CN104630437A - 一种电站锅炉用大规格耐热管坯的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电站锅炉用大规格耐热管坯的制造方法，它包括下述依次的步骤:Ⅰ滚圆:将方形钢锭加热到，出炉滚圆成锻件；Ⅱ倒棱:将锻件加热到1185℃士10℃，出炉在自由锻机倒棱；Ⅲ镦粗:将锻件加热到1170℃士10℃，出炉镦粗；Ⅳ拨长:将锻件加热到1155℃士10℃，出炉拨长；Ⅴ再镦粗:将锻件加热到1140℃士10℃，出炉再镦粗；Ⅵ再拨长:将锻件加热到1125℃士10℃，出炉再拨长，锻件温度降到910℃士10℃时，停止锻造；Ⅶ退火:将管坯加热到830℃士10℃，500℃以下出炉空冷，成直径≥Φ500mm的管坯。本电站锅炉用大规格耐热管坯的制造方法所用锻机设备及锭模投入小，制造的管坯组织晶粒度的级别达到5-6级。
Description
技术领域
本发明涉及一种电站锅炉用大规格耐热管坯的制造方法，具体讲，涉及一种直径不小于Φ500mm的管坯的制造方法。
背景技术
电站锅炉用主蒸汽管道为大口径耐热钢管，为了保证耐热钢管材料具有良好的抗高温氧化性以及持久性能，用于制管的管坯需组织致密，晶粒度要求4级以上，且无混晶现象。
目前，国内外对于生产大规格（≥Φ500mm）管坯采用的制造工艺为自由锻造。锻造工艺的制定通常是依据材料特性、热塑性图、热变形行来确定其合理的锻造温度范围，再根据管坯用钢锭的重量、形状尺寸、管坯尺寸以及管坯技术要求确定总锻比，最后根据大型锻件锻造工艺理论，确定锻造火次、变形工艺及各火次的分锻比。
上述现有的大规格耐热管坯的制造工艺主要基于铸态组织破碎以及锻透性方面考虑的，为了制造出大规格管坯，保证管坯的锻透性及锻造比，需使用大吨位的锻造机对大型钢锭进行锻造，锻机设备及锭模投资大，但是锻造的管坯晶粒度也只能达到1级，且混晶现象严重，无法探伤，达不到晶粒度要求4级以上的组织要求，难以获得组织和性能均匀的大规格管坯，严重影响后续制管的成材率和钢管性能的稳定性。
发明内容
为了克服现有大规格耐热管坯制造方法的不足，本发明提供一种电站锅炉用大规格耐热管坯的制造方法，本方法所用锻机设备及锭模投入小，制造的管坯组织晶粒细化，晶粒度级别达到5-6级，消除了大规格管坯的混晶组织，组织晶粒分布均匀，晶粒度级差不大于1级。
论考虑到在锻造过程中加热温度、变形量和火次对管坯组织晶粒长大的影响，本发明的制造方法不需要投入大型钢锭和大吨位锻造机，利用现有的锭型及锻造机即即可完成大规格管坯的制备，锻机设备及锭模投入小，成本低，制造的管坯组织晶粒细化，晶粒度级别达到5-6级，消除了大规格管坯的混晶组织，组织晶粒分布均匀，晶粒度级差不大于1级。有利于后续制管成材率的提高和性能稳定性的提升。 由于管坯组织晶粒度小而分布均匀，避免了制管过程中由于材料变形不均匀而产生开裂或钢管组织及性能分布不均匀，管坯组织晶粒度小而分布均匀为钢管的组织及性能稳定控制提供了保障。
本发明的电站锅炉用大规格耐热管坯的制造方法，首先采用开锻温度1200士10℃、终锻温度910士10℃的锻造方法对钢锭进行滚圆、倒棱、墩粗、拔长，锻造总变形量不小于55%，各火次锻造变形量在25-30%，完成钢锭的锻造开坯，消除钢锭内部缩孔和疏松，使组织致密，破碎粗大的铸态组织晶粒。为了进一步细化和均匀组织，避免晶粒组织粗化，从第二火次，各工序加热温度需进一步降低，开锻温度比前一次降低15-20℃，终锻温度保持不变，锻造总变形量不小于65%，各火次锻造变形量在30-35%，由于各火次始锻温度及锻造变形量的控制，粗大的铸态组织得到充分破碎，锻造过程中发生了组织动态再结晶，使管坯组织晶粒度达到5-6级，组织晶粒分布均匀，晶粒度级差不大于1级。
本电站锅炉用大规格耐热管坯成分的质量百分配比为：
