一種p91無縫鋼管制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及冶金材料領(lǐng)域，特別是涉及一種P91無縫鋼管制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，我國電力工業(yè)飛速發(fā)展，電廠鍋爐向大容量、高參數(shù)的超臨界、超超臨界 機(jī)組發(fā)展，這對鍋爐用鋼提出了更高要求，一般耐高溫鋼要有高的蠕變斷裂強(qiáng)度、有限的硬 度、好的韌性。P91是在P9(9Cr-lM 〇)鋼的基礎(chǔ)上，在限制C含量上下限、更加嚴(yán)格控制P和 S等殘余有害元素含量的同時(shí)，添加了一定量的N及微量的強(qiáng)碳化物形成元素 V和Nb，達(dá)到 細(xì)化晶粒、提高鋼管持久強(qiáng)度的目的，形成的一種新型鐵素體型耐熱合金鋼。P91具有較好 的綜合力學(xué)性能，且焊接性能和加工工藝性能良好。該鋼制管難點(diǎn)為P91材料加工溫度范 圍窄、高溫變形抗力大、易出現(xiàn)內(nèi)外折、對冷卻速度敏感等。在應(yīng)用熱軋工藝生產(chǎn)P91無縫 鋼管時(shí)，存在產(chǎn)品表面質(zhì)量及尺寸精度較差、成才率較低等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種經(jīng)濟(jì)、實(shí)用且滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求的P91無縫 鋼管制備方法。
[0004] 為達(dá)上述目的，本發(fā)明一種P91無縫鋼管制備方法，包括以下步驟：
[0005] P91鋼經(jīng)鍛造、退火、扒皮后制成圓坯，并打通孔，圓坯加熱前用薄鐵片擋住所述通 孔，之后進(jìn)行管坯加熱一穿孔一連軋管一定徑；
[0006] 其中管坯加熱步驟采用分段加熱方式加熱至1280°C ;穿孔時(shí)管坯的圓周速度不 超過3m/s，轉(zhuǎn)速為低合金鋼的70% ;采用較大差速軋制，芯棒速度為低合金鋼芯棒速度的 90%〇
[0007] 其中所述通孔的直徑為圓坯直徑的15 %~20%。
[0008] 其中所述分段加熱方式為：先預(yù)熱到800°C，保溫2h，再以不大于120°C /h的升溫 速度加熱到1280°C，保溫3h。
[0009] P91高合金難以軋制的主要原因是：固溶強(qiáng)化和二次相沉淀而形成的高溫強(qiáng)度。 這表明這種合金在軋制和其他變形加工時(shí)有高的抗變形特性。隨著強(qiáng)度的增加，在任何溫 度下，特別是在中溫范圍內(nèi)，合金的延伸率降低。而且，這種合金的鑄造顯微結(jié)構(gòu)容易分解， 也會降低延伸率并增加抗變形特性。一般來說，合金成分越大，凝固時(shí)偏析的趨勢也就越 大。因此，P91采用鍛坯，可以改善組織內(nèi)部結(jié)構(gòu)，減少成分偏析、縮孔、疏松、微裂紋等缺陷， 增加等軸晶率、細(xì)化枝晶組織，得到較好的鍛坯質(zhì)量。P91高合金鋼導(dǎo)熱系數(shù)較低，圓坯料 中間通孔可以均勻化溫度場，減少坯料熱應(yīng)力，降低穿孔力。但通孔內(nèi)表面在加熱過程中產(chǎn) 生大量氧化皮，對成品質(zhì)量產(chǎn)生影響，尤其是內(nèi)表面質(zhì)量影響較大。為此，采用薄鐵片堵住 管坯兩端的孔，經(jīng)過加熱之后，內(nèi)表面氧化皮明顯減少。堵頭鐵片有的在運(yùn)輸過程中會被磕 掉，即使不被磕掉，堵頭鐵片也不影響軋制過程及毛管內(nèi)表面質(zhì)量。通過生產(chǎn)實(shí)踐，通孔直 徑為圓坯直徑的15%~20%較合適，若通孔直徑過大，金屬損耗較大，經(jīng)濟(jì)性差；若通孔直 徑較小，均勻溫度場效果不明顯，產(chǎn)品質(zhì)量較差。
