[发明专利]P91钢圆坯连铸方法

说明书

技术领域

本发明涉及P91钢圆坯连铸方法，属于冶金技术领域。

背景技术

随着超(超)临界发电机组建设的增加和发电机组参数的提高，亚临界机组普遍采用的合金钢管材12CrlMoVG、P22已被更高钢级的P91代替，其需求量不断增加。高合金的高压锅炉管P91一直是我国的短线产品，多年来依靠进口，P91耐热锅炉管用于制造电站锅炉的蒸汽集箱、电厂主蒸汽管等重要部件，长期在高温、高压环境下工作，服役条件苛刻，因此，对P91钢管的冶金质量要求很高。

圆连铸坯是无缝钢管生产的主要管坯之一，常用钢种是碳素钢、低合金钢和合金结构钢，合金含量低，对连铸机设备和二冷水制度要求不高。但是高合金钢P91合金含量高，连铸控制技术难度大，钢液凝固收缩与低合金钢、合金钢完全不同。钢液合金含量高，凝固收缩大，铸坯容易产生中心裂纹和表面裂纹，尤其是浇注φ280mm以上的连铸坯规格，铸坯断面尺寸大，冷却速度慢，铸坯表面回温大，钢水过热度、二冷水制度设计不合理，生产的铸坯容易产生2.0级以上的中心裂纹、铸坯表面容易产生纵裂纹，不能满足轧管用管坯钢的使用要求。

连铸二冷水的作用是将从结晶器拉出来的带有液心的铸坯，在二次冷却区接受气-水喷雾冷却，促使铸坯快速完全凝固，随着铸坯坯壳厚度的增加，导热速度减慢，二次冷却系统必须设计为均匀降低铸坯温度，避免铸坯表面温度急剧变化，导致铸坯产生裂纹缺陷。

申请号为200610147658.0的中国专利申请中公开了一种高温合金钢P91的冶炼方法，该方法采用偏心底出钢EAF+LF+VD工艺路线，并采用吹氮合金化，其可以稳定控制钢液中氮含量，提高钢液的纯净度，节约合金，并消除了材料皮下气泡和白点缺陷，避免在轧制和穿管过程中容易产生的表面裂纹和内表面裂纹现象。但是该方法并不能防止铸坯生产过程中的裂纹产生。

申请号为200610030724.6的中国专利申请中公开了一种生产Cr-Mo合金钢圆坯的方法，该方法控制连铸二冷比水量为0.47～0.53，一区水量百分比为35％～45％，二区水量百分比为22％～32％，三区水量百分比为14％～24％，四区水量百分比为9％～19％，并控制钢中Mn/S≥200。该方法可以避免钢水在冷却凝固过程中因激冷产生铸坯中心裂纹、缩孔等缺陷的发生。但是该方法只适用于含有铬、钼、镍一种或两种以上元素，且以上元素含量在2.5％～5.5％的连铸坯，而对于铬钼含量更高的P91钢(铬含量为8.0～9.5％、钼含量为0.85～1.05％)，该方法仍然不能解决生产的铸坯容易产生2级以上的中心裂纹、铸坯表面容易产生纵裂纹的技术难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种P91钢圆坯连铸方法，该方法可以避免浇铸高合金钢P91连铸圆坯产生铸坯表面裂纹和中心裂纹缺陷。

本发明P91钢圆坯连铸方法，采用连铸二次冷却方法冷却，其特征在于：连铸二冷比水量为0.20～0.28L/kg，二冷区分五段冷却，各段水量百分比分别为：第一段18～25％、第二段12～18％、第三段12～18％、第四段28～38％、第五段17～25％。

进一步的，为了使生产的P91钢圆坯质量更好，本发明方法连铸时还控制钢水过热度为35～55℃，对应拉速为0.50～0.70m/min。

其中，为了使冷却效果更好，上述的二冷区分五段冷却方式优选为气-水喷雾冷却。

其中，本发明方法可以适用于所有常规的P91钢圆坯的生产，特别是直径为φ280～φ350mm的P91钢圆坯的生产。

其中，为了使生产的P91钢圆坯质量更好，还需要提高冶炼的钢水质量，本发明方法的钢水冶炼步骤具体如下：初炼钢水出炉前向熔池喷吹碳粉对钢水进行预还原，然后采用LF钢包精炼并调整合金元素含量达到标准要求，最后采用VD真空去气、去夹杂物。

本发明方法具有如下有益效果：

1、采用对初炼钢水喷吹碳粉进行预还原技术；LF钢包精炼和VD真空精炼工艺生产高合金钢P91，可以精确控制合金元素含量，提高钢质纯净度。

2、控制连铸中间包钢水过热度，连铸二冷区采用多段气-水喷雾冷却，各段冷却水量的合理匹配，可减少铸坯表面回温和铸坯表面温度梯度，避免铸坯热应力增加和铸坯表层温度反复变化而发生多次相变，导致铸坯产生中心裂纹和表面裂纹缺陷，生产的铸坯质量满足轧管要求。

具体实施方式