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火力发电高压锅炉管主要发展趋势

火力发电高压锅炉管主要发展趋势

  • 所属:高压锅炉管
  • 时间:2019-04-22 17:45:18
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技术领域:,具体涉及一种低成本超超临界高压锅炉管的连铸圆坯生产方法。背景技术::随着我国经济的迅猛发展和人民生活水平的不断的提高,电力需求快速增加,同时对环保问题的重视程度也日趋提高。火力发电主要发展趋势为:以高效率、低污染、低能耗、低造价的发电设备和新型的清洁煤燃烧发电技术为开发重点,因此大容量、高参数的超临界、超超临界发电机组成为火电发展的主导趋势。机组运行参数(温度、压力)和单机容量的增加,促进了具有优异热强性、高温稳定性以及良好的成型性和焊接性的10Cr9Mo1VNbN(ASME标准P91钢)、10Cr9MoW2VNbBN(ASME标准P92钢)钢厚壁锅炉管的广泛应用。当前行业内超超临界高压锅炉管用10Cr9MoW2VNbBN钢多采用模铸钢锭压力加工后生产,冶炼多采用电弧炉冶炼+钢包精炼炉精炼+VD或RH炉真空脱气的冶炼方式,其调整Cr成分使用的合金为低碳或微碳铬铁,调整N成分使用氮化合金,钨铁在钢包精炼炉内加入,这种冶炼方式采用昂贵的低碳或微碳铬铁,使用氮化合金在真空脱气后调整氮,一方面合金成本高,另一方真空处理后再加入合金,容易吸气、污染钢液,另外钨铁熔点高、密度大,在钢包精炼炉加入后成分均匀性差。该冶炼方式生产成本高、成分均匀性差、钢液纯净度低。现有超超临界高压锅炉管用10Cr9MoW2VNbBN钢多采用模铸钢锭压力加工后生产,模铸生产时,即便采用好的保护浇注手段,水口钢流与大气仍不可避免的会接触造成二次氧化,中注管、汤道系统的耐火材料也会污染经炉外精炼的纯净度高的钢液,且模铸生产出材率低,生产效率低,生产成本较高。随着连铸技术的发展及市场竞争的加剧,连铸生产超超临界高压锅炉管坯将成为一种趋势,但由于钢种特性限制,常规连铸生产10Cr9MoW2VNbBN钢由于需要弯曲和矫直,连铸坯存在严重的中心裂纹及内外弧侧化学成分差异问题,下游用户为消除这种质量缺陷,只能采用中心打孔等降低出材率的方式,生产成本较高。技术实现要素:本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种低成本且稳定控制质量的低成本超超临界高压锅炉管的连铸圆坯生产方法。本发明解决上述问题的技术方案为:一种低成本超超临界高压锅炉管的连铸圆坯生产方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:步骤1)、在电弧炉内冶炼低磷、低有害元素含量初炼钢水;步骤2)、在中频炉内进行铬铁、钼铁、钨铁合金的熔化;步骤3)、电炉出完钢后去中频炉接合金铁水,之后兑入氩氧炉,在氩氧炉内进行脱碳、脱硫及氮气增氮操作;步骤4)、氩氧炉出钢后在钢包精炼炉内进行精调合金,在VD炉进行真空脱气,VD真空脱气后在立式连铸机上浇注为连铸圆坯;步骤5)、大包钢水通过长水口及长水口吹氩保护注入中间包内,中间包为矩形中间包,中间包使用吹氩塞棒,中间包采用碱性覆盖剂及碳化稻壳进行保温,连铸过程中,控制中间包内钢水过热度在15~30℃;