[0010] P91高合金鋼圓坯的延伸率比普通材料的差，而且熱傳導(dǎo)率也低。這些因素要求 圓坯不能加熱過快，否則將產(chǎn)生裂紋。由于熱傳導(dǎo)性差，表面加熱過快時(shí)，圓坯內(nèi)部升溫較 慢。如果加熱速度太快，表面熱膨脹產(chǎn)生的應(yīng)力足以將圓坯從中心拉斷。正常情況下是通 過一系列的時(shí)間步長來控制爐溫升高的速度。因此采用分段加熱方式，先預(yù)熱到800°C，保 溫2h，再以不大于120°C /h的升溫速度加熱到1280°C，保溫3h，可以確保整個(gè)圓坯都達(dá)到 軋制溫度。
[0011] 分析認(rèn)為，穿孔時(shí)管坯溫度過高會引起塑性下降，這是因?yàn)榇┛讜r(shí)管坯過高的圓 周速度（5. 4m/s以上）使內(nèi)外表面摩擦加劇，導(dǎo)致管坯溫度升高（超過1300°C )，由此造成 鋼中α鐵素體析出和晶界燒損，降低了塑性。在變形速度大于3m/s的條件下，由于管坯前 端或后端變形時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)龜裂和阻尼作用，使高合金鋼的軋制變得較為困難。穿孔時(shí)管坯 的圓周速度不超過3m/s，轉(zhuǎn)速為低合金鋼的70%。
[0012] 芯棒速度越低于軋件的差速越大，則差速效果越明顯，可降低軋制力，減少寬展， 不僅有利于延伸，并且有利于提高軋后鋼管尺寸精度。但芯棒速度較低時(shí)，相對速度大，摩 擦熱大，會導(dǎo)致芯棒磨損快，降低壽命。因此，芯棒速度為低合金鋼芯棒速度的90%。
[0013] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)不同之處在于本發(fā)明取得了如下技術(shù)效果：
[0014] 本發(fā)明利用先進(jìn)的PQF機(jī)組生產(chǎn)鐵素體不銹鋼P(yáng)91，分別對該鋼種的加熱制度、穿 孔工藝和軋制工藝進(jìn)行了優(yōu)化，可以高效的生產(chǎn)出P91軋態(tài)無縫管，成材率高，質(zhì)量好，填 補(bǔ)了包鋼在高合金無縫管領(lǐng)域的空白，具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 以下結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明上述的和另外的技術(shù)特征和優(yōu)點(diǎn)作更詳細(xì)的說明。
[0016] 本發(fā)明一種P91無縫鋼管制備方法，包括以下步驟：
[0017] P91鋼經(jīng)鍛造、退火、扒皮后制成圓坯，并打通孔，圓坯加熱前用薄鐵片擋住所述通 孔，之后進(jìn)行管坯加熱一穿孔一連軋管一定徑；
[0018] 其中管坯加熱步驟采用分段加熱方式先預(yù)熱到800 °C，保溫2h，再以不大于 120°C /h的升溫速度加熱到1280°C，保溫3h ;穿孔時(shí)管坯的圓周速度不超過3m/s，轉(zhuǎn)速為 低合金鋼的70 % ;采用較大差速軋制，芯棒速度為低合金鋼芯棒速度的90 %。
[0019] 實(shí)施例
[0020] P91圓坯為Φ430mm，軋態(tài)管規(guī)格為〇426mmX34mm。成材率和剔料統(tǒng)計(jì)、P91坯料 環(huán)形爐布料及溫度設(shè)置、P91坯料環(huán)形爐加熱制度、乳制扭矩、連軋機(jī)軋制力分別如表1-5 所示。
[0021] 表1成材率和剔料統(tǒng)計(jì)
[0022]
