[发明专利]一种耐硫酸露点腐蚀用锅炉管用钢的连铸工艺

说明书

技术领域

本发明涉及冶金领域的一种连铸工艺，具体的说是一种耐硫酸露点腐蚀用锅炉管用钢的连铸工艺。

背景技术

锅炉是一种特种设备，在安全问题上不能出现丝毫差错，而其中的原材料，特别是钢材的质量是至关重要的。锅炉受《特种设备安全监察条例》的管辖，锅炉制造中受压元件材料的选择应遵循《蒸汽锅炉安全技术监察规程》、《热水锅炉安全技术监察规程》和《有机热载体炉安全技术监察规程》中相应条款的要求，《蒸汽锅炉安全技术监察规程》第三章规定了锅炉受压元件所用钢材的选择范围，它们的适用压力、温度，以及对所选用钢材的基本要求，如钢材的延伸率、常温冲击功等，这些是“法规”从安全方面考虑对钢材所提出的最基本的要求，是用于锅炉受压元件材料所必须遵守的。基于这些最基本的安全要求，“法规”给出了允许使用的材料(板材和管材)范围且规定，超出这些范围使用材料，就必须经过一定的程序许可。

锅炉又是一种特殊设备，它不但具有高温、高压等高级别参数，而且又直接受火焰辐射或高温烟气冲刷，随着燃料种类的不同,高温烟气所含的杂质也各不相同，所以在考虑钢材选用的基本安全要求的同时，还应充分考虑该元件在使用过程中所处的工况，接触的介质等因素。随着我国经济的发展和人民生活水平的提高、产业结构调整的需要，环保、节能意识不断增强，治理环境污染越来越被人们所重视，地球资源的充分利用、开发和节约也越来越得到大家的认同，各行业、各领域都在大力发展余热锅炉。余热锅炉不同于一般的工业锅炉，虽然它们几乎都应用于工业，但是在余热锅炉中和汽、水进行热交换的介质却是各不相同的。根据各行业作业的不同，分别有冶金、电力、石化、垃圾发电等工业领域中的炼钢高炉烟气、炉窑烟气、石油裂解物燃烧后产生的高温烟气等。这些高温烟气和工业锅炉的燃料——煤或油气等燃烧后产生的烟气一样，经过燃烧分解会生成二氧化硫(SO₂)，其中一部分还会再生成三氧化硫(SO₃)。三氧化硫(SO₃)在到达露点温度时与水蒸气结合生成硫酸(H₂SO₄)，由稀变浓，对设备构成强烈的硫酸腐蚀。对于满足环保、节能要求的新型工业锅炉，其排烟温度也要求尽量低(150℃以下)，因而不可避免的燃料燃烧烟气中或多或少带有一定量的硫化物，在较低温度下极易产生硫酸，从而对金属材料产生腐蚀作用，因此耐硫酸腐蚀的问题就放到议事日程上来了。

通常我们都是采用碳素钢作为低温段设备的主要用钢，为了解决低温部位设备的硫酸腐蚀问题，技术人员提出了多种方法，如燃料或烟气脱硫、提高受热面壁温、使用耐硫酸腐蚀材料等，但都是各有利弊。经过长时间的不断试验，从控制成本、简化工艺、节约能源等角度来看，还是采用耐硫酸腐蚀材料成效最好。针对材料如何提高耐硫酸腐蚀问题，也有许多解决途径，有些采用材料表面渗透处理，有些进行材料表面喷涂处理，也有调整材料配方研制出耐硫酸腐蚀的专用钢材。目前在我国使用的耐硫酸腐蚀专用钢材主要有09CrCuSb钢及日本的CR1A钢等。09CrCuSb钢被普遍认为是国内最理想的“耐硫酸低温腐蚀”用钢材。09CrCuSb钢无缝钢管广泛用于制造在高含硫烟气中服役的省煤器、空气预热器、热交换器和蒸发器等装置设备，用于抵御含硫烟气结露腐蚀。09CrCuSb钢还具有耐氯离子腐蚀的能力。09CrCuSb钢管主要的参考指标(70℃50%H₂SO₄溶液中浸泡24h)，与碳钢、日本住友钢铁的CR1A钢、不锈钢耐腐蚀性能相比，要高于这些钢种。产品经国内各大炼油厂、电厂和制造单位使用后受到广泛好评，并获得良好的使用效果。

由于烟气中含有水蒸气，而烟气中水蒸气的露点(即水露点)一般在30～60℃，在燃料中水分不多的情况下，低温段受热面上不会结露。但是在燃烧过程中，燃料中的硫可能有70%～80%会形成SO₂及SO₃。其中SO₃与烟气中的水蒸气形成硫酸蒸气，而硫酸蒸气的露点(也叫酸露点或烟气露点)则较高，烟气中只要有少量的SO₃,烟气的露点就会提高很多，从而使大量硫酸蒸气凝结在低于烟气露点的低温受热面上，引起腐蚀，当SO₃的含量为30×10^-6时,其露点约为130～150℃，当低温段设备表面温度低于露点温度时，即会形成硫酸凝结。