本申請大體上涉及材料領域。更具體地，本申請涉及不銹鋼管的制備。
背景技術：
：隨著我國經濟的快速發展，我國的全社會用電量快速增長，電力力工業因此得到快速發展，電網規模、電源裝機總量和發電量均居世界首位。截止2015年底，全國發電設備容量1507gw，其中燃煤火電裝機容量880gw，燃煤發電依然是最主要的發電方式，其中小于300mw燃煤火電機組占裝機容量的23％，300-600mw燃煤火電機組占裝機容量的35％。為進一步降低能耗和減少污染物排放，改善環境，我國常規火電技術飛速向更高參數的超超臨界的技術方向發展，在役600mw及以上機組603臺，燃煤火電機組占裝機容量的42％。目前國內外均在研究600℃二次再熱超超臨界機組以及650℃超超臨界機組，可大幅降低煤耗，提高發電效率。在電站中溫度壓力條件最惡劣的部件是鍋爐過熱器和再熱器管，在該溫度壓力范圍內，傳統的鍋爐管材料已經無法滿足使用要求。技術實現要素：一方面，本申請涉及制備高合金耐熱不銹鋼管坯的方法，其包括：a)通過真空感應法，將合金原料進行冶煉，以便得到第一鑄錠；b)對所述第一鑄錠進行電渣重熔，以便得到第二鑄錠；c)對所述第二鑄錠進行均質化退火處理，以便得到第三鑄錠；以及d)對所述第三鑄錠進行鍛造，以便得到所述高合金耐熱不銹鋼管坯。另一方面，本申請涉及高合金耐熱不銹鋼管坯，其由包括以下步驟的方法制備得到：a)通過真空感應法，將合金原料進行冶煉，以便得到第一鑄錠；b)對所述第一鑄錠進行電渣重熔，以便得到第二鑄錠；c)對所述第二鑄錠進行均質化退火處理，以便得到第三鑄錠；以及d)對所述第三鑄錠進行鍛造，以便得到所述高合金耐熱不銹鋼管坯。再一方面，本申請涉及用于超超臨界鍋爐的管坯，所述管坯由包括以下步驟的方法制備得到：a)通過真空感應法，將合金原料進行冶煉，以便得到第一鑄錠；b)對所述第一鑄錠進行電渣重熔，以便得到第二鑄錠；c)對所述第二鑄錠進行均質化退火處理，以便得到第三鑄錠；以及d)對所述第三鑄錠進行鍛造，以便得到所述高合金耐熱不銹鋼管坯。詳述在以下的說明中，包括某些具體的細節以對各個公開的實施方案提供全面的理解。然而，相關領域的技術人員會認識到，不采用一個或多個這些具體的細節，而采用其它方法、部件、材料等的情況下仍實現實施方案。除非本申請中另有要求，在整個說明書和所附的權利要求書中，詞語“包括”、“包含”、“含有”和“具有”應解釋為開放式的、含括式的意義，即“包括但不限于”。在整個說明書中提到的“一實施方案”、“實施方案”、“在另一實施方案中”或“在某些實施方案中”意指在至少一實施方案中包括與該實施方案所述的相關的具體參考要素、結構或特征。因此，在整個說明書中不同位置出現的短語“在一實施方案中”或“在實施方案中”或“在另一實施方案中”或“在某些實施方案中”不必全部指同一實施方案。此外，具體要素、結構或特征可以任何適當的方式在一個或多個實施方案中結合。定義在本文中，術語“耐熱不銹鋼”系指在500℃以上的溫度下具有較高強度和良好耐蝕性的不銹鋼。在本文中，術語“真空感應熔煉(vacuuminductionmelting，簡稱vim)”系指在真空條件下利用電磁感應加熱原理來熔煉金屬的金屬工藝制程。