CN104593696A

CN104593696A - 一种电站锅炉用耐热钢板及其制造方法

Info

Publication number: CN104593696A
Application number: CN201510027633.6A
Authority: CN
Inventors: 赵振铎; 潘小娟; 陈金虎; 王育田; 范光伟
Original assignee: Shanxi Taigang Stainless Steel Co Ltd
Current assignee: Shanxi Taigang Stainless Steel Co Ltd
Priority date: 2015-01-21
Filing date: 2015-01-21
Publication date: 2015-05-06
Anticipated expiration: 2035-01-21
Also published as: CN104593696B

Abstract

本发明涉及一种电站锅炉用耐热钢板及其制造方法。钢板成分的质量百分比为：C 0.08～0.12，Si 0.15～0.45，Mn 0.35～0.55，P ≤0.013，S≤0.005， Cr 8.60～8.90，Mo 0.31～0.50，V 0.16～0.22，W 1.55～1.85，Nb 0.045～0.085， N 0.045～0.065，B 0.002～0.004, Ni 0.20～0.35， 0＜Al≤0.01, 0＜O≤20ppm；性能达使用要求。宽度达2000～3000 mm。制造方法依次为；坯料制备铸连铸坯；退火退火温度740士10℃；热修磨；钢坯加热加热温度为1230士10℃；Ⅴ轧制粗轧开轧温度1160～1200℃，精轧终轧温度860～900℃；Ⅵ 热矫直；Ⅶ 正火正火温度1050士10℃；Ⅷ 回火回火温度780士10℃，保温后钢板出炉空冷。本发明的制造方法成材率高、成本较低。

Description

一种电站锅炉用耐热钢板及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种电站锅炉用耐热钢板，同时还及该钢板的制造方法。

背景技术

电站锅炉用耐热钢由于具有高的抗氧化性能、抗高温蒸汽腐蚀性以及良好的冲击韧性和持久塑性，可用作锅炉受热面结构件领域，现有的电站锅炉用耐热钢板中δ铁素体的产生，材料的热塑性较差，铸坯在轧制过程中开裂，材料的综合力学性能达不到使用要求。

由于电站锅炉用耐热钢为高合金钢，合金化程度高，变形抗力加大、热加工温度范围窄、塑性差，在热加工过程中以及轧后容易开裂，特别是宽幅中厚板生产难度极大。目前，国内没有任何一家公司能够生产尺寸规格为厚度20～40mm、宽度2000～3000 mm的电站锅炉用耐热钢板，该钢长期以来一直由国外企业保密垄断，没有查到公开的报导。

发明内容

为了克服现有电站锅炉用耐热钢板的上述不足之处，本发明提供一种钢中无δ铁素体，具有良好热加工性以及综合力学性能的电站锅炉用耐热钢板。

与此相应，本发明还提供一种避免在轧制过程中表面开裂、皮下气孔的延伸扩展，并且钢板的成材率高、成本较低的电站锅炉用耐热钢板的制造方法。本方法制造的电站锅炉用耐热钢板的厚度可达20～40mm，宽度达2000～3000 mm。

本发明的机理是通过控制合适的化学成分，抑制钢中δ铁素体的产生，改善了材料的热塑性，避免铸坯在轧制过程中开裂，进行低氧、低铝成分控制，降低了夹杂物数量和级别，提高了材料的综合性能，采用坯料热修磨工艺，磨净坯料上下板面缺陷，避免板坯在加热和轧制过程中表面裂纹、皮下气孔的延伸扩展，并匹配合理的轧制工艺及热处理参数，制造板形良好、性能满足要求的电站锅炉用耐热钢宽幅中厚板。

本电站锅炉用耐热钢成分的质量百分配比为：

C 0.08～0.12， Si 0.15～0.45， Mn 0.35～0.55， P ≤0.013， S≤0.005，

Cr 8.60～8.90， Mo 0.31～0.50， V 0.16～0.22， W 1.55～1.85，

Nb 0.045～0.085， N 0.045～0.065， B 0.002～0.004, Ni 0.20～0.35，

0＜Al≤0.01, 0＜O≤20ppm，其余为Fe与不可避免的杂质；

经过轧制、热矫直与多次热处理，该钢板具有良好热加工性以及综合力学性能，超声探伤级别≤II级；屈服强度Rp0.2为460～520MPa，抗拉强度Rm为660～690MPa，延伸率A为23～28%，常温冲击功A_KV2为150～200J；钢板宽度方向不平度≤5mm/m。

