CN103194681B - 含稀土核电用无缝钢管的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含稀土核电用无缝钢管的制备方法，包括：炼钢生产过程、无缝钢管的轧制过程和轧态无缝钢管热处理过程；所述无缝钢管的轧制过程包括：圆坯锯切、加热、穿孔、轧管、张力减径、取样、冷却、切头尾、矫直、检查、包装、过磅和入库。本发明具有独特的生产工艺，生产效率高、成本低、生产工艺节能环保，所生产的无缝钢管具有很好的耐压强度和耐高温性能，经济效益好，适合于大规模生产，有良好的推广价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种冶金材料技术，具体地说，涉及一种含稀土核电用无缝钢管的制备方法，可以制备具有较好的耐压强度和耐高温性能的含稀土核电用无缝钢管。
背景技术
我国自然能源资源中，约80％的煤炭集中在西北部和北部；约70％的水利资源分布在西南部。人口稠密、经济发展较快对电力需求较高的东部和东南沿海地区，则自然能源资源极其匮乏。经济发展较快的东部和东南部沿海地区电力供需矛盾更为突出，而且导致“西电东运，北煤南运”以及煤电对环境保护造成的压力。由于长距离运输煤去沿海地区发电致使48％的铁路运输能力和25％的公路运输能力被占，不仅使发电成本增加，而且加重该地区常规电厂对环境的污染。在沿海地区已投入运行的秦山和大亚湾核电站良好的安全记录和取得的经济效益表明，核电能满足电力需求的合理选择、优化局部地区能源结构。积极推动沿海地区核电发展，必将大大缓解运输紧张，有利控制CO2排放和减少大气污染，促进国民经济持续发展。
常规岛的汽水输送管道内的介质为流速高、流量大，具有一定湿度的饱和蒸汽。因此，需要选用耐压强度和耐高温性能的无缝钢管。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种含稀土核电用无缝钢管的制备方法，生产效率高、成本低，节能环保，可以制备具有较好的耐压强度和耐高温性能的含稀土核电用无缝钢管。
本发明的技术方案如下：
一种含稀土核电用无缝钢管的制备方法，包括：炼钢生产过程、无缝钢管的轧制过程和轧态无缝钢管热处理过程；所述无缝钢管的轧制过程包括：圆坯锯切、加热、穿孔、轧管、张力减径、取样、冷却、切头尾、矫直、检查、包装、过磅和入库；所述圆坯穿孔时温度为1250～1280℃；轧管时温度为1180～1220℃；定张减时温度为820～860℃；所述轧态无缝钢管热处理过程中，在890～940℃正火，保温30～60分钟后出炉空冷到室温；生产得到的含稀土核电用无缝钢管的成分的质量百分含量为：C0.12～0.18，Si0.17～0.37，Mn0.6～1.0，Cr0.016～0.018，V0.02～0.04，P≤0.015，S≤0.010，Re0.002～0.005，其余为Fe，各成分质量分数共计为100％；其中，Re包括La和Ce。
进一步，所述炼钢生产过程包括：铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、VD脱气和圆坯连铸。
进一步：所述转炉冶炼采用100吨顶底复吹转炉，采用脱硫铁水，硅铁、锰铁合金采用脱氧合金化，单渣工艺，终渣碱度按3.0控制，转炉终点成分控制C的质量百分含量不小于0.03％，P的质量百分含量不大于0.01％，转炉钢水温度控制在1600℃以上，在出钢过程中加入白灰块100～300kg；所述LF精炼采用单精炼生产，全过程按精炼正常吹氩，根据转炉钢水成分及温度进行造渣脱硫、钢水升温及成分调整；所述VD脱气前加入稀土丝100米，稀土丝含稀土165g/米，VD真空度≤0.10KPa，深真空时间≥13min，真空后喂硅钙线150米，之后进行软吹，软吹时间大于8min；所述圆坯连铸采用电磁搅拌方式，过冷度ΔT≤30℃，拉速控制在1.0m/min，恒定拉速，冷却采用堆垛冷却方式。