1.jpg中间包钢水通过整体浸入式水口注入结晶器内,结晶器内钢水通过一冷水冷却,结晶器内钢水通过外置式结晶器电磁搅拌器对钢水进行电磁搅拌以消除过热及形成等轴晶;拉坯机以0.1~0.5m/min的拉坯速度拉坯,拉坯机采用3辊夹持以消除夹持应力;铸坯行走方向与浇钢平台垂直,行走过程中不需要弯曲和矫直;二冷区分三段对圆坯进行冷却,其中一区为在结晶器足辊处喷水冷却、二区三区为气雾喷水冷却,比水量控制在0.06~0.18L/kg;通过外置式铸流电磁搅拌器在二冷室下部距液相穴凝固末端上方9m处对钢水进行电磁搅拌,以降低圆坯1/2半径处偏析;铸坯在与浇钢平台垂直的方向进行冷却及凝固;铸坯经与拉坯速度同步的火焰切割机在垂直方向上切割成定尺铸坯,经倾翻辊道倾翻至水平辊道上,被勾钢机吊至出坯辊道上出坯;出坯后铸坯入炉退火。采用电弧炉冶炼+中频炉化合金+氩氧炉精炼+钢包精炼炉精炼+VD炉真空脱气的冶炼方式;冶炼的超超临界高压锅炉管用钢10Cr9MoW2VNbBN化学成分按质量百分比为:C=0.08~0.12%,Si=0.20~0.50%,Mn=0.30~0.60%,P≤0.020%,S≤0.010%,Ni≤0.40%,Cr=8.50%~9.50%,Mo=0.35%~0.60%,V=0.16%~0.25%,Nb=0.04%~0.09%,N=0.035%~0.070%,B=0.002%~0.006%,W=1.50%~2.00%,Cu≤0.20%,Al≤0.015%,Ti≤0.01%,Zr≤0.01%,余量为Fe及其他不可避免的杂质元素。氩氧炉采用自动吹炼系统,配有1把氧枪、5把风枪,采用顶底复合吹炼,通过1把氧枪在氩氧炉上方顶吹,5把风枪在氩氧炉底部吹炼,从而提高氧气效率。真空脱气所用真空泵组采用机械泵系统;氮含量的控制采用底吹氮气增氮。连铸过程大包至中间包采用长水口及长水口吹氩保护,氩气流量为80~120L/min;中间包采用塞棒吹氩,氩气流量为2~6L/min。连铸过程中,中间包加入碱性覆盖剂及碳化稻壳来减少钢水的热辐射损失及保护钢水不被二次氧化,同时碱性覆盖剂可以吸附钢水夹杂物、提高钢水纯净度,所用碱性覆盖剂的主要成分为CaO:50~60%、Al2O3:25~35%、MgO:2~4%、SiO2≤4.0%、Fe2O3<1.5%及H2O≤0.5%。采用浸入式水口及向结晶器内加入保护渣的方式对结晶器钢水进行保护;所用浸入式水口为整体式水口;所用结晶器保护渣的碱度为1.00~1.20,熔化温度为1050~1150℃。结晶器电磁搅拌采用外置式搅拌器,搅拌频率为1~2Hz,搅拌电流为200~600A;铸流电磁搅拌采用外置式搅拌器,电磁搅拌器安装在二冷室下部距液相穴凝固末端上方9m处,搅拌频率为5~12Hz,搅拌电流为50~200A。拉坯速度根据不同断面为0.1~0.5m/min,拉坯机采用3辊夹持,其中1个为固定辊,2个为可调辊;此处不同断面指的是连铸圆坯的直径,最小最大断面直径为时,拉坯速度为0.5m/min、断面直径为时,拉坯速度为0.1m/min。所述圆坯的直径在之间。所述铸坯在立式连铸机上生产,浇铸和铸坯凝固全部过程都是在垂直状态中进行,铸坯行走过程中不需要弯曲和矫直。本发明的技术方案产生的积极效果如下:当前行业超超临界高压锅炉管用10Cr9MoW2VNbBN钢多采用模铸钢锭压力加工后生产,本发明生产的超超临界高压锅炉管用10Cr9MoW2VNbBN连铸圆坯,采用电弧炉+中频炉化合金+氩氧炉精炼+钢包精炼炉+VD炉真空脱气的冶炼方式,可以大量使用廉价的高碳合金,使用中频炉化合金,利用中频炉感应电流电磁力搅拌使钢液产生运动来均匀温度和成分,采用两级电磁搅拌,过程中保护浇注效果好,氧含量控制低,坯料出材率高,生产成本低,采用冷却和凝固都对称的立式连铸方法生产,化学成分均匀性好,凝固组织对称性好,铸坯不需要弯曲和矫直,中心裂纹控制级别低,无明显的内外弧侧化学成分差异及夹杂物偏向内弧侧的问题,可以以较低的成本稳定实现批量生产。