（以上提到的技术指标均为国内电站锅炉用户要求的指标，在该钢所在美标ASME SA-1017/SA1017-M中，对屈服强度、抗拉强度、延伸率提出了具体明确数值要求，而对冲击功以及超声探伤没有明确具体数值，只是提到根据用户要求可做冲击功以及超声探伤检测项目。超声探伤级别≤II级是电站锅炉用户要求。）

本电站锅炉用耐热钢板制造方法的工艺流程为：坯料制备→退火→热修磨→钢坯加热→轧制→热矫直→正火→回火→检验、判定、交库。

本发明针对制造中的轧制过程中的坯料准备、退火、热修磨、钢坯加热、轧制、热矫直、正火、回火等进行说明。

本电站锅炉用耐热钢板的制造方法包括下述依次的步骤：

Ⅰ 坯料制备

经铁水预处理，180吨转炉顶底复吹， AOD与LF精炼，钢水的成分的质量百分比达下述要求出钢：

C 0.08～0.12， Si 0.15～0.45， Mn 0.35～0.55， P ≤0.013， S≤0.005，

Cr 8.60～8.90， Mo 0.31～0.50， V 0.16～0.22， W 1.55～1.85，

Nb 0.045～0.085， N 0.045～0.065， B 0.002～0.004, Ni 0.20～0.35，

0＜Al≤0.01, 0＜O≤20ppm，其余为Fe与不可避免的杂质；

连铸成厚200±20mm的连铸坯；

Ⅱ退火

铸坯红送退火炉进行退火，退火温度740士10℃，保温时间3～4小时，直接出炉，红送热修磨工序；

Ⅲ 热修磨

将红送的退火连铸坯上下板面进行修磨，磨净缺陷（缺陷为连铸坯表面微裂纹、皮下气孔等，单面磨削厚度为0.9-2.2mm），剥皮量为1～2%（体积百分比），成钢坯；

Ⅳ钢坯加热

将修磨后的钢坯在加热炉内加热，加热温度为1230士10℃，保温时间为3～4小时，确保钢坯烧匀、烧透；

Ⅴ轧制

经高压水除鳞，将高压水除鳞后的钢坯在粗轧机上轧制，开轧温度1160～1200℃，粗轧道次压下量为30～35%，轧制成中间坯，中间坯厚度控制在40～60mm，之后在精轧机上轧制，精轧道次压下量为25～30%，终轧温度控制在860～900℃，精轧成钢板；

Ⅵ 热矫直

为了保证板型，将钢板进行热矫直；矫直温度为600-800℃，矫直道次为1-2道，保证钢板宽度方向不平度≤5mm/m。

Ⅶ 正火

将钢板红送到热处理炉内进行正火处理，正火温度为1050士10℃，保温时间为1-2小时，钢板出炉空冷；

Ⅷ 回火

将钢板送入热处理炉内进行回火处理，回火温度为780士10℃，保温时间为1-2小时，钢板出炉空冷。

为保证质量，本电站锅炉用耐热钢板的制造方法在Ⅷ 回火中钢板出炉空冷后，还对钢板进行Ⅸ 检验，即探伤、力学性能以及板形检验；超声探伤，级别≤II级；力学性能检验，屈服强度Rp0.2为460～520MPa，抗拉强度Rm为660～690MPa，延伸率A为23～28%，常温冲击功A_KV2为150～200J；满足力学性能要求；板形检验，钢板宽度方向不平度≤5mm/m。

本电站锅炉用耐热钢板的制造方法通过控制合适的化学成分，抑制钢中δ铁素体的产生，改善了材料的热塑性，消除了铸坯表面裂纹、气孔等缺陷，避免了该类钢种在轧制过程中表面裂纹的延伸扩展，提高了钢板的成材率，进行低氧、低铝成分控制，降低了夹杂物数量和级别，提高了材料的综合性能，采用坯料热修磨工艺，磨净坯料上下板面缺陷，避免板坯在加热和轧制过程中表面裂纹、皮下气孔的延伸扩展，通过匹配合理的轧制温度、压下量热矫工艺以及热处理制度，控制钢板的组织性能及板形，制得的电站锅炉用耐热钢宽幅中厚板，探伤级别≤II级，板形良好、力学性能均满足使用要求。