在本文中，術語“電渣重熔(electroslagremelting，簡稱esr)”系指利用電流通過熔渣時產生的電阻熱作為熱源進行熔煉的方法。在本文中，術語“高合金耐熱不銹鋼”系指合金總含量超過40％并且在高溫下具有較高強度和良好耐蝕性的不銹鋼。在本文中，術語“架橋”系指感應爐冶煉時原料熔化程中，部分金屬熔化較慢，未熔化完全的金屬焊接形成橋狀的固體與鋼液脫離，導致無法繼續熔化的現象。在本文中，術語“剝皮精整”系指金屬件鍛或軋后通過表面車削等手段加工至合乎規格的形狀和尺寸。在本文中，術語“返回鋼”系指生產中的廢鋼經過重新加工處理后形成的煉鋼原料。在本文中，術語“補縮”系指冶煉澆鑄充填接近完成的時候，通過增壓把沒有凝固的金屬液向填充過程中鑄件沒有完全充實的部分補充完整的過程。具體實施方式一方面，本申請涉及制備高合金耐熱不銹鋼管坯的方法，其包括：a)通過真空感應法，將合金原料進行冶煉，以便得到第一鑄錠；b)對所述第一鑄錠進行電渣重熔，以便得到第二鑄錠；c)對所述第二鑄錠進行均質化退火處理，以便得到第三鑄錠；以及d)對所述第三鑄錠進行鍛造，以便得到所述高合金耐熱不銹鋼管坯。在某些實施方案中，真空感應冶煉包括熔化期、精煉期和合金化期。在某些實施方案中，真空感應冶煉包括：配料、原料準備、裝料、抽真空、送電、熔化、攪拌、精煉、合金化以及出鋼澆鑄。在某些實施方案中，能夠用于本申請的冶煉原料的示例性實例包括但不限于返回鋼和合金原料。在某些實施方案中，選用合金原料作為冶煉原料時，可以先去除表面的氧化膜，從而防止氧化物進入鋼水導致增加鋼錠全o量和夾雜物含量。在某些實施方案中，選用返回鋼作為冶煉原料時，可以預先清除表面的油污并進行預熔煉，從而保證成分準確。在某些實施方案中，作為冶煉原料的合金原料包括純鐵、金屬鉻、金屬鎳、金屬鈷、鎢鐵、鈮鐵、氮化鉻鐵和硼鐵。在某些實施方案中，在真空感應冶煉前可以對不易氧化的合金原料以及部分設備進行烘烤以去除其中殘留的水分。在某些實施方案中，能夠用于本申請的烘烤的示例性實例包括但不限于加熱爐、退火爐和保溫爐。在某些實施方案中，烘烤溫度約為150-250℃。在某些實施方案中，烘烤時間約為12-24小時。在某些實施方案中，不易氧化的合金原料包括純鐵、金屬鉻、金屬鎳、金屬鈷、鎢鐵和氮化鉻鐵。在某些實施方案中，可以進行烘烤的設備包括中間包和鋼錠模。在某些實施方案中，裝料時，先裝合金原料，然后再裝返回料。在某些實施方案中，裝料時，下面部分要緊密一些，上面要松一些，即上松下緊。在某些實施方案中，裝料時，由于金屬鉻的導磁性好，裝在下部，能夠快速熔化。在某些實施方案中，裝料的步驟包括：將金屬鉻鋪在坩堝底部；中間加入金屬鈷、鎢鐵、電解錳、鉬鐵等；最上面加入金屬鎳；金屬銅和氮化鉻鐵于熔化期加入。在某些實施方案中，包括金屬鉻、金屬鈷、鎢鐵、電解錳、鉬鐵、金屬鎳在內的第一批料裝料完畢后抽真空，保證真空度約小于5pa之后送電。在某些實施方案中，送電后原材料開始熔化，熔化期根據爐況不斷調整送電功率，避免發生“架橋”等熔化不完全現象。在某些實施方案中，熔化期中陸續補加后續幾批原料，加料過程中要保持真空度約小于10pa。在某些實施方案中，熔煉期中測定氣體含量。在某些實施方案中，熔煉期中進行電磁攪拌。在某些實施方案中，精煉期全程底吹氬氣。