具体实施方式一种低成本超超临界高压锅炉管的连铸圆坯生产方法,该方法包括以下步骤:1)在电弧炉内冶炼低磷、低有害元素含量初炼钢水;2)在中频炉内进行铬铁、钼铁、钨铁等合金的熔化;3)电炉出完钢后去中频炉接合金铁水,之后兑入氩氧炉,在氩氧炉内进行脱碳、脱硫及氮气增氮操作,其中氩氧炉采用顶底复合吹炼,通过1把氧枪在氩氧炉上方顶吹,5把风枪在氩氧炉底部吹炼,从而提高氧气效率;4)氩氧炉出钢后在钢包精炼炉内进行精调合金,在VD炉进行真空脱气,VD真空脱气后在立式连铸机上浇注为连铸圆坯;5)大包钢水通过长水口及长水口吹氩保护注入中间包内,中间包为矩形中间包,中间包使用吹氩塞棒,中间包采用碱性覆盖剂及碳化稻壳进行保温,连铸过程中,控制中间包内钢水过热度在15~30℃;中间包钢水通过整体浸入式水口注入结晶器内,结晶器内钢水通过一冷水冷却,结晶器内钢水通过外置式结晶器电磁搅拌器对钢水进行电磁搅拌以消除过热及形成等轴晶;拉坯机以0.1~0.5m/min的拉坯速度拉坯,拉坯机采用3辊夹持以消除夹持应力;铸坯行走方向与浇钢平台垂直,行走过程中不需要弯曲和矫直;二冷区分三段对圆坯进行冷却,其中一区为在结晶器足辊处喷水冷却、二区三区为气雾喷水冷却,比水量控制在0.06~0.18L/kg;通过外置式铸流电磁搅拌器在二冷室下部距液相穴凝固末端上方9m处对钢水进行电磁搅拌,以降低圆坯1/2半径处偏析;铸坯在与浇钢平台垂直的方向进行冷却及凝固;铸坯经与拉坯速度同步的火焰切割机在垂直方向上切割成定尺铸坯,经倾翻辊道倾翻至水平辊道上,被勾钢机吊至出坯辊道上出坯;出坯后铸坯入炉退火。采用电弧炉冶炼+中频炉化合金+氩氧炉精炼+钢包精炼炉精炼+VD炉真空脱气的冶炼方式;冶炼的超超临界高压锅炉管用钢10Cr9MoW2VNbBN化学成分按质量百分比为:C=0.08~0.12%,Si=0.20~0.50%,Mn=0.30~0.60%,P≤0.020%,S≤0.010%,Ni≤0.40%,Cr=8.50%~9.50%,Mo=0.35%~0.60%,V=0.16%~0.25%,Nb=0.04%~0.09%,N=0.035%~0.070%,B=0.002%~0.006%,W=1.50%~2.00%,Cu≤0.20%,Al≤0.015%,Ti≤0.01%,Zr≤0.01%,余量为Fe及其他不可避免的杂质元素。电炉冶炼低磷、低有害元素钢水,中频炉熔化高碳铬铁、钼铁、钨铁等合金,电炉钢水出钢后至中频工位接合金铁水,之后兑入氩氧炉内,经氩氧炉采用顶底复合吹炼,搅拌气体采用氮气,完成脱碳、脱硫、增氮后出钢至钢包精炼炉,在钢包精炼炉完成成分精调后转往VD炉,在VD炉内进行真空脱气及底吹氮增氮,钢水温度、成分合适后吊包上连铸。连铸过程大包至中间包采用长水口及长水口吹氩保护,氩气流量为80~120L/min;中间包采用塞棒吹氩,氩气流量为2~6L/min。连铸过程中,中间包加入碱性覆盖剂及碳化稻壳来减少钢水的热辐射损失及保护钢水不被二次氧化,同时碱性覆盖剂可以吸附钢水夹杂物、提高钢水纯净度,所用碱性覆盖剂的主要成分为CaO:50~60%、Al2O3:25~35%、MgO:2~4%、SiO2≤4.0%、Fe2O3<1.5%及H2O≤0.5%。采用浸入式水口及向结晶器内加入保护渣的方式对结晶器钢水进行保护。所用浸入式水口为整体式水口。所用结晶器保护渣的碱度为1.00~1.20,熔化温度为1050~1150℃。结晶器电磁搅拌采用外置式搅拌器,搅拌频率为1~2Hz,搅拌电流为200~600A。铸流电磁搅拌采用外置式搅拌器,12cr1mov合金管安装在二冷室下部距液相穴凝固末端上方9m处,搅拌频率为5~12Hz,搅拌电流为50~200A。拉坯速度根据不同断面为0.1~0.5m/min,拉坯机采用3辊夹持,其中1个为固定辊,2个为可调辊;此处不同断面指的是连铸圆坯的直径,最小最大断面直径为时,拉坯速度为0.5m/min、断面直径为时,拉坯速度为0.1m/min。所述圆坯的直径在之间,所述圆坯在立式连铸机上生产。浇铸和铸坯凝固全部过程都是在垂直状态中进行,铸坯行走过程中不需要弯曲和矫直,铸坯经与拉坯速度同步的火焰切割机在垂直方向上切割成定尺铸坯。