超低碳馬氏體不銹鋼冶煉工藝的改進和優化

  超(chao)低碳馬氏體不銹(xiu)鋼(06Cr13Ni46Mo和06Cr16Ni46Mo)是水輪機重要(yao)部(bu)件上(shang)冠、下環、葉(xie)片(pian)和導葉(xie)通常選用的重要(yao)材(cai)(cai)料。該系列(lie)不銹(xiu)鋼材(cai)(cai)料在冶煉技術(shu)上(shang)難(nan)度大,而(er)且對產品的質量(liang)要(yao)求較(jiao)高,特別是在制造三(san)(san)(san)峽水電(dian)機組時,國(guo)內(nei)(nei)(nei)三(san)(san)(san)大水電(dian)設備(bei)(bei)制造公司,通過引(yin)進國(guo)內(nei)(nei)(nei)外(wai)水電(dian)制造技術(shu)和標(biao)準,制定了國(guo)內(nei)(nei)(nei)水電(dian)設備(bei)(bei)關鍵部(bu)件的三(san)(san)(san)峽標(biao)準(該標(biao)準所(suo)涉及的材(cai)(cai)料方面(mian)的要(yao)求代表國(guo)內(nei)(nei)(nei)該行業(ye)最高水平),鋼水成(cheng)分要(yao)求為:ω(C)≤0.05%、ω(P)≤0.028%、ω(S)≤0.015%、ω(Si)≤1.00%、ω(Mn)≤1.00%、ω(Cr)≥12.45%、ω(Ni)=3.5~4.5%、ω(Mo)=0.40~1.00%、ω(O)≤80×10-6、ω(N)≤150×10-6、ω(H)≤3×10-6。

  國(guo)(guo)內外生(sheng)(sheng)產(chan)廠家為制造出(chu)優質不銹鋼(gang)鑄件,主(zhu)要(yao)采用電(dian)弧(hu)爐+精(jing)煉(lian)(AOD、VOD、LF等)的(de)方(fang)式進行生(sheng)(sheng)產(chan),其中(zhong)采用AOD冶煉(lian)不銹鋼(gang),已經(jing)成為不銹鋼(gang)精(jing)煉(lian)的(de)主(zhu)導技術。目前,國(guo)(guo)內外廠家在生(sheng)(sheng)產(chan)該(gai)系列不銹鋼(gang)材料時(shi),在生(sheng)(sheng)產(chan)和后(hou)續加工過程(cheng)中(zhong)較易產(chan)生(sheng)(sheng)裂紋,在使用過程(cheng)中(zhong)偶爾也會出(chu)現裂紋。因此(ci),要(yao)想提(ti)高該(gai)系列材料鑄件的(de)質量,就必須通過提(ti)高冶煉(lian)鋼(gang)水內在質量來提(ti)升鑄件整體性能。

  技術人員(yuan)針對不銹鋼冶煉原有(you)工藝存在脫碳時(shi)間長(chang)、耗氧量(liang)大、熔(rong)池溫度高、高溫停留時(shi)間長(chang)等(deng)問(wen)題,通過工藝改進和(he)AOD精煉爐使用,提高了鋼液質量(liang)。

  眾所周知,吹氧(yang)(yang)脫碳的(de)關鍵在于控(kong)制鋼液中的(de)氧(yang)(yang)與碳、鉻、硅、錳(meng)等元素的(de)反應(ying)。依據鋼冶(ye)金原理、結合AOD的(de)投入使用,技(ji)術(shu)人員對原不銹(xiu)鋼冶(ye)煉的(de)主(zhu)要工藝參數進行了改(gai)進和優化(hua)。

  AOD法(fa)是利用(yong)氬(ya)(ya)、氧(yang)氣(qi)(qi)(qi)體對鋼液(ye)進行吹(chui)煉(lian),以(yi)混合氣(qi)(qi)(qi)體的(de)(de)形(xing)式從爐(lu)底(di)側面向(xiang)熔池吹(chui)入(ru)。在吹(chui)煉(lian)過程中,由(you)(you)于CO分(fen)壓被(bei)氬(ya)(ya)氣(qi)(qi)(qi)稀釋而降低,這(zhe)樣就大(da)大(da)有(you)利于冶煉(lian)不(bu)銹鋼時的(de)(de)脫(tuo)碳保鉻。在AOD精煉(lian)的(de)(de)還(huan)原階(jie)段,由(you)(you)于加入(ru)硅鐵和石(shi)灰(hui)石(shi)爐(lu)渣脫(tuo)氧(yang),同時又有(you)氬(ya)(ya)氣(qi)(qi)(qi)的(de)(de)激烈攪拌(ban),因此鋼液(ye)可以(yi)深(shen)度脫(tuo)硫;AOD精煉(lian)期氬(ya)(ya)氣(qi)(qi)(qi)的(de)(de)激烈攪拌(ban)可促使鋼液(ye)中的(de)(de)氧(yang)化(hua)物(wu)分(fen)離、上浮(fu),鋼水的(de)(de)清潔度提(ti)高,因此鋼液(ye)中的(de)(de)夾雜物(wu)含量(liang)少(shao),幾乎不(bu)存在大(da)顆粒夾雜,夾雜物(wu)的(de)(de)主要形(xing)態也(ye)由(you)(you)電爐(lu)法(fa)的(de)(de)錳硅酸鹽變為鈣硅酸鹽。

  此外,AOD法還(huan)可以(yi)在吹煉過程中(zhong)(zhong)脫除鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)鉛。有研究表明,不(bu)銹鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)含(han)有一定的(de)(de)鉛會影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)其(qi)熱加(jia)工性(xing)能(neng),而經過AOD吹煉,成品鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)ω(Pb)≤10×10-6以(yi)下,完全不(bu)會影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)鋼(gang)(gang)的(de)(de)性(xing)能(neng)。

  通過工藝(yi)改進和(he)AOD的(de)(de)使用(yong),獲得了高(gao)質(zhi)量(liang)的(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)水(shui),采用(yong)Si-Ca、Si-Fe等復合脫氧,鋼(gang)(gang)(gang)水(shui)ω(O)降至(zhi)80×10-6;選用(yong)活(huo)性石灰強化脫硫(liu),使ω(S)降至(zhi)0.015%以下,大幅(fu)度(du)提(ti)高(gao)了鋼(gang)(gang)(gang)水(shui)清潔度(du),滿足(zu)了熔煉(lian)成分(fen)及各(ge)項理(li)化指標的(de)(de)要求(qiu);鋼(gang)(gang