锅炉用S30432(10Cr18Ni9NbCu3BN)奥氏体耐热不锈钢管试制工艺研究

摘要

超(超)临界锅炉发电技术是国际上先进的燃煤锅炉发电技术，可降低煤耗，大大减少环境污染。S30432(10Cr18Ni9NbCu3BN)是制造超(超)临界发电机组锅炉的过热器和再热器等核心部件的关键材料，其制造流程复杂，冶炼、制管技术难度高。攀钢集团长城特殊钢公司在综合分析国内外超(超)临界锅炉机组用不锈钢管S30432材料的研究、生产现状和发展趋势的基础上，结合我公司现有的工装设备和资源状况，提出了对超(超)临界锅炉机组用S30432不锈钢管进行研发试制的要求。
　　 本文分析了技术标准中S30432奥氏体不锈钢管性能要求，对S30432钢管的化学成分控制与其性能影响进行了研究和探讨。并在原有的奥氏体不锈钢冶炼浇注工艺的基础上进行优化和改善，制定出能生产高纯净度钢锭的冶炼浇注工艺。在对钢管的热处理工艺进行实验室研究后，对钢管热处理工艺进行了修正，完善了钢管原有的轧制和热处理工艺。通过上述的研究和分析得出以下结论：
　　 化学元素对S30432奥氏体不锈钢基本相的影响，扩大奥氏体区元素Ni、Mn等中上限控制，扩大铁素体区元素Cr、Si等中下限控制，能有效减少铁素体的生成，从而改善材料的热加工性能；Cu、Nb、Mo等化学元素对S30432奥氏体不锈钢产生固溶强化和沉淀硬化的作用，能提高S30432奥氏体不锈钢的室(高)温力学性能；化学元素C、Nb、N对S30432奥氏体不锈钢减少、延迟和改善Cr23C6析出的影响，起到减少晶间腐蚀产生的作用；化学元素B对改善S30432奥氏体不锈钢热塑性的影响等。
　　 控制电炉出钢和VOD入罐条件，减少过吹氧量，加强真空碳脱氧处理，合理采用脱氧剂种类和使用量，并通过后期对炉渣碱度的调整改善炉渣吸附夹杂物的能力，采用吹氩保护浇注防止钢液的二次污染，从而达到有效减少钢中气体、有害元素和非金属夹杂物含量的目的，进一步提高钢的纯净度，使得冶炼生产的钢锭有更好的内在质量和表面质量，以满足钢管坯料所要求的非金属夹杂及成品钢管所要求的探伤检验。对钢管加工后期的热处理工艺对材料晶粒度影响做了研究，半成品管在1250±10℃×50分钟的高温长时间软化处理后，钢中碳氮化铌能够得到充分固溶，在奥氏体晶内和晶界析出细小的碳氮化铌。冷轧后的成品管经1150℃×20分钟的固溶处理后，钢管晶粒度能达到7～8.5级，S30432奥氏体不锈钢管的晶粒均匀细小具有很好的力学性能。
　　 最后通过试制生产的钢管检验情况对以上的研究进行了验证，并得出我厂制定的S30432奥氏体不锈钢管内控化学成分和试制生产工艺是可行的，试制的产品完全能满足产品行业标准的性能要求，可以进行批量化生产。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1前言

1.2文献综述

1.2.1国内外超(超)临界锅炉用钢管发展现状

1.2.2超(超)临界锅炉用钢管的技术标准

1.2.3超(超)临界锅炉用钢管的技术要求

1.2.4 S30432钢管生产工艺研究任务的提出

2锅炉用S30432不锈钢化学成分对性能的影响

2.1化学元素在S30432奥氏体不锈钢中的作用

2.1.1合金元素对S30432不锈钢性能的影响和作用

2.1.2杂质元素P、S对S30432不锈钢性能的影响

2.2 S30432不锈钢中[C]、[Nb]含量对晶间腐蚀影响的研究

2.2.1合金元素对奥氏体不锈钢晶间腐蚀影响的文献综述

2.2.2[C]、[Nb]含量对S30432不锈钢晶间腐蚀性能影响的实验室研究

2.3化学元素对S30432不锈钢的性能影响

3 S30432不锈钢管的试制生产工艺选择

3.1 S30432不锈钢管生产工艺选择的要求

3.2 S30432不锈钢冶炼浇注生产工艺的选择

3.2.1攀长钢炼钢厂炼钢设备简介

3.2.2电炉冶炼方法的选择

3.2.3配料要求

3.2.4电炉冶炼工艺

3.2.5 LF炉精炼工艺

3.2.6 VOD炉精炼真空吹炼工艺

3.2.7钢锭浇注工艺

3.3 S30432不锈钢管轧制生产的工艺选择

3.3.1攀长钢钢管轧制生产的主要设备简介

3.3.2初轧开坯及管坯精轧工艺

3.3.3挤压制管工艺

3.3.4热轧穿孔工艺

3.3.5脱脂、酸洗、抛丸工艺

3.3.8冷轧成管工艺

3.3.9钢管的半成品高温软化和成品管固溶工艺

4 S30432不锈钢管的试制工艺优化

4.1 S30432不锈钢管生产工艺优化的要求

4.2 S30432不锈钢冶炼浇铸生产工艺的优化

4.2.1 LF加热炉脱硫工艺的优化

4.2.2中间包(倒包)操作

4.2.3 VOD真空吹炼工艺优化

4.2.4钢液脱氧的选择

4.2.5破渣(降低炉渣碱度)操作

4.2.6终脱氧和微合金化操作

4.2.7采用Ar气保护浇铸操作

4.2.8优化后的S30432不锈钢冶炼浇铸工艺流程

4.3 S30432不锈钢管轧制生产工艺优化的要求

4.3.1半成品高温软化工艺和成品管的固溶工艺的试验研究

4.3.2优化后的S30432不锈钢管轧制工艺流程

5攀长钢S30432不锈钢管试制检验情况

5.1试制S30432不锈钢管攀长钢检验情况

5.1.1试制S30432不锈钢管化学成分分析结果

5.1.2试制S30432不锈钢管表面质量

5.1.3试制S30432不锈钢管几何尺寸

5.1.4试制S30432不锈钢管力学性能

5.1.5试制S30432不锈钢管压扁、扩口、弯曲、硬度试验

5.1.6试制S30432不锈钢管金相显微特征

5.1.7试制S30432不锈钢管晶间腐蚀性能试验

5.2小批量S30432不锈钢管在锅炉行业的检测情况

5.2.1钢管在锅炉行业的常规项检测情况

5.2.2S30432不锈钢管挂块的高温持久性能试验

6结论

致 谢

参考文献