[发明专利]一种9Cr系耐热钢连铸大圆坯热处理工艺

说明书

本发明涉及一种9Cr系耐热钢连铸大圆坯热处理工艺，属于金属材料热处理技术领域，解决一次长时间退火工艺的9Cr系耐热钢大圆坯显微组织和析出相粗大、组织异常导致直接穿制大口径厚壁和薄壁管废品率高的技术问题，本发明采用9Cr系耐热钢连铸大圆坯“退火+回火”工艺取代了传统的一次长时间退火工艺，不仅有效释放了大断面连铸坯热应力、同时缩短了铸坯高温退火时间，有效降低了成本，同时达到了细化显微组织、消除残余马氏体组织、降低了后续直接穿管废品率的目的。

技术领域

本发明属于金属材料热处理技术领域，具体涉及的是一种9Cr系耐热钢连铸大圆坯热处理工艺。

背景技术

9Cr系耐热钢材料具有耐高温、耐高压、耐腐蚀的特性，主要用于制造超(超)临界火电机组关键部件。高质量的9Cr系耐热钢连铸大圆坯可直接用于穿制大口径厚壁管和薄壁管，应用在超(超)临界火电机组及石油和化工领域。但9Cr系耐热钢合金元素种类较多,属亚包晶钢，凝固过程复杂，大规格连铸坯凝固过程易产生较大的热应力和组织粗大等问题。采用常规的一次长时间退火可以释放部分应力，但存在显微组织粗大、组织转变不完全的问题，从而影响力学性能，造成穿管过程开裂，严重影响生产稳定性和产品合格率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，解决一次长时间退火工艺的9Cr系耐热钢大圆坯显微组织和析出相粗大、组织异常导致直接穿制大口径厚壁和薄壁管废品率高的技术问题，本发明提供一种9Cr系耐热钢连铸大圆坯热处理工艺。

本发明的设计构思为：

9Cr系耐热钢的合金含量高，属裂纹敏感性钢种。在大断面连铸凝固过程中极易形成显微组织不均匀和应力集中，造成裂纹，通常采用一次长时间退火来达到消除大断面连铸坯热应力，但所需保温时间较长，容易造成显微组织、析出相粗大、存在残余马氏体组织致使在后续的穿管过程中容易造成裂纹。

本发明采用9Cr系耐热钢大圆坯“退火+回火”工艺取代了传统的一次长时间退火工艺。不仅有效释放了大断面连铸坯热应力、同时缩短了铸坯高温退火时间，有效降低了成本，同时达到了细化显微组织、消除残余马氏体组织、降低了后续直接穿管废品率的目的。

为了解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种9Cr系耐热钢连铸大圆坯热处理工艺，包括以下步骤：

S1、原料依次经电转炉、LF钢包精炼、VD真空脱气，制得直径为的9Cr系耐热钢连铸大圆坯；

S2、退火工艺：将步骤S1制得的9Cr系耐热钢连铸大圆坯红送退火，大圆坯入退火炉温度需要≥500℃；然后，退火炉以＜100℃/h的加热速度加热到765±10℃，保温时间为D×2.5～2.8min/mm，其中D为连铸坯直径/mm；最后，大圆坯随炉冷却至≤500℃，出炉空冷至室温，完成退火；

S3、回火工艺：将步骤S2退火后的大圆坯以＜100℃/h的加热速度加热到650±10℃，保温D×1.2～1.5min/mm，其中D为连铸坯直径/mm，然后大圆坯随炉冷却至≤200℃，出炉空冷至室温，完成回火。

与现有技术相比本发明的有益效果为：

本发明突破了9Cr系耐热钢连铸大圆坯传统的一次长时间高温退火(退火温度765±10℃，退火保温时间为D×3.7～4.3min/mm，D为连铸坯直径/mm，范围为300～800mm)，发明了连铸大圆坯“退火+回火”工艺制度，实现了9Cr系耐热钢热处理工序低能耗的目的，同时可以有效细化9Cr系耐热钢连铸大圆坯退火组织和析出相，改善9Cr系耐热钢的力学性能，降低9Cr系耐热钢大圆坯直接穿制厚壁管的废品率。

经过现场实际生产数据统计，常规一次长时间退火的9Cr系耐热钢大圆坯直接穿制厚壁管的废品率为6-8％，而本发明的“退火+回火”工艺下的9Cr系耐热钢大圆坯直接穿制厚壁管的废品率为0.45％。

附图说明