[0029] 根據(jù)表2的坯料環(huán)形爐布料及溫度設(shè)置，采用表3的3種加熱制度。制度1的加 熱方式所生產(chǎn)P91有少量內(nèi)折；為節(jié)約成本，采用制度2的加熱方式進(jìn)行生產(chǎn)，但穿孔和軋 機(jī)負(fù)荷明顯增大，所軋制無縫管質(zhì)量也不理想；采用制度3的加熱方式所生產(chǎn)的P91無縫管 與加熱制度1基本相同。因此，環(huán)形爐加熱方式采用制度1生產(chǎn)P91較為合適。
[0030] 表4軋制扭矩
[0031]
[0032] 由表4可以看出，在高轉(zhuǎn)速380rpm時(shí)，P91出現(xiàn)中卡現(xiàn)象。經(jīng)調(diào)整后，轉(zhuǎn)速在 300rpm時(shí)，P91軋制過程中未出現(xiàn)沖擊轉(zhuǎn)矩超過穿孔機(jī)保護(hù)扭矩以上的現(xiàn)象，這樣就能在 很大程度上避免了中卡現(xiàn)象的發(fā)生，且所生產(chǎn)無縫管質(zhì)量較好。結(jié)合上述分析可以得出結(jié) 論，在軋制P91產(chǎn)品時(shí)，打通孔及降低穿孔轉(zhuǎn)速是必要的工藝。
[0033] 表5連軋機(jī)軋制力（kN)
[0035] 軋制力⑴和軋制力⑵的限動速度降低分別為970mm/s和930mm/s。
[0036] 由表5可以看出，限動速度降為930mm/s時(shí)，軋制力較低。
[0037] 以上所述的實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對本發(fā)明的范 圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方 案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種P91無縫鋼管制備方法，其特征在于包括以下步驟： P91鋼經(jīng)鍛造、退火、扒皮后制成圓坯，并打通孔，圓坯加熱前用薄鐵片擋住所述通孔， 之后進(jìn)行管還加熱一穿孔一連軋管一定徑； 其中管坯加熱步驟采用分段加熱方式加熱至1280°C ;穿孔時(shí)管坯的圓周速度不超過 3m/s，轉(zhuǎn)速為低合金鋼的70% ;采用較大差速軋制，芯棒速度為低合金鋼芯棒速度的90%。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的P91無縫鋼管制備方法，其特征在于：所述通孔的直徑為圓 坯直徑的15%~20%。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的P91無縫鋼管制備方法，其特征在于：所述分段加熱方式為： 先預(yù)熱到800°C，保溫2h，再以不大于120°C /h的升溫速度加熱到1280°C，保溫3h。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種P91無縫鋼管制備方法，其目的在于提供一種經(jīng)濟(jì)、實(shí)用且滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求的P91無縫鋼管制備方法；本發(fā)明方法包括管坯加熱→穿孔→連軋管→定徑；P91鋼經(jīng)鍛造、退火、扒皮后制成圓坯，并打通孔，直徑為圓坯直徑的15％～20％，圓坯加熱前用薄鐵片擋住通孔；采用分段加熱方式，先預(yù)熱到800℃，保溫2h，再以不大于120℃/h的升溫速度加熱到1280℃，保溫3h；穿孔時(shí)管坯的圓周速度不超過3m/s，轉(zhuǎn)速為低合金鋼的70％；采用較大差速軋制，芯棒速度為低合金鋼芯棒速度的90％。
【IPC分類】B23P15/00
【公開號】CN104959784
【申請?zhí)枴緾N201510322995
【發(fā)明人】王金龍, 馬愛清, 姚曉樂, 張行剛, 張學(xué)穎, 孫文秀, 余澤金
【申請人】內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2015年6月12日