在某些實施方案中，底吹氬氣的氬氣流量控制在約1.5-2l/min。在某些實施方案中，精煉期的真空度約小于5pa。在某些實施方案中，精煉期的真空度約為1-2pa。在某些實施方案中，精煉期的精煉時間約大于等于20min。在某些實施方案中，精煉期結束后充入氮氣使爐內壓力達到約4000-6000pa。在某些實施方案中，在合金化期加入al和增c劑。在某些實施方案中，能夠用于本申請的增c劑的示例性實例包括但不限人造石墨和石油焦。在某些實施方案中，出鋼前約5分鐘充入氬氣使爐內壓力達到約4000-6000pa，加入b、鈮鐵、稀土等原料并攪拌。在某些實施方案中，溫度調整到約1450-1480℃時出鋼澆鑄。在某些實施方案中，澆注過程保持約1450-1480℃的溫度，控制澆注速度約為0.2-0.5t/min，并保證補縮的時間。在某些實施方案中，將真空感應錠即第一鑄錠尾部與假電極進行焊接。在某些實施方案中，對真空感應錠即第一鑄錠表面進行打磨和清理，以便去除表面氧化皮和灰塵。在某些實施方案中，引弧板、引弧環和引弧屑使用同材質。在某些實施方案中，焊接前去除表面油污。在某些實施方案中，在電渣重熔中使用的渣系為caf2、al2o3、cao混合渣。在某些實施方案中，在電渣重熔中使用的渣系為caf2、al2o3、cao混合渣，其中caf2、al2o3和cao的重量比約為60:20:20。在某些實施方案中，在電渣重熔中使用的渣系為caf2、al2o3、cao混合渣，其使用量約為電極坯重量的1/20。在某些實施方案中，電渣重熔前對渣系進行烘烤。在某些實施方案中，電渣重熔前對渣系進行烘烤的溫度約為600-800℃。在某些實施方案中，電渣重熔前對渣系進行烘烤的烘烤時間大于約3小時。在某些實施方案中，電渣重熔前，隨爐加入約1/6-1/5混合渣，通電后開始緩慢加入余渣。在某些實施方案中，余渣的加渣時間約為15-25min。在某些實施方案中，電渣重熔的熔速約為4-6kg/min。在某些實施方案中，電渣重熔期間可以充氬氣保護。在某些實施方案中，電渣重熔結束后，鑄錠冷卻40-50min后脫模。在某些實施方案中，能夠用于本申請的冷卻裝置的示例性實例包括但不限于結晶器和水循環系統。在某些實施方案中，對電渣重熔后的鑄錠即第二鑄錠進行均質化退火處理。在某些實施方案中，均質化處理可以消除鑄錠中的枝晶偏析和w、nb等元素的成分偏析，并回溶一部分大塊狀的一次碳化物，使組織更加均勻。在某些實施方案中，均質化退火的溫度約為1230-1290℃。在某些實施方案中，均質化退火的退火時間大于等于約8小時。在某些實施方案中，對均質化退火后的鑄錠即第三鑄錠進行一次均質化退火處理。在某些實施方案中，對均質化退火后的鑄錠加熱。在某些實施方案中，對均質化退火后的鑄錠進行加熱的加熱溫度約為1180-1250℃。在某些實施方案中，對均質化退火后的鑄錠進行加熱的升溫速率小于等于約100℃/h。在某些實施方案中，根據鑄錠尺寸，對均質化退火后的鑄錠進行加熱的保溫時間為大于等于約0.5min/mm。在某些實施方案中，能夠用于本申請的對均質化退火后的鑄錠進行加熱的裝置的示例性實例包括但不限于室式爐和步進式加熱爐。在某些實施方案中，加熱后的鑄錠采用自由鍛的方式進行鍛造開坯。