C：0.08-0.12， Si：0.20-0.50， Mn：0.30-0.60， P：≤0. 020,
S：≤0. 010， Cr：8.00-9.50， Mo: 0.85~1.05， V：0. 18-0.25，
Nb：0. 06-0.10， Ni：0.10-0.40， N：0.03-0.07， 0＜A1≤0.015，0＜O≤30ppm，其余为Fe与不可避免的杂质。
本电站锅炉用大规格耐热管坯的制造方法，它主要为以下的主要工艺过程：钢锭滚圆→倒棱→镦粗→拨长→镦粗→拨长→退火→检验→入库。
本电站锅炉用大规格耐热管坯的制造方法包括下述依次的步骤:
Ⅰ滚圆
将方形钢锭加热到1200℃士10℃，出炉在自由锻机滚圆成锻件，锻件温度降到910℃士10℃时，停止锻造；
Ⅱ倒棱
将锻件加热到1185℃士10℃，出炉在自由锻机倒棱，锻件温度降到910℃士10℃时，停止锻造；
Ⅲ 镦粗
将锻件加热到1170℃士10℃，出炉在自由锻机镦粗，锻件温度降到910℃士10℃时，停止锻造；
Ⅳ 拨长
将锻件加热到1155℃士10℃，出炉在自由锻机将镦粗的锻件拨长，锻件温度降到910℃士10℃时，停止锻造；
Ⅴ 再镦粗
将锻件加热到1140℃士10℃，出炉在自由锻机将拨长的锻件镦粗，锻件温度降到910℃士10℃时，停止锻造；
Ⅵ 再拨长
将锻件加热到1125℃士10℃，出炉在自由锻机将镦粗的锻件拨长，锻件温度降到910℃士10℃时，停止锻造成管坯；
Ⅶ 退火
将管坯在室式炉内加热到830℃士10℃，保温6-7小时，到温炉冷到500℃以下出炉空冷，成直径≥Φ500mm的管坯。
为保证质量，本电站用高强耐热钢板的制造方法在Ⅶ退火中钢板出炉空冷后，还对钢板进行检验，即对管坯进行超声探伤、组织晶粒度检验。探伤级别≤2级，取样检测组织晶粒度，晶粒度为5-6级，晶粒度级差小于1级，组织晶粒分布均匀。
本发明采用8.4吨的钢锭，在5000吨的锻造机上完成了大规格管坯的制造，使用锻造机的吨位较小对大型钢锭进行锻造，设备投入小。
本发明提供的电站锅炉用大规格耐热管坯的制造方法，考虑到在锻造过程中加热温度、变形量和火次对管坯内部晶粒长大的影响规律，而提供一种对现有锻造工艺进行优化和改进的方法，本发明的制造方法是使管坯组织晶粒进一步细化和均匀化，消除大型锻件的混晶组织，晶粒度级别达到5-6级。
具体实施案例
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。
实施例1
本实施例所制造的电站锅炉用大规格耐热管坯的化学成分的质量百分比为：
C：0.089%， Si：0.30%， Mn：0.45%， P：0. 013%, S：0. 005%，
Cr：8.91%， Mo: 0.95%， V：0. 22%， Nb：0. 072%， Ni：0.21%，N：0.051%， A1：0.004%， O：25ppm，其余为Fe与不可避免的杂质。
直径规格：Φ500mm
本实施例包括下述依次的步骤：
Ⅰ 滚圆
将长2400mm，边长806mm方形钢锭加热到1200℃，出炉在自由锻机滚圆成锻件，锻件温度降到910℃时，停止锻造；
Ⅱ 倒棱
将锻件加热到1185℃，出炉在自由锻机倒棱，锻件温度降到910℃时，停止锻造；
Ⅲ 镦粗
将锻件加热到1170℃，出炉在自由锻机镦粗，锻件温度降到910℃时，停止锻造；
Ⅳ 拨长
将锻件加热到1155℃，出炉在自由锻机将镦粗的锻件拨长，锻件温度降到910℃时，停止锻造；
Ⅴ 再镦粗
将锻件加热到1140℃，出炉在自由锻机将拨长的锻件镦粗，锻件温度降到910℃时，停止锻造成管坯；
Ⅵ 再拨长
将锻件加热到1125℃，出炉在自由锻机将镦粗的锻件拨长，锻件温度降到910℃时，停止锻造；制成长7800mm，直径Φ500mm的管坯；
Ⅶ 退火