用本发明的制造方法生产电站锅炉用耐热钢宽幅中厚板，通过使用连铸工艺能够制备出宽幅中厚耐热钢板。打破了电站锅炉用耐热钢宽幅中厚板长期以来由国外垄断的局面，解决了本国电站锅炉用耐热钢宽幅中厚板(厚度20～40mm、宽度2000～3000 mm)的生产，性能达到了使用要求。

具体实施方式

下面结合实施例详细说明本发明的具体实施方式，但本发明的具体实施不局限于下述的实施例。

方法实施例1

电站锅炉用耐热钢板尺寸规格为厚度20mm、宽度2000mm，其化学成分的质量百分比为：C 0.087%，Si 0.22%，Mn 0.51%，P 0.012 %， S 0.001%， Cr 8.74%，Mo 0.38%，V 0.18%，W 1.63%，Nb 0.051%，N 0.061%，B 0.0024%, Ni 0.25%，Al 0.004%, O 18ppm，其余为Fe与不可避免的杂质。

探伤要求：探伤级别≤II级

力学性能要求：屈服强度R_p0.2≥440MPa，抗拉强度R_m≥620MPa，延伸率A≥20%，常温冲击功A_KV2≥90J；

板型要求：钢板宽度方向不平度≤5mm/m。

本实施例包括下述依次的步骤：

Ⅰ坯料制备

经铁水预处理，180吨转炉顶底复吹，AOD与LF精炼，化学成分的质量百分比达下述要求出钢：

C 0.087%， Si 0.22%， Mn 0.51%， P 0.012 %， S 0.001%，

Cr 8.74%， Mo 0.38%， V 0.18%， W 1.63%， Nb 0.051%，

N 0.061%， B 0.0024%, Ni 0.25%， Al 0.004%, O 18ppm，

其余为Fe与不可避免的杂质。

连铸成厚200mm的连铸坯；

Ⅱ退火

铸坯红送退火炉进行退火，退火温度740℃，保温时间4小时，直接出炉，红送热修磨工序；

Ⅲ热修磨

将红送的退火连铸坯上下板面进行修磨，磨净缺陷，缺陷为连铸坯表面微裂纹、皮下气孔等，单面磨削厚度为1.5mm，剥皮量为1.5%，成钢坯；

Ⅳ钢坯加热

将修磨后的钢坯在加热炉内加热，加热温度为1230℃，保温时间为4小时，确保钢坯烧匀、烧透；

Ⅴ轧制

经高压水除鳞，将高压水除鳞后的钢坯在粗轧机上轧制，开轧温度1180℃，粗轧道次压下量为32%，轧制成中间坯，中间坯厚度控制在40mm，之后在精轧机上轧制，精轧道次压下量为27%，终轧温度控制在870℃，精轧成钢板；

Ⅵ 热矫直

为了保证板型，将钢板进行热矫直；矫直温度为780℃，矫直道次为1道，保证钢板宽度方向不平度≤5mm/m。

Ⅶ正火

将钢板红送到热处理炉内进行正火处理，正火温度为1050℃，保温时间为1小时，板坯出炉空冷；

Ⅷ回火

将钢板送入热处理炉内进行回火处理，回火温度为780℃，保温时间为1小时，钢板出炉空冷。

本实施例制造的是钢板实施例一的钢板，对成品钢板进行探伤、力学性能以及板形检验。超声探伤级别为I级，对钢板进行力学性能检验，屈服强度R_p0.2为480MPa，抗拉强度R_m为645MPa，延伸率A为26%，常温冲击功A_KV2为175J，满足力学性能要求，钢板宽度方向不平度为4mm/m。

实施例2

电站锅炉用耐热钢板尺寸规格为厚度40mm、宽度3000mm，其化学成分的质量百分比为：C 0.089%，Si 0.24%，Mn 0.51%，P 0.011 %， S 0.003%， Cr 8.74%，Mo 0.38%，V 0.17%，W 1.65%，Nb 0.053%，N 0.065%，B 0.0032%, Ni 0.27%，Al 0.005%, O 16ppm，其余为Fe与不可避免的杂质。

探伤要求：探伤级别≤II级

板型要求：钢板宽度方向不平度≤5mm/m。

本实施例包括下述依次的步骤：

Ⅰ坯料制备

C 0.089%， Si 0.24%， Mn 0.51%， P 0.011 %， S 0.003%， Cr 8.74%，Mo 0.38%， V 0.17%， W 1.65%， Nb 0.053%，N 0.065%， B 0.0032%, Ni 0.27%， Al 0.005%, O 16ppm，其余为Fe与不可避免的杂质。