在某些實施方案中，采用自由鍛的方式進行鍛造開坯，其中總鍛比大于3。在某些實施方案中，采用自由鍛的方式進行鍛造開坯，其中至少包括一次墩粗和一次拔長。在某些實施方案中，采用自由鍛的方式進行鍛造開坯，其中至少包括一次墩粗和一次拔長，并且墩粗變形量大于等于約30％，拔長道次變形量約為20-40％。在某些實施方案中，采用自由鍛的方式進行鍛造開坯，其中開鍛溫度大于等于約12000℃，終鍛溫度大于等于約900℃。在某些實施方案中，采用自由鍛的方式進行鍛造開坯，鍛后空冷或水冷。在某些實施方案中，采用自由鍛的方式進行鍛造開坯，鍛造火次小于等于5次。在某些實施方案中，加熱后的鑄錠采用徑鍛的方式進行鍛造開坯。在某些實施方案中，加熱后的鑄錠采用徑鍛的方式進行鍛造開坯，其中總鍛比大于3。在某些實施方案中，加熱后的鑄錠采用徑鍛的方式進行鍛造開坯，其中第一道次變形量大于等于約30％，其他道次變形量約為20-30％。在某些實施方案中，加熱后的鑄錠采用徑鍛的方式進行鍛造開坯，鍛造頻次約為60-180次/min，并且中間至少保留一道次的低頻鍛造。在某些實施方案中，加熱后的鑄錠采用徑鍛的方式進行鍛造開坯，低頻鍛造為小于約100次/min。在某些實施方案中，加熱后的鑄錠采用徑鍛的方式進行鍛造開坯，其中開鍛溫度大于等于約1150℃，終鍛溫度大于等于約950℃。在某些實施方案中，加熱后的鑄錠采用徑鍛的方式進行鍛造開坯，鍛后空冷或水冷。在某些實施方案中，加熱后的鑄錠采用徑鍛的方式進行鍛造開坯，根據鍛造溫度情況選擇1火次或2火次進行鍛造。在某些實施方案中，將高合金耐熱不銹鋼管坯冷卻至100℃以下并剝皮精整至目標規格。在某些實施方案中，剝皮過程進行降溫和潤滑。在某些實施方案中，能夠用于本申請剝皮過程中降溫和潤滑的液體的示例性實例包括但不限于乳化液、半合成切削液和全合成切削液。本申請的方法能夠制備成分合格、表面質量良好、組織均勻的管坯，從而可滿足超超臨界鍋爐管的工業生產需要。另一方面，本申請涉及高合金耐熱不銹鋼管坯，其由包括以下步驟的方法制備得到：a)通過真空感應法，將合金原料進行冶煉，以便得到第一鑄錠；b)對所述第一鑄錠進行電渣重熔，以便得到第二鑄錠；c)對所述第二鑄錠進行均質化退火處理，以便得到第三鑄錠；以及d)對所述第三鑄錠進行鍛造，以便得到所述高合金耐熱不銹鋼管坯。在某些實施方案中，高合金耐熱不銹鋼管坯，基于重量百分比，含有：c0.03-0.08，si≤0.5，mn≤0.5，p<0.02，s<0.02，cr18-25，ni21.5-31，cu2-4，co1-4，w1-5，mo≤0.4，nb0.3-0.65，n0.1-0.35，b0.003-0.009，al≤0.04，余量為fe及其他不可避免的雜質。再一方面，本申請涉及用于超超臨界鍋爐的管坯，所述管坯由包括以下步驟的方法制備得到：a)通過真空感應法，將合金原料進行冶煉，以便得到第一鑄錠；b)對所述第一鑄錠進行電渣重熔，以便得到第二鑄錠；c)對所述第二鑄錠進行均質化退火處理，以便得到第三鑄錠；以及d)對所述第三鑄錠進行鍛造，以便得到所述高合金耐熱不銹鋼管坯。下文中，本申請將通過如下實施例進行詳細解釋以便更好地理解本申請的各個方面及其優點。然而，應當理解，以下的實施例是非限制性的而且僅用于說明本申請的某些實施方案。