CN110983206B - 一种避免表面裂纹的耐硫酸露点腐蚀钢及其轧制工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种避免表面裂纹的耐硫酸露点腐蚀钢及其轧制工艺,与现有技术相比,本发明钢坯在加热炉中加热,加热炉沿炉长方向分为预热段、一加热段、二加热段、均热一段和均热二段;炉内温度预热段≤750℃,一加热段600‑900℃,二加热段850‑1000℃,均热一段1120‑1160℃,均热二段1100‑1140℃;预热段和一加热段快速升温加热时间为55‑65min,二加热段加热时间为25‑35min,均热一段和均热二段的保温时间为90‑120min;通过合理优化加热温度和保温时间来控制加热过程中钢坯表面龟裂纹的形成,从而避免轧材表面出现网状裂纹。
Description
技术领域
本发明属于钢的冶金领域,具体涉及一种避免表面裂纹的耐硫酸露点腐蚀钢及其轧制工艺。
背景技术
耐硫酸露点腐蚀用钢,被广泛应用于制造在高含硫烟气中服役的省煤器、空气预热器等以抵御含硫烟气结露点腐蚀。目前,石油炼化企业及各电站锅炉省煤器、空气热交换器所使用的钢管均采用耐硫酸露点腐蚀钢,市场前景广阔。
但是,耐硫酸露点腐蚀钢管使用环境相当苛刻。在省煤器和空气热交换器中的钢管,热面是含有SO2及SO3的酸性气体,冷面则是低温的空气或水。特别是当钢管带有裂纹或焊口未焊透时,冷水喷出与烟气中的SO2及SO3形成高温低浓度的硫酸腐蚀,对壁厚只有2~4mm的耐硫酸露点腐蚀钢管只需10余天就会腐蚀穿透;所以,要保证耐硫酸露点腐蚀钢管具有合格的化学成分和表面质量,以保证具有良好的耐腐蚀性能。
目前主要是通过添加Cr,Cu,Sb元素来增强其耐腐蚀性能。但Cu,Sb是裂纹敏感性元素,钢坯在轧制加热时容易产生表面裂纹,轧制后在轧材上表现为网状裂纹。若不能有效去除则会影响耐硫酸露点腐蚀钢管的焊接性能和服役寿命。
目前生产厂家广泛采用镍元素进行镍铜化合,起到提高铜液化温度的作用,从而控制圆钢表面裂纹,但是添加镍合金会造成资源浪费和成本增加。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供一种避免表面裂纹的耐硫酸露点腐蚀钢,通过设计钢的组分,不含镍成分,不仅成本低,而且能够得到控制圆钢表面裂纹的目的。
本发明的另一目的在于提供一种避免表面裂纹的耐硫酸露点腐蚀钢的轧制工艺,控制钢的轧制工艺,不仅能够避免表面裂纹,而且,减少了加热时间,提高了生产效率。
本发明具体技术方案如下:
一种避免表面裂纹的耐硫酸露点腐蚀钢,包括以下质量百分比的成分:
C:0.07~0.10%,Si:0.25~0.35%,Mn:0.40~0.50%,Cr:0.90~1.00%,Cu:0.25~0.40%,Sb:0.07~0.10%,P≤0.015%,S≤0.005%,Al:0.015~0.060%,N≤0.012%,余量为Fe和不可避免的杂质。
上述避免表面裂纹的耐硫酸露点腐蚀钢的轧制工艺,包括以下步骤:
1)钢坯在加热炉中加热,设置双排布料,上下供热,侧进侧出的步进梁式加热炉;加热炉沿炉长方向分为预热段、一加热段、二加热段、均热一段和均热二段;预热段和一加热段快速升温加热时间为55-65min,二加热段加热时间为25-35min,均热一段和均热二段的保温时间为90-120min;
2)高压水除磷;
3)轧制。
进一步的,步骤1)中为Φ300mm×6000mm的冷坯加热;
进一步的,步骤1)中加热炉炉子内宽13m,炉子有效长度41.2m,步距0.4m/个,共计102个步距。预热段+一加热段,步距:1-40、二加热段,步距:41-65;均热一段步距:66-90,均热二段,步距:91-102;本发明限制各段加热时间的工艺。