一种低成本生产超超临界高压锅炉管的连铸圆坯生产方法,采用电弧炉冶炼+中频炉化合金+氩氧炉精炼+钢包精炼炉精炼+VD炉真空脱气的冶炼方式;冶炼的超超临界高压锅炉管用钢10Cr9MoW2VNbBN化学成分按质量百分比为:C=0.08~0.12%,Si=0.20~0.50%,Mn=0.30~0.60%,P≤0.020%,S≤0.010%,Ni≤0.40%,Cr=8.50%~9.50%,Mo=0.35%~0.60%,V=0.16%~0.25%,Nb=0.04%~0.09%,N=0.035%~0.070%,B=0.002%~0.006%,W=1.50%~2.00%,Cu≤0.20%,Al≤0.015%,Ti≤0.01%,Zr≤0.01%,余量为Fe及其他不可避免的杂质元素。电炉冶炼低磷、低有害元素钢水,中频炉熔化高碳铬铁、钼铁、钨铁等合金,电炉钢水出钢后至中频工位接合金铁水,之后兑入氩氧炉内,经氩氧炉采用顶底复合吹炼,搅拌气体采用氮气,完成脱碳、脱硫、增氮后出钢至钢包精炼炉,在钢包精炼炉完成成分精调后转往VD炉,在VD炉内进行真空脱气及底吹氮增氮,钢水温度、成分合适后吊包上连铸。在立式连铸机上浇注为连铸圆坯。实施例:该方法的生产工艺步骤如下:步骤1):在电弧炉内冶炼低磷、低有害元素含量初炼钢水;炉料由二级及二级以上废钢、碳结钢料头、钢屑等组成;配料应保证熔清As≤0.010%、Sn≤0.006%、Pb≤0.008%、Sb≤0.008%、Bi≤0.008%;电弧炉出钢条件:终点[C]≤0.40%、[P]≤0.004%,出钢温度1630~1660℃,出钢1/4~3/4过程中钢包中加入铝块1~1.5kg/t、石灰2~4kg/t;出钢后钢包转往中频工位接合金铁水。步骤2):在中频炉内进行铬铁、钼铁、钨铁等合金的熔化;电炉冶炼时,中频炉同步启动冶炼合金铁水;炉料由本钢种料头、高碳铬铁、钼铁、钨铁等组成,炉料熔清后,温度1600~1620℃,取样,温度≥1630℃,满足出钢条件后与电弧炉配合出钢。出钢后钢包转往氩氧炉兑钢。步骤3):在氩氧炉内进行脱碳、脱硫、增氮操作;氩氧炉配有1把氧枪、5把风枪;兑钢前AOD炉内温度应≥900℃,兑钢后输入钢水重量等信息,采用顶底复合吹炼进入自动吹炼模式。当碳含量≤0.06%、温度≥1700℃时取样,样来根据计算结果加入硅铁或硅锰10~16kg/t,还原6~8分钟。之后取样、测温,扒除50%以上的炉渣后重新加入石灰约400~1000kg、萤石约150~300kg造渣。温度≥1580℃出钢,出钢后转往钢包精炼炉精炼。步骤4):在钢包精炼炉内进行精调合金;氩氧炉出钢后转往钢包精炼炉进行精炼,加入石灰6~10kg/t、硅铁粉等脱氧剂2~4kg/t脱氧,渣白后取样精调成分,成分合适后温度1660~1680℃吊包进入真空罐脱气;步骤5):在VD炉进行真空脱气;钢包就位后底吹气体采用氮气,启动机械式真空泵开始抽真空,在真空度≤0.7mbar下保持时间15~20分钟,破空后在线定氢,控制[H]≤1.5ppm,补吹氮气10~30分钟,出钢前吹氩弱搅拌时间15~20分钟,温度1560~1580℃吊包上连铸;步骤6):连铸;钢水通过长水口及长水口吹氩保护注入中间包内,在连铸过程中,控制中间包内钢水过热度在15~30℃;结晶器内钢水通过一冷水冷却,结晶器内钢水通过外置式结晶器电磁搅拌器对钢水进行电磁搅拌;拉坯机以0.1~0.5m/min的拉坯速度拉坯;铸坯行走方向与浇钢平台垂直,行走过程中不需要弯曲和矫直;二冷区分三段对圆坯进行冷却,其中一区为在结晶器足辊处喷水冷却、二区三区为气雾喷水冷却,比水量控制在0.06~0.18L/kg;通过外置式铸流电磁搅拌器在二冷室下部距液相穴凝固末端上方9m处对钢水进行电磁搅拌;铸坯在与浇钢平台垂直的方向进行冷却及凝固;铸坯经与拉坯速度同步的火焰切割机在垂直方向上切割成定尺铸坯,经倾翻辊道倾翻至水平辊道上,被勾钢机吊至出坯辊道上出坯;出坯后铸坯热送退火。