进一步，生产得到的含稀土核电用无缝钢管的成分的质量百分含量为：C为0.146，Si为0.281，Mn为0.745，Cr为0.017，V为0.0271，P为0.007，S为0.006，Re为0.002，其余为Fe，各成分质量分数共计为100％；或者，C为0.145，Si为0.260，Mn为0.748，Cr为0.018，V为0.0294，P为0.012，S为0.004，Re为0.004，其余为Fe，各成分质量分数共计为100％；或者，C为0.146，Si为0.267，Mn为0.488，Cr为0.018，V为0.0278，P为0.020，S为0.007，Re为0.003，其余为Fe，各成分质量分数共计为100％；或者，C为0.12，Si为0.37，Mn为1.0，Cr为0.018，V为0.04，P为0.007，S为0.004，Re为0.005，其余为Fe，各成分质量分数共计为100％；或者，C为0.18，Si为0.17，Mn为0.6，Cr为0.016，V为0.02，P为0.015，S为0.01，Re为0.002，其余为Fe，各成分质量分数共计为100％。
本发明的技术效果如下：
本发明提供了一种含稀土核电用无缝钢管材料，V可以细化晶粒，从而提高钢的强韧性，Re使钢具有良好的韧性，用其制备的含稀土核电用无缝钢管具有很好的强度、韧性及高温力学性能。本发明含稀土核电用无缝钢管具有独特的生产工艺，生产效率高、成本低、生产工艺节能环保，所生产的无缝钢管具有很好的耐压强度和耐高温性能，经济效益好，适合于大规模生产，有良好的推广价值。
具体实施方式
本发明采用包钢自有矿石为原料，该矿石中含有稀土元素。该稀土元素包括La和Ce。
钢材的炼钢生产过程为：
钢材冶炼连铸工艺流程为铁水预处理→转炉冶炼→LF精炼→VD脱气→圆坯连铸。其中冶炼采用100吨顶底复吹转炉，采用脱硫铁水，硅铁、锰铁等合金采用脱氧合金化，单渣工艺，终渣碱度按3.0控制。转炉终点成分控制碳不小于0.03％，磷不大于0.01％，转炉钢水温度控制在1600℃以上，在出钢过程中加入白灰块100～300kg。LF精炼采用单精炼生产，全过程按精炼正常吹氩，根据转炉钢水成分及温度进行造渣脱硫、钢水升温及成分调整。VD前加入稀土丝100米，稀土丝含稀土165g/米，VD真空度≤0.10KPa，深真空时间≥13min，真空后喂硅钙线150米，之后进行软吹，软吹时间大于8分钟。连铸采用电磁搅拌方式，过冷度ΔT≤30℃，拉速控制在1.0m/min恒定拉速，冷却采用堆垛冷却方式。
LF炉(LADLEFURNACE)即钢包精炼炉，是钢铁生产中主要的炉外精炼设备。VD型钢包精炼炉是在真空下吹氧、脱碳、真空除气、真空下合金成分微调，主要用于精炼超低碳钢和电工纯铁等；VD型钢包精炼炉可对钢水进行一般的真空脱气处理及真空下合金成分微调。
经检测，各样品的成分的质量百分含量如表1所示。
表1各样品成分(质量百分数/％)
无缝钢管的轧制过程为：圆坯→锯切→加热→穿孔→轧管→张力减径→取样→冷却→切头尾→矫直→检查→包装→过磅→入库。其圆坯穿孔时温度为1250～1280℃；轧管时温度为1180～1220℃；定张减时温度为820～860℃。
轧态无缝钢管热处理过程为：在890～940℃正火，保温30～60分钟后出炉空冷到室温。采用该热处理制度，可使材料的组织更为细小均匀，从而保证其良好的机械性能及其稳定性。
热处理后的无缝钢管的力学性能如表2所示。
表2各样品力学性能
