[发明专利]P91 钢连铸圆管坯及其生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，具体而言涉及连铸圆管坯的生产工艺及采用该工艺生产的P91钢圆管坯。 

背景技术

T91/P91是一种马氏体耐热钢，在20世纪70年代由美国研究成功，1984年，ASME和ASTM分别将T91/P91列入SA 213/SA 335和A 213/A 335标准中。此后，P91钢管被广泛用于大容量火力发电机组以取代原用的厚壁P22钢管，近年来发展的超临界和超超临界火电机组，P91钢管更作为一个首选的主蒸汽管道热段及其相应的高温联箱用钢，P91钢管的使用对提高锅炉参数和热效率起到了重要的作用。我国高压锅炉管标准GB5310-2008已将该钢种纳入其中，牌号为10Cr9Mo1VNbN。由于P91钢合金元素种类较多、含量较高，钢液连铸时传热较慢，铸坯易产生中心裂纹等缺陷；连铸坯直接轧制钢管时变形抗力大，中心裂纹不能焊合会形成钢管内折。 

申请号为201010565121.2的中国专利公开了一种P91钢圆坯连铸方法，电炉冶炼钢水经LF炉精炼再VD真空处理后进行连铸，根据钢水过热度控制拉速和二冷比水量，但该方法生产直径500mm以上的P91连铸坯难度较大。 

申请号为200710134919.X的中国专利公开了一种在R12～14m的弧形连铸机上生产特大规格圆坯的连铸工艺，通过加大拉矫辊辊径、提高减速机的电机级数，以克服连铸机弧形半径较小、矫直点较少的不足，根据钢水过热度控制拉速和二冷比水量，使用结晶器电磁搅拌，生产直径500～700mm的特大规格圆坯，但该方法不能解决生产高合金含量P91连铸坯的中心裂纹等问题。 

为了满足实际工业的需要，亟需我们开发一种新的工艺去满足这一需求，生产直径500mm以上的P91圆管坯，避免坯料表面裂纹、中间裂纹和矫直裂纹的产生，并尽量减少坯料的中心裂纹。 

发明内容

本发明旨在提供一种P91钢连铸圆管坯的生产工艺以及由该工艺制得的连铸圆管坯，以解决现有技术中圆管坯直径小以及直径较大的圆管坯表面裂纹、中间裂纹和矫直裂纹以及中心裂纹较多难以满足工业需求的问题。 

本发明提供了一种P91钢连铸圆管坯的生产工艺，包括原料优化、电炉冶炼，钢包炉精炼，真空炉处理和连铸圆管坯，其中，连铸圆管坯为将真空处理后的钢水在连铸机上进行浇铸，具体包括以下步骤：1)将钢包内经真空脱气的钢水注入到中间包内，控制中间包内钢水 过热度为25～40℃；2)将钢水注入弧形连铸机的结晶器中，结晶器的钢液面上加保护渣，钢水沿结晶器铜管的内壁凝固成以钢水为液心的坯壳；3)采用单向旋转磁场对凝固前沿进行搅拌，采用行波磁场对铸坯液心施加推力，采用双向交替旋转磁场对凝固末端进行搅拌；4)将坯壳拉入弧形导向段形成初始圆坯，根据钢水过热度实时调节拉坯速度0.2～0.4m/min，弧形导向段前段为二冷区，二冷区分三段对初始圆坯进行冷却，包括足辊区水环喷水冷却、活动段上部气雾冷却和活动段下部气雾冷却；5)经过冷却后的初始圆坯进入矫直区，采用8辊连续矫直得到矫直铸坯；以及6)将矫直铸坯切割成定尺铸坯并经过缓冷得到连铸圆管坯。 

进一步地，钢水的化学成分及质量含量为：O≤0.003％，H≤0.0002％，S≤0.007％，P≤0.015％，C 0.08～0.12％，Si 0.20～0.45％，Mn 0.35～0.55％，Cu≤0.15％，Ni≤0.20％，Cr 8.10～9.30％，Mo 0.85～1.05％，V 0.18～0.23％，Nb 0.06～0.10％，N 0.030～0.070％，Al≤0.020％，Ti≤0.010％，Zr≤0.010％，砷、锡、铅、锑和铋五种元素含量均不大于0.015％，五种元素含量总和不大于0.035％，余量为Fe及杂质。 

进一步地，上述保护渣主要化学成分的质量含量为：SiO₂ 29～31％，CaO 25～27％，Al₂O₃ 5～8％，C16～18％和Na₂O/K₂O与Li₂O的质量含量总和为6～9％。 

进一步地，上述单向连续旋转磁场由布置在结晶器铜管下部的外置式电磁搅拌器产生，其中，该外置式电磁搅拌器的搅拌频率为1.5～2HZ，搅拌电流为300～500A。 

进一步地，上述行波磁场由电磁加速器产生，行波磁场与铸流前进方向相同，电磁加速器设置在距结晶器弯月面12～15m处，该电磁加速器的频率为2～10HZ，电流为400～700A。