具体实施例:1):电弧炉初炼:采用60t电弧炉冶炼,炉料由二级废钢35t、碳结钢料头10t、钢屑20t组成;电弧炉出钢条件:终点[C]:0.25%、[P]:0.004%,出钢温度1660℃,出钢1/4~3/4过程中钢包中加入铝块80kg、石灰200kg;出钢后钢包吊至中频工位接合金铁水;2):中频炉化合金:采用10t中频炉冶炼,炉料由高碳铬铁10t、钨铁1.5t组成;与电炉同时启动送电,电炉出钢后钢包吊至中频工位接合金铁水,之后钢包吊至氩氧炉兑钢;3):氩氧炉精炼:采用60t氩氧炉精炼,兑钢前AOD炉内温度1000℃,兑钢后输入钢水重量等信息,采用顶底复合吹进入自动吹炼模式。当碳含量:0.05%、温度1720℃时取样,样来加入硅铁600kg,还原6分钟。之后取样、测温,扒除50%以上的炉渣后重新加入石灰600kg、萤石150kg造渣。温度1620℃出钢,出钢后转往钢包炉精炼。4):钢包精炼炉精炼:氩氧炉出钢后转往钢包精炼炉进行精炼,加入石灰600kg、硅铁粉等脱氧剂150kg脱氧,渣白后温度1600℃取样精调成分;5):VD真空脱气:温度1680℃进入真空罐脱气,底吹气体采用氮气,在真空度≤0.7mbar下保持时间15分钟,破空后在线定氢,[H]:1.0ppm,吹氮气增氮后取样,吹氩弱搅拌时间15分钟,温度1575℃吊包上连铸。6):连铸:钢水在立式连铸机上浇注为铸坯,将钢包吊至钢包回转台上,通过回转台转至中间包上方,钢水通过长水口及长水口吹氩保护注入中间包内,吹氩流量为100L/min,中间包内钢水采用碱性覆盖剂和碳化稻壳保护,控制中间包内过热度15~25℃,中间包内采用塞棒吹氩,吹氩流量为3L/min,中间包钢水通过整体式浸入式水口注入结晶器内;结晶器内加结晶器保护渣保护;钢水在结晶器冷却水冷却条件下快速形成坯壳,结晶器冷却水流量2600L/min;结晶器内钢水通过外置式结晶器电磁搅拌器对钢水进行电磁搅拌,搅拌频率为1.5Hz,搅拌电流为350A;拉坯机以0.18~0.20m/min的拉坯速度拉坯;铸坯行走方向与浇钢平台垂直,行走过程中不需要弯曲和矫直;二冷区分三段对圆坯进行冷却,比水量为0.10L/kg,其中一区为在结晶器足辊处喷水冷却,冷却水量占比27%,二区为气雾喷水冷却,冷却水量占比46%,三区为气雾喷水冷却,冷却水量占比27%;通过外置式铸流电磁搅拌器在距液相穴凝固末端上方9m处对钢水进行电磁搅拌,搅拌频率为8Hz,搅拌电流为50A;铸坯经与拉坯速度同步的火焰切割机在垂直方向上切割成6m长定尺铸坯,经倾翻辊道倾翻至水平辊道上,被勾钢机吊至出坯辊道上出坯;出坯后铸坯入退火炉退火。7):退火后自同一流铸坯头、中、尾部抽样检测低倍、气体结果见下表1、表2。表1低倍检测结果(级)试片中心疏松缩孔中心裂纹中间裂纹皮下裂纹皮下气泡头坯0.501.0000中间坯0.501.0000尾坯0.501.5000表2氧含量检测结果(ppm)试片1/2半径中心头坯27.429.5中间坯19.819.2尾坯14.316从表1数据来看,按本发明的实施例生产的产品,低倍中心裂纹级别较低,无缩孔、中间裂纹、皮下裂纹、皮下气泡缺陷。从表2数据来看,按本发明的实施例生产的产品,氧含量控制在较低水平。另外,按本发明的实施例生产的产品,经用户轧制成超超临界高压锅炉后检测各项指标均符合要求,完全能满足超超临界高压锅炉管的生产。以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制,任何对本发明的技术方案或构思进行修改或替换的,均应在本发明的保护范围之内。当前第1页1 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