从表2可以看出，各样品的无缝钢管具有良好的强度、韧性及力学性能。
由于轧制及热处理对该材料化学成分影响不太明显，因此经上述过程生产的含稀土核电用无缝钢管，其材料的质量百分化学成分：C0.12～0.18，Si0.17～0.37，Mn0.6～1.0，Cr0.016～0.018，V0.02～0.04，P≤0.015，S≤0.010，Re0.002～0.005，其余为Fe，各成分质量分数共计为100％；Re包括La和Ce。该无缝钢管的成分中的主要合金元素V可以细化晶粒，从而提高钢的强韧性，Re使钢具有良好的韧性。
热处理后的无缝钢管的高温屈服强度如表3所示。
表3各样品高温屈服强度(MPa)
| 样品 | 250℃ | 300℃ |
| 样品1 | 254 | 239 |
| 样品2 | 247 | 236 |
| 样品3 | 246 | 234 |
| 样品4 | 251 | 236 |
| 样品5 | 245 | 233 |
从表3可以看出，各样品的无缝钢管具有优良的高温屈服强度，很好的耐压强度和高温性。各项性能满足苛刻条件下核电用无缝钢管的要求。
Claims (3)
1.一种含稀土核电用无缝钢管的制备方法，其特征在于，包括：炼钢生产过程、无缝钢管的轧制过程和轧态无缝钢管热处理过程；所述炼钢生产过程包括：铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、VD脱气和圆坯连铸；所述无缝钢管的轧制过程包括：圆坯锯切、加热、穿孔、轧管、张力减径、取样、冷却、切头尾、矫直、检查、包装、过磅和入库；圆坯穿孔时温度为1250～1280℃；轧管时温度为1180～1220℃；定张减时温度为820～860℃；所述轧态无缝钢管热处理过程中，在890～940℃正火，保温30～60分钟后出炉空冷到室温；生产得到的含稀土核电用无缝钢管的成分的质量百分含量为：C0.12～0.18，Si0.17～0.37，Mn0.6～1.0，Cr0.016～0.018，V0.02～0.04，P≤0.015，S≤0.010，Re0.002～0.005，其余为Fe，各成分质量分数共计为100％；其中，Re包括La和Ce。
2.如权利要求1所述的含稀土核电用无缝钢管的制备方法，其特征在于：所述转炉冶炼采用100吨顶底复吹转炉，采用脱硫铁水，硅铁、锰铁合金采用脱氧合金化，单渣工艺，终渣碱度按3.0控制，转炉终点成分控制C的质量百分含量不小于0.03％，P的质量百分含量不大于0.01％，转炉钢水温度控制在1600℃以上，在出钢过程中加入白灰块100～300kg；所述LF精炼采用单精炼生产，全过程按精炼正常吹氩，根据转炉钢水成分及温度进行造渣脱硫、钢水升温及成分调整；所述VD脱气前加入稀土丝100米，稀土丝含稀土165g/米，VD真空度≤0.10KPa，深真空时间≥13min，真空后喂硅钙线150米，之后进行软吹，软吹时间大于8min；所述圆坯连铸采用电磁搅拌方式，过冷度ΔT≤30℃，拉速控制在1.0m/min，恒定拉速，冷却采用堆垛冷却方式。
3.如权利要求1或者2任一所述的含稀土核电用无缝钢管的制备方法，其特征在于，生产得到的含稀土核电用无缝钢管的成分的质量百分含量为：C为0.12，Si为0.37，Mn为1.0，Cr为0.018，V为0.04，P为0.007，S为0.004，Re为0.005，其余为Fe，各成分质量分数共计为100％；或者，C为0.18，Si为0.17，Mn为0.6，Cr为0.016，V为0.02，P为0.015，S为0.01，Re为0.002，其余为Fe，各成分质量分数共计为100％。
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