畢金華，劉志才

（1.天津有色金屬集團有限公司，天津，300021；2.天津潤德中天鋼管有限公司，天津300350）

1 引言

12Cr1MoV鋼管廣泛用于電站鍋爐過熱器、集箱及主蒸汽導(dǎo)管部位。它是一種低合金珠光體耐熱鋼，其合金元素總量不超過2%。該種鋼管作為鍋爐集箱和蒸汽導(dǎo)管時的最高金屬壁溫為565℃，作為受熱面管子時的最高金屬壁溫為580℃。

在鍋爐制造中12Cr1MoV管的用量是比較大的，一臺高壓鍋爐所用的合金鋼管中12Cr1MoV管幾乎占80%；而在一臺超高壓鍋爐中12Cr1MoV管也幾乎占全部合金鋼管的30%。遺憾的是外徑大于133 mm的中口徑及大口徑管幾乎全部依賴進口，因此中口徑以上的12Cr1MoV管是市場急需的。隨著電力能源工業(yè)的發(fā)展，該鋼管具有廣闊的市場前景。

天津鋼管公司從國外引進了先進的冶煉、圓坯連鑄、250 mm限動芯棒連軋管機、管加工及無損檢測設(shè)備、熱處理爐、各種理化檢測儀器，具有生產(chǎn)12Cr1MoV高壓鍋爐管能力。截止到1995年底已累計冶煉了12Cr1MoVФ210 mm連鑄坯約5000 t，試軋成功Ф159×14規(guī)格無縫管。

需要指出的是，由于多方面原因，管加工廠淬火爐的最高加熱溫度為950℃，而GB5310—85對12Cr1MoV管給出的最終熱處理制度為980～1020℃正火加720～760℃回火[1]，因而完全按標(biāo)準中規(guī)定的熱處理制度進行成品熱處理難以做到。經(jīng)與上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計研究所及有關(guān)鍋爐廠技術(shù)人員商討，決定采用950℃淬火或控制終軋溫度（≥950℃）代正火加回火的熱處理工藝。

本文總結(jié)了12Cr1MoV管的冶煉、軋管及試驗室熱處理工藝試驗，并按GB5310—85要求進行了全面性能測試。

2 鋼的冶煉工藝要點

生產(chǎn)工藝路線：EAF→LF→VD→FW→CCM。注意各工位化學(xué)成分控制，特別在精練位要認真調(diào)整成分，按目標(biāo)成分進行控制，具體成分控制要求見表1。

嚴格控制好各工位的溫度，出鋼溫度控制在（1650±10）℃。

鑄坯長度按8.8 m定尺鋸切，大于2.5 m的短尺坯不得大于10%。

3 軋管工藝要點

管坯加熱溫度1270℃。連軋壁厚根據(jù)成品壁厚和公差要求控制到適當(dāng)厚度。荒管走旁通，再加熱爐爐溫設(shè)定880℃。成品管尺寸公差控制：外徑：±1%；壁厚：+15%～-10%。

4 成品管熱處理工藝試驗

參照GB5310—85，結(jié)合管加工廠熱處理爐實際情況，我們選擇了3種熱處理制度，在試驗室箱式電阻爐中進行了工藝試驗。熱處理完的試樣按GB5310—85要求進行全面性能測試，3種熱處理制度如下：熱軋狀態(tài)+720℃回火2 h，空冷（0#樣）；950℃，30 min油淬+720℃回火 2 h，空冷（1#樣）；950℃，30 min油淬+740℃回火2 h，空冷（2#樣）。

5 試驗結(jié)果

5.1 化學(xué)成分分析、低倍硫印檢驗和29爐鑄坯化學(xué)成分統(tǒng)計分析結(jié)果（見表2）

常規(guī)力學(xué)性能及工藝性能檢驗結(jié)果見表3。

5.2 高溫瞬時力學(xué)性能檢驗結(jié)果（見表4）

5.3 金相組織、晶粒度檢驗

根據(jù)GB5310—85對成品管熱處理制度的要求和對組織的要求，結(jié)合公司熱處理爐的實際，對熱軋狀態(tài)成品管、熱軋+回火狀態(tài)及淬火+回火狀態(tài)試樣進行了金相組織觀察并評定了晶粒度級別。本次試驗3種熱處理制度都得到了鐵素體加珠光體類型的組織，未發(fā)現(xiàn)AC1和AC3之間不完全轉(zhuǎn)變產(chǎn)物及網(wǎng)狀組織，且晶粒較細。

