1580℃，待炉料熔清80%以上，调整钢水温度至1600-1650℃，加入15-20kg/t钢的造渣剂，保温30-40min，扒渣，然后调整温度至1620-1660℃，加入适量的钛铁和锰铁脱氧15-20min，取样分析并调整成分，当钢水温度达到1640-1680℃即可出钢，在出炉2-3min前往钢水中插入1-1.5kg/t钢的铝饼进行终脱氧；
钢水在钢水包内镇静3-5min后浇注，浇注温度为1540-1570℃，并连铸成圆坯，将制得的圆坯加热至1250-1280℃，利用穿孔机对钢管坯穿孔，将得到的钢管坯以160-220℃/h升温至360-420℃，保温4-7h，再以140-180℃/h升温至720-740℃，保温2-3h，然后以100-150℃/h降温至440-480℃，保温3-6h，再以80-120℃/h降温至220-260℃，保温5-10h，然后以100-150℃/h升温至490-520℃，保温3-5h，再以120-160℃/h升温至810-830℃，保温1-2h，然后以150-200℃/h降温至400-450℃，保温3-6h，再以100-150℃/h降温至180-220℃，保温8-12h，空冷至室温，酸洗后热轧壁厚至所需规格，开轧温度为1140-1180℃，终轧温度为915-935℃，然后张力减径，张力减径的温度为920-950℃；
将上述制得的管材进行热处理：以160-220℃/h升温至350-400℃，保温4-6h，再以100-150℃/h升温至640-680℃，保温2-4h，然后以80-120℃/h降温至420-450℃，保温3-5h，再以120-160℃/h升温至720-760℃，保温1-2h，然后以80-120℃/h降温至540-580℃，保温3-4h，再以140-180℃/h升温至820-850℃，保温1-2h，强风风冷至320-360℃，保温5-8h，然后以100-150℃/h升温至630-660℃，保温3-4h，再以180-240℃/h降温至180-220℃，保温8-12h，然后放入0-5℃冰盐水中冷却至50℃以下，取出管材以40-50℃/h升温至80-90℃，保温3-4h，再以50-60℃/h升温至180-200℃，保温1-2h，空冷至室温后以95-105℃/h升温至195-215℃，保温1-2h，再以40-50℃/h降温至90-110℃，保温2-3h，空冷至室温；
将上述热处理后的管材经矫直、探伤、喷标识、包装等后序工艺，即得成品。
3.根据权利要求1所述的高压锅炉用耐腐蚀钢管材料的制备方法，其特征在于，所述的造渣剂的制备方法如下：a、取以下重量份的原料：石灰石15-20、白云石5-10、高岭土10-15、钾长石5-10、菱镁石4-8、铁矿渣8-12、莫来砂3-6；b、取菱镁石、硅灰石和铝矾土混合均匀，湿法球磨12-24h，烘干，850-880℃煅烧30-40min，冷却至室温，再放入浓度为15-20%的盐酸溶液中浸泡1-2h，过滤，滤渣用蒸馏水洗涤至中性，烘干，1220-1240℃煅烧1-2h，水淬，湿法球磨12-24h，过100-150目筛，烘干即得。
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