馬氏體耐熱鋼大型管坯加熱工藝模擬

趙 欣， 陳正宗， 趙海平

(1. 鋼鐵研究總院有限公司 特殊鋼研究院， 北京 100081；2. 寶武特種冶金有限公司, 上海 200940)

G115鋼是我國歷時十余年自主研發、目前可工程用于630 ℃超超臨界火電機組集箱和主蒸汽管道的唯一馬氏體耐熱鋼[1-2]。G115大口徑厚壁鋼管是通過熱擠壓方法進行生產的。管坯加熱制度是決定G115鋼熱擠壓質量和生產成本非常重要的因素，其加熱目的是進一步消除微偏析，獲得成分均勻的奧氏體組織，利于降低熱變形抗力和變形缺陷，為熱擠壓工序提供尺寸精確、組織均勻的管坯。研究表明，合理的加熱溫度和保溫時間可提高G115鋼管坯室溫沖擊性能，這與高溫下材料中的合金元素充分溶解密切相關[2]。Li等[3]研究了9Cr-3W-3Co-V-Nb鋼中BN在加熱工藝中的溶解行為，通過改善加熱工藝加速了BN的溶解，為提高基體固溶度提供了依據。G115鋼中含有W等多種合金元素，錠型擴大存在偏析傾向，同時添加B元素，可能含有低熔點共晶相，進而影響鋼錠的冶金質量和熱變形行為，甚至產生鋼管內外表面裂紋等變形缺陷[4]。同時，加熱工藝不合理，會導致鋼錠組織過熱甚至過燒，增加生產能耗和成本等[5]。有限元模擬優化熱加工工藝已經廣泛應用，如鋼錠的凝固、鑄件熱處理、鍛前加熱及鍛造等生產領域。趙欣等[6]通過有限元模擬對馬氏體耐熱鋼大型中空鑄件熱處理加熱過程進行了模擬優化，為獲得高質量馬氏體鋼大型鑄件提供了重要支撐。王忠科等[7]、賈榮利等[8]通過有限元模擬對大型鋼錠鍛前加熱進行了工藝優化，并在實際生產中得到了認可和應用。……