进一步的,步骤1)中炉内温度预热段≤750℃,一加热段600-900℃,二加热段850-1000℃,均热一段1120-1160℃,均热二段1100-1140℃。
进一步的,步骤1)中预热段、一加热段、二加热段、均热一段和均热二段的总加热时间控制在170-220min;钢坯在预热段和一加热段快速升温,加热时间为55-65min,二加热段加热时间为25-35min,均热一段和均热二段的保温时间为90-120min。通过上述加热时间的控制,保证奥氏体组织均匀。
进一步的,步骤2)中高压水除磷的压力为20-25MPa。
进一步的,步骤3)中钢坯开轧温度控制在1020±20℃。
进一步的,出钢节奏控制在65s/支。
本发明提供的钢种为含铜钢,连铸坯在轧制加热过程中,低温加热时,连铸坯加热温度低于Cu的熔点1083℃(钢坯温度达不到1083℃),随着Fe选择性氧化,Cu富集在基体氧化层界面处很窄的区域内。高温加热时,Cu在基体氧化层界面处产生富集,形成液态富Cu相。液态富Cu相会沿界面附近的奥氏体晶界间渗透并析出,削弱了晶粒间的作用力。而Cu的强度和熔点都比钢低,使钢坯表面产生龟裂。所以本轧制工艺通过合理优化加热温度和保温时间来控制加热过程中钢坯表面龟裂纹的形成,从而避免轧材表面出现网状裂纹。本发明加热时既要保证奥氏体组织均匀化,又要尽可能降低Cu的影响,为避免形成液态富Cu相导致产生钢坯表面裂纹,则需避免加热温度过高及加热时间过长。
采用本发明工艺方案进行轧制可以有效避免轧制加热过程中由于加热温度过高,加热时间过长导致的钢坯裂纹在轧制的过程中遗传到轧材上,不需要表面修磨,可黑皮材交货,简化了轧材的精整工序,降低了精整成本,节能环保。而且,本发明克服了通过加镍进行镍铜化合来提高铜液化温度从而控制圆钢表面裂纹的技术缺点,节约了合金消耗,降低了生产成本;同时加热采用在预热段和一加热段55-65min内快速加热升温至900℃左右,缩短了均热段保温时间,提高了加热速率,减少了加热时间,提高了生产效率。
与现有技术相比,本发明配方中没有加入Ni,成本低,通过设计合适的轧制工艺,加热工艺,热轧后的产品表面未出现由于Cu、Sb低熔点合金元素在晶界偏聚引起铜脆所致的此类网状裂纹,表面质量整体良好,不需表面精整。
附图说明
图1实施例1生产的圆钢表面;
图2实施例1生产的圆钢表面缺陷高倍形貌;
图3对比例1生产的圆钢表面;
图4对比例1生产的圆钢表面缺陷高倍形貌。
具体实施方式
采用冶炼工艺完全相同的同一炉钢,分两次轧制,一次采用本发明工艺(实施例1);一次采用常规工艺(对比例1)。
实施例1
一种避免表面裂纹的耐硫酸露点腐蚀钢,包括以下质量百分比的成分:
C:0.07%,Si:0.28%,Mn:0.48%,Cr:0.93%,Cu:0.30%,Sb:0.078%,P:0.010%,S:0.003%,Al:0.020%,N:0.0045%,余量为Fe和不可避免的杂质。
上述避免表面裂纹的耐硫酸露点腐蚀钢的轧制工艺,包括以下步骤:
1)Φ300mm×6000mm的冷坯在加热炉中加热,加热炉炉子内宽13m,炉子有效长度41.2m,步距0.4m/个,共计102个步距。设置双排布料,上下供热,侧进侧出的步进梁式加热炉;加热炉沿炉长方向分为预热段、一加热段、二加热段、均热一段和均热二段;预热段+一加热段,步距:1-40、二加热段,步距:41-65、均热一段步距:66-90和均热二段,步距:91-102;炉内温度控制:预热段≤750℃,一加热段600-900℃,二加热段850-1000℃,均热一段1120-1160℃,均热二段1100-1140℃。实测炉内温度为:预热段687℃,一加热段825℃,二加热段992℃,均热一段1142℃,均热二段1130℃,钢温1038℃,钢坯在预热段、一加热段快速升温加热时间为55min,二加热段加热时间为33min,均热一段和均热二段的保温时间为115min。总加热时间203min。