连铸成厚220mm的连铸坯；

Ⅱ退火

铸坯红送退火炉进行退火，退火温度750℃，保温时间4小时，直接出炉，红送热修磨工序；

Ⅲ热修磨

将红送的退火连铸坯上下板面进行修磨，磨净缺陷，缺陷为连铸坯表面微裂纹、皮下气孔等，单面磨削厚度为1.98mm，剥皮量为1.8%，成钢坯；

Ⅳ钢坯加热

将修磨后的钢坯在加热炉内加热，加热温度为1220℃，保温时间为4小时，确保钢坯烧匀、烧透；

Ⅴ轧制

经高压水除鳞，将高压水除鳞后的钢坯在粗轧机上轧制，开轧温度1170℃，粗轧道次压下量为33%，轧制成中间坯，中间坯厚度控制在60mm，之后在精轧机上轧制，精轧道次压下量为28%，终轧温度控制在890℃，轧制成钢板；

Ⅵ热矫直

为了保证板型，将钢板进行热矫直；矫直温度为790℃，矫直道次为2道，保证钢板宽度方向不平度≤5mm/m。

Ⅶ正火

将钢板红送到热处理炉内进行正火处理，正火温度为1040℃，保温时间为2小时，钢板出炉空冷；

Ⅷ回火

将钢板送入热处理炉内进行回火处理，回火温度为770℃，保温时间为2小时，钢板出炉空冷。

本实施例制造的是钢板实施例二的钢板，对成品钢板进行探伤、力学性能、板形检验。超声探伤级别为I级，对钢板进行力学性能检验，屈服强度R_p0.2为489MPa，抗拉强度R_m为669MPa，延伸率A为24%，常温冲击功A_KV2为181J，满足力学性能要求，钢板宽度方向不平度为3mm/m。

Claims

1.一种电站锅炉用耐热钢板，它的成分的质量百分配比为：

C 0.08～0.12， Si 0.15～0.45， Mn 0.35～0.55， P ≤0.013， S≤0.005，

Cr 8.60～8.90， Mo 0.31～0.50， V 0.16～0.22， W 1.55～1.85，

Nb 0.045～0.085， N 0.045～0.065， B 0.002～0.004, Ni 0.20～0.35，

0＜Al≤0.01, 0＜O≤20ppm，其余为Fe与不可避免的杂质；

经过轧制、热矫直与多次热处理，超声探伤级别≤II级；屈服强度Rp0.2为460～520MPa，抗拉强度Rm为660～690MPa，延伸率A为23～28%，常温冲击功A_KV2为150～200J；钢板宽度方向不平度≤5mm/m。

2.根据权利要求1所述的电站锅炉用耐热钢板，其特征是：它的厚度是20～40mm，宽度是2000～3000 mm。

3.一种电站锅炉用耐热钢板的制造方法，它包括下述依次的步骤：

Ⅰ 坯料制备

C 0.08～0.12， Si 0.15～0.45， Mn 0.35～0.55， P ≤0.013， S≤0.005，

Cr 8.60～8.90， Mo 0.31～0.50， V 0.16～0.22， W 1.55～1.85，

Nb 0.045～0.085， N 0.045～0.065， B 0.002～0.004, Ni 0.20～0.35，

0＜Al≤0.01, 0＜O≤20ppm，其余为Fe与不可避免的杂质；

连铸成厚200±20mm的连铸坯；

Ⅱ 退火

Ⅲ 热修磨

将红送的退火连铸坯上下板面进行修磨，磨净缺陷，剥皮量为1～2%，成钢坯；

Ⅳ 钢坯加热

Ⅴ 轧制

Ⅵ 热矫直

为了保证板型，将钢板进行热矫直，热矫直后，钢板宽度方向不平度≤5mm/m；

Ⅶ 正火

Ⅷ 回火

4.根据权利要求3所述的电站锅炉用耐热钢板的制造方法，其特征是：在Ⅷ 回火中钢板出炉空冷后，还对钢板进行探伤、力学性能以及板形检验；超声探伤，级别≤II级；力学性能检验，屈服强度Rp0.2为460～520MPa，抗拉强度Rm为660～690MPa，延伸率A为23～28%，常温冲击功A_KV2为150～200J；板形检验，钢板宽度方向不平度≤5mm/m。