天津鋼管公司具有從國外引進的先進的煉鋼和軋管設(shè)備，其中煉鋼、精煉、連鑄各工位均由微機控制，對化學(xué)成分可以進行精確控制。從表4對29爐鑄坯化學(xué)成分統(tǒng)計可以看出，主要合金元素含量的平均值都接近目標(biāo)控制成分，其中S、P含量遠遠低于目標(biāo)成分，因而可以保證連鑄管坯具有較高的純潔度。純潔度高的鋼水可改善鋼的澆注性能，減少鑄坯缺陷，提高鑄坯內(nèi)部質(zhì)量。內(nèi)部純凈的鑄坯提高了最終產(chǎn)品的機械性能和使用性能[2]，這對于鍋爐管的制造來說是很有意義的。

鋼管的性能是由其組織決定的，而鋼的組織又和化學(xué)成分、加工工藝及熱處理工藝密切相關(guān)。本次試驗三種熱處理制度都得到了鐵素體加珠光體類型的組織未發(fā)現(xiàn)AC1和AC3之間不完全轉(zhuǎn)變產(chǎn)物及網(wǎng)狀組織，且晶粒較細。3種熱處理制度的常規(guī)力學(xué)性能均能符合GB5310—85要求，且沖擊韌性數(shù)值遠遠高于標(biāo)準給出的數(shù)值。由表4可以看出，3種熱處理制度的瞬時高溫力學(xué)性能，也接近達到GB5310—85給出的參考數(shù)據(jù)。尤其是950℃淬火加740℃回火的2號試樣，其中480、520、560℃ 3個溫度的瞬時高溫性能指標(biāo)，均達到GB5310—85給出的數(shù)值。由于本次試驗，每一溫度、每一熱處理制度只做了兩支試樣，加之試樣熱處理制度與GB5310—85給出的不同，所有個別試樣達不到推薦值也屬正常。

表2 化學(xué)成分/%

表3 力學(xué)性能及工藝性能檢驗

本次鋼管的軋制規(guī)格為Φ159×14。連鑄管坯加熱溫度1270℃，終軋溫度大于950℃。熱軋態(tài)成品管經(jīng)720℃回火2 h，其組織和性能都符合GB5310—85要求。這點對公司生產(chǎn)12Cr1MoV管具有重要實際意義。因為GB5310—85規(guī)定：“當(dāng)熱軋12CrMo、15CrMo、12Cr2Mo、12Cr1MoV 鋼管的終軋溫度，符合表1規(guī)定的正火溫度時，可以終軋代替正火”?！安贿^在Cr-Mo-V鋼中，由于釩的存在，不但正火加熱溫度及冷卻速度對鋼的性能具有顯著影響，而且熱處理全過程中各個環(huán)節(jié)相互制約”[3]。所以今后在生產(chǎn)其它規(guī)格的12Cr1MoV管時，適當(dāng)調(diào)整管坯加熱溫度，使終軋溫度≥950℃，再經(jīng)回火后，可以保證常規(guī)性能符合GB5310—85要求。不過今后要對鋼管的蠕變和持久性能進行評價，其最后采用控制終軋溫度加回火，還是淬火加回火的熱處理工藝，全面性能評價完再確定。

表4 高溫瞬時力學(xué)性能檢驗結(jié)果

6 結(jié)論

采用現(xiàn)行的煉鋼、精煉、連鑄工藝，能夠生產(chǎn)出高質(zhì)量的管坯，其化學(xué)成分能夠按照內(nèi)控成分進行控制。經(jīng)連續(xù)一定爐數(shù)的冶煉表明，工藝穩(wěn)定，鑄坯質(zhì)量穩(wěn)定。

按現(xiàn)行的軋制工藝要點，可以軋制出表面質(zhì)量良好，尺寸公差符合要求的鋼管。為了保證終軋溫度符合要求，今后在軋制不同規(guī)格鋼管時，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整管坯加熱溫度。

試驗結(jié)果表明，鋼管成品最終熱處理，采用控制終軋溫度代正火加回火及淬火加回火工藝，鋼管的常規(guī)性能均符合GB5310—85要求,應(yīng)盡快進行工業(yè)性試驗，以確定適合廠情的鋼管最終熱處理制度。

[1]G B 5310—85，高壓鍋爐用無縫鋼管[S].

[2]蔡開科,程士富 .連續(xù)鑄鋼原理與工藝[M].北京：冶金工業(yè)出版社,1994：122.

[3]劉榮藻.低合金熱強鋼的強化機理[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1981：117.