2)高压水除磷:压力为20-25MPa;
3)轧制,开轧温度控制在1020±20℃。
热轧后经对圆钢表面质量进行检验未发现网状裂纹,仅存在较浅的划痕缺陷,图1,高倍检验后确认缺陷非因Cu元素富集产生沿晶开裂,图2,而是轧制过程中的机械划伤导致。
对比例1(常规工艺):
冶炼工艺与成分同实施例1。加热工艺如下:
1)Φ300mm×6000mm的冷坯在加热炉中加热,加热炉炉子内宽13m,炉子有效长度41.2m,步距0.4m/个,共计102个步距。设置双排布料,上下供热,侧进侧出的步进梁式加热炉;加热炉沿炉长方向分为预热段、一加热段、二加热段、均热一段和均热二段;炉内温度为:预热段≤750℃,一加热段600-900℃,二加热段850-1000℃,均热一段1150-1180℃,均热二段1130-1160℃,开轧温度1060±20℃,在炉时间270-360min。
实测各段温度为:预热段557℃,一加热段775℃,二加热段986℃,均热一段1172℃,均热二段1155℃,钢温1096℃,总加热时间为300min。
热轧后经对圆钢表面质量进行检验发现有网状裂纹,图3,高倍检验后发现存在因Cu元素富集产生沿晶开裂,在圆钢表面表现为网状裂纹,图4。
通过对常规加热工艺及本发明工艺的热轧圆钢表面进行检查,对其表面缺陷进行高倍检测,发现常规工艺仅控制总加热时间,而未对每一段的加热时间控制,存在加热段时间长,局部加热温度过高导致Cu元素富集产生沿晶开裂,在圆钢表面表现为网状裂纹;而本发明所采用的工艺既缩短总加热时间,又严控加热各段的温度和各段的加热时间,热轧后圆钢表面的缺陷经高倍检测发现为划伤导致,并未出现Cu元素的偏聚或富集导致的网状裂纹。
Claims (4)
1.一种避免表面裂纹的耐硫酸露点腐蚀钢,其特征在于,所述避免表面裂纹的耐硫酸露点腐蚀钢包括以下质量百分比的成分:
C:0.07~0.10%,Si:0.25~0.35%,Mn:0.40~0.50%,Cr:0.90~1.00%,Cu:0.25~0.40%,Sb:0.07~0.10%,P≤0.015%,S≤0.005%,Al:0.015~0.060%,N≤0.012%,余量为Fe和不可避免的杂质;
所述的避免表面裂纹的耐硫酸露点腐蚀钢的轧制工艺,包括以下步骤:
1)钢坯在加热炉中加热,设置双排布料,上下供热,侧进侧出的步进梁式加热炉;加热炉沿炉长方向分为预热段、一加热段、二加热段、均热一段和均热二段;预热段和一加热段快速升温加热时间为55-65min;
2)高压水除磷;
3)轧制;
步骤1)中炉内温度预热段≤750℃,一加热段600-900℃,二加热段850-1000℃,均热一段1120-1160℃,均热二段1100-1140℃;
二加热段加热时间为25-35min;
均热一段和均热二段的保温时间为90-120min;
步骤1)中预热段、一加热段、二加热段、均热一段和均热二段的总加热时间控制在170-220min。
2.根据权利要求1所述的避免表面裂纹的耐硫酸露点腐蚀钢,其特征在于,步骤1)中加热炉共计102个步距,步距0.4m/个,共计102个步距,预热段+一加热段,步距:1-40、二加热段,步距:41-65,均热一段步距:66-90,均热二段,步距:91-102。
3.根据权利要求1所述的避免表面裂纹的耐硫酸露点腐蚀钢,其特征在于,步骤2)中高压水除磷的压力为20-25MPa。
4.根据权利要求1所述的避免表面裂纹的耐硫酸露点腐蚀钢,其特征在于,步骤3)中钢坯开轧温度控制在1020±20℃。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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