将管坯在室式炉内加热到820℃，保温6小时，到温炉冷到500℃以下出炉空冷，成直径Φ500mm的管坯。
Ⅷ 检验
对管坯进行超声探伤、组织晶粒度检验。探伤级别为1级，取样检测组织晶粒度，晶粒度为5-6级，晶粒度级差小于1级，组织晶粒分布均匀。
滚圆主要是把方形钢锭的四个棱角去掉变为圆角，本实施例滚圆后的锻件直径仍为806mm,原方形钢锭截面积是滚圆后锻件截面积的1.27倍。
实施例2
本实施例所制造的电站锅炉用大规格耐热管坯的化学成分的质量百分比为：
C：0.087%， Si：0.31%， Mn：0.44%， P：0. 012%, S：0. 005%，
Cr：9.12%， Mo: 0.97%， V：0. 21%， Nb：0. 069%， Ni：0.22%，N：0.054%， A1：0.006%， O：18ppm，其余为Fe与不可避免的杂质。
直径规格：Φ700mm
本实施例包括下述依次的步骤：
Ⅰ滚圆
将长2400mm，边长806mm方形钢锭加热到1200℃，出炉在自由锻机滚圆成锻件，锻件温度降到915℃时，停止锻造；
Ⅱ倒棱
将锻件加热到1180℃，出炉在自由锻机倒棱，锻件温度降到915℃时，停止锻造；
Ⅲ 镦粗
将锻件加热到1160℃，出炉在自由锻机镦粗，锻件温度降到915℃时，停止锻造；
Ⅳ拨长
将锻件加热到1145℃，出炉在自由锻机将镦粗的锻件拨长，锻件温度降到910℃时，停止锻造；
Ⅴ 再镦粗
将锻件加热到1130℃，出炉在自由锻机将拨长的锻件镦粗，锻件温度降到910℃时，停止锻造；
Ⅵ 再拨长
将锻件加热到1115℃，出炉在自由锻机将镦粗的锻件拨长，锻件温度降到910℃时，停止锻造，制成长3900mm,直径Φ700mm的管坯；
Ⅶ 退火
将管坯在室式炉内加热到830℃，保温7小时，到温炉冷到500℃以下出炉空冷，成直径Φ700mm的管坯。
Ⅷ检验
对管坯进行超声探伤、组织晶粒度检验。探伤级别为1级，取样检测组织晶粒度，晶粒度为5-6级，晶粒度级差小于1级，组织晶粒分布均匀。
Claims (2)
1.一种电站锅炉用大规格耐热管坯的制造方法，它包括下述依次的步骤:
Ⅰ滚圆
将方形钢锭加热到1200℃士10℃，出炉在自由锻机滚圆成锻件，锻件温度降到910℃士10℃时，停止锻造；
Ⅱ倒棱
将锻件加热到1185℃士10℃，出炉在自由锻机倒棱，锻件温度降到910℃士10℃时，停止锻造；
Ⅲ 镦粗
将锻件加热到1170℃士10℃，出炉在自由锻机镦粗，锻件温度降到910℃士10℃时，停止锻造；
Ⅳ 拨长
将锻件加热到1155℃士10℃，出炉在自由锻机将镦粗的锻件拨长，锻件温度降到910℃士10℃时，停止锻造；
Ⅴ 再镦粗
将锻件加热到1140℃士10℃，出炉在自由锻机将拨长的锻件再镦粗，锻件温度降到910℃士10℃时，停止锻造；
Ⅵ 再拨长
将锻件加热到1125℃士10℃，出炉在自由锻机将镦粗的锻件再拨长，锻件温度降到910℃士10℃时，停止锻造成钢坯；
Ⅶ 退火
将管坯在室式炉内加热到830℃士10℃，保温6-7小时，到温炉冷到500℃以下出炉空冷，成直径≥Φ500mm的管坯。
2.根据权利要求1所述的电站锅炉用大规格耐热管坯的制造方法，其特征是：在步骤Ⅰ滚圆所用的方形钢锭的成分的质量百分比为：
C：0.08-0.12， Si：0.20-0.50， Mn：0.30-0.60， P：≤0. 020,
S：≤0. 010， Cr：8.00-9.50， Mo: 0.85~1.05， V：0. 18-0.25，
Nb：0. 06-0.10， Ni：0.10-0.40， N：0.03-0.07， 0＜A1≤0.015，0＜O≤30ppm，其余为Fe与不可避免的杂质。
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