[发明专利]超(超)临界锅炉用无缝钢管的制造方法

说明书

技术领域

本发明属于铁基合金钢产品的制造方法，涉及一种超(超)临界锅炉用无缝钢管的制造方法。本发明特别适用于10Cr18Ni9NbCu3NB无缝钢管的制造，采用本发明制造的10Cr18Ni9NbCu3NB无缝钢管产品主要用于生产火力发电的超(超)临界锅炉的再热器和过热器。

背景技术

10Cr18Ni9NbCu3NB是GB/T5310的牌号(即日本的SUPER304H)，是日本住友金属和三菱重工在上世纪80年代中期，为适应超(超)临界锅炉机组的需要而开发的一种具有较一般18-8型不锈钢更高的高温持久强度的新型材料；它是在ASME SA-213TP304H的基础上，通过降低Mn含量上限，加入质量百分比含量约3％的Cu、约0.45％的Nb和一定量的N，使该钢在服役时产生微细弥散沉淀于奥氏体内的富Cu相(与基体相共格)，并与Nb(C、N)、NbCrN和M23C6沉淀相一起产生极佳的沉淀强化作用，其650～700℃的105h持久强度较ASME SA-213TP347H高出30～50％，许用应力至少可提高20％。

根据对我国电力工业发展态势的调查和了解，以及在国家节能和环保生产的方针、政策指导下，今后我国电站锅炉将主要发展600MW及以上容量的超(超)临界机组，这些机组锅炉的过热器和再热器管道所采用的材料10Cr18Ni9NbCu3NB将是难以用其它材料代替的。由于技术方面的原因，全世界能供应的钢厂极少，主要从日本进口。因供需严重失衡，国际市场上，此钢管的进口价最高达到每吨20多万元，约为TP347H钢管的2倍。该材料不仅进口价格高，而且订货周期长，并不能保证交货期，已严重制约了我国大容量、高效率火电机组的发展。

现有技术中，超(超)临界锅炉用10Cr18Ni9NbCu3NB无缝钢管的生产工艺过程一般包括：冶炼工艺、管坯轧制工艺、荒管轧制工艺、半成品管软化工艺、以及成品固溶工艺。采用现有技术工艺，存在下列缺点：(1)钢管晶间腐蚀不合：在10Cr18Ni9NbCu3NB钢熔炼成品成分中，由于碳和铌均控制中线，铌与碳的比值仅为4-5，而防止此钢晶间腐蚀铌碳比要求大于8，从而导致钢的晶间腐蚀不合，达不到使用要求；(2)钢管混晶：由于10Cr18Ni9NbCu3NB半成品管采用低温软化工艺(例如：1050-1100℃保温40-90分钟后，快速水冷)，钢中的一次粗大碳氮化物(直径约为0.50μm，是钢锭在凝固过程中选分结晶形成的)溶解不充分，导致成品固溶期间，析出的细小碳氮化物(直径约为0.10μm)与软化时未完全溶解的较大颗粒碳氮化物在钢中分布不均匀，大颗粒碳氮化物在钢中不能起到细化晶粒的作用，使钢中局部位置的晶粒度粗大，从而导致钢管混晶。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有技术中的不足，提供一种产品质量良好的超(超)临界锅炉用无缝钢管的制造方法，特别是用于超(超)临界锅炉的10Cr18Ni9NbCu3NB无缝钢管的制造方法。

本发明的内容是：一种超(超)临界锅炉用无缝钢管的制造方法，其特征是包括下列步骤：

a、冶炼：采用电弧炉(EF)初次冶炼，经钢包加热炉(LF)精炼，再经中间包处理除掉高硫还原渣，最后在真空吹氧钢包精炼炉(VOD)中精炼的工艺进行冶炼；获得的钢的组成和质量百分比例为C0.07～0.13％、Mn≤1.00％、Si≤0.30％、P≤0.030％、S≤0.010％、Cr17.0～19.0％、Ni7.50～10.50％、Cu2.50～3.50％、Nb0.20～0.60％、N0.05～0.12％、Al0.003～0.03％、B0.001～0.01％、余量为铁；出钢后在1520～1530℃的温度及Ar气保护下浇注成3～3.5t方锭；钢锭红送到初轧车间的温度为≥500℃；

b、管坯轧制：在1180～1260℃的温度下，将3～3.5t方锭经初轧机轧制成规格为外径Φ110mm～Φ220mm的管坯；

c、荒管轧制：将管坯表面车光至粗糙度Ra3.2～4.5um后，在1050～1150℃的温度下、采用斜轧穿孔机组将管坯热穿轧制成外径Φ108mm×壁厚7～16mm的荒管，轧后温度800～1000℃直接水冷，制得荒管；

d、半成品管高温软化：荒管经矫直、酸洗、精整检查、润滑、表面缺陷修磨后，轧制为半成品管，半成品管规格为外径Φ76～Φ89×壁厚4～14mm，再经脱脂处理后，在高温箱式炉中于1200～1260℃保温30～90分钟后(即进行高温软化处理)，快速水冷，制得半成品管；