實施例本實施例中，高合金耐熱不銹鋼管坯制備總工藝路線為：原料準備→真空感應冶煉→電極坯準備→電渣重熔→均質化退火→自由鍛→剝皮精整。1.真空感應冶煉坩堝重量為6噸，配料5.6噸，選用純鐵、金屬鉻、金屬鎳、金屬鈷、鎢鐵、鈮鐵、氮化鉻鐵、硼鐵等合金原料，去除表面氧化膜。對純鐵、金屬鉻、金屬鎳、金屬鈷、鎢鐵、氮化鉻鐵、中間包和鋼錠模在加熱爐中進行烘烤，烘烤溫度為200℃左右，烘烤時間約為18小時。具體加料過程為：金屬鉻鋪在坩堝底部；中間加入金屬鈷、鎢鐵、電解錳、鉬鐵；最上面加入金屬鎳；金屬銅和氮化鉻鐵于熔化期加入。第一批料即金屬鉻、金屬鈷、鎢鐵、電解錳、鉬鐵、金屬鎳加料完畢后抽真空，送電時真空度為2pa，熔化過程中分3批加入其他原料即金屬銅和氮化鉻。加料過程中爐內的真空度為5-8pa。原料全部熔化完畢后進入精煉期。精煉全程從底部吹氬氣，氬氣流量為1.8/min，精煉過程中爐內真空度為1-2pa，精煉時間30min。精煉結束后充入氮氣5000pa，取樣分析成分。合金化期根據成分分析結果，加入了al和增c劑，并適當補充了部分氮化鉻鐵。出鋼前5分鐘充入氬氣5000pa，加入b、鈮鐵、稀土并攪拌，溫度調整到1460℃時出鋼澆鑄，出鋼前成分如下(質量百分比，余量為fe及其他不可避免的雜質)。成分csimnpscrnicucowmonbnbal含量0.070.120.40.0060.00222.225.32.981.633.490.130.460.180.0040.022.電渣重熔對真空感應錠表面進行打磨和清理后作為電極坯，重量為5.4噸。將電極坯尾部與假電極進行焊接，引弧板、引弧環和引弧屑使用同材質，焊接前去除表面油污。電渣重熔過程所采用的渣系為caf2、al2o3、cao混合渣，配比為60:20:20，使用量為270kg。熔煉前對渣系進行烘烤，烘烤溫度為700℃，烘烤時間為5小時。熔煉前，隨爐加入50kg的渣，通電后開始緩慢加入余渣，加渣時間為20min。熔煉過程為熔速控制在5kg/min，期間充氬氣保護。送電結束后，鋼錠在結晶器中冷卻45分鐘后脫模。鋼錠重量為5.4噸，規格為φ600mm。3.均質化退火均質化退火溫度為1250℃，退火時間為12小時。4.鍛造采用室式爐對均質化退火后的鑄坯進行加熱，加熱溫度為1200℃，升溫速度為800℃/h，保溫時間為6小時。加熱后的鑄錠采用徑鍛的方式進行鍛造開坯，總鍛比為7.5，第一道次變形量40％，其他道次變形量為20-30％，鍛造頻次為60-180次/min，中間至少保留一道次60次/min的低頻鍛造，開鍛溫度為1180℃，終鍛溫度為990℃，鍛后空冷。1火次鍛造成材。5.剝皮精整鍛材冷卻至100℃以下剝皮精整至目標規格，剝皮過程由切削液進行降溫和潤滑。本實施例制備的管坯表面質量良好，不存在裂紋、凹坑、結疤等缺陷；組織均勻，中心和表面晶粒度級差小于3級，可以作為620-650℃超超臨界鍋爐管的管坯進行后續加工。從前述中可以理解，盡管為了示例性說明的目的描述了本發明的具體實施方案，但是在不偏離本發明的精神和范圍的條件下，本領域所述技術人員可以作出各種變形或改進。這些變形或修改都應落入本申請所附權利要求的范圍。當前第1頁12