T91耐熱鋼水平連鑄凝固過程模擬及微觀組織研究.pdf

1、T91(9Cr-1Mo-V-Nb-N)鋼作為9-12％Cr鐵素體/馬氏體耐熱鋼的代表性鋼種，因其優(yōu)異的高溫性能，被廣泛用于超臨界火力發(fā)電站的鍋爐管道上。目前，T91無縫鋼管生產(chǎn)所使用的管坯主要是軋制圓管坯和連鑄圓管坯。相比于軋制坯，連鑄坯雖然制備工藝簡單，但是鑄坯質(zhì)量差，導(dǎo)致軋管成材率低。由于鑄坯的質(zhì)量與連鑄凝固過程密切相關(guān)，因此研究鋼的凝固過程和微觀組織對改善鑄坯質(zhì)量、提高軋管成材率具有重要的現(xiàn)實意義。本文結(jié)合數(shù)值計算與實驗，研究了T

2、91鋼水平連鑄凝固過程傳熱行為及相平衡組織演變規(guī)律，獲得了以下研究結(jié)果:
　　 (1)利用COMSOL Multiphysics多物理場耦合分析軟件模擬發(fā)現(xiàn):由于結(jié)晶器材料導(dǎo)熱性能和冷卻效果不一樣，使得通過結(jié)晶器銅套的熱流密度大于石墨套，在銅套與石墨套兩級交界處出現(xiàn)回溫現(xiàn)象，使鑄坯表面溫度升高約100℃。在鋼液過熱度一定時，拉坯速度由2.1m/min增至3.3m/min，鑄坯表面溫度升高100℃，但鑄坯表面回溫降低20℃，使內(nèi)裂

3、紋形成的趨勢減少;拉坯速度一定，鋼液過熱度由30℃增加到45℃，鑄坯表面溫度僅升高約20℃，影響效果不如拉速那么顯著。
　　 (2)借助Thermo-Calc熱力學(xué)計算軟件研究了T91鋼平衡凝固過程中析出相隨溫度的變化規(guī)律，結(jié)果表明:T91鋼中主要平衡析出相有MX碳氮化合物、M23C6碳化物和Z相，MX和M23C6的開始平衡析出溫度分別為1264℃和866℃。隨著溫度的降低，Z相從770℃開始會逐漸取代MX析出，使得T91鋼在使

4、用溫度范圍內(nèi)的平衡相組成為α-Fe、M23C6和Z相。
　　 (3)經(jīng)過熱處理后的樣品實測α-Fe→γ-Fe相變溫度Ac1與磁性轉(zhuǎn)變溫度分別為856℃和749℃，其中Ac1與熱力學(xué)計算的相平衡轉(zhuǎn)變溫度Ae1(=820℃)吻合較好;冷卻過程中在400℃左右可清晰地觀察到馬氏體相變。微觀結(jié)構(gòu)分析表明T91鋼基體組織為體心立方結(jié)構(gòu)的回火馬氏體，在原奧氏體晶界和板條界析出尺寸較大的棒狀M23C6，在晶粒內(nèi)部析出尺寸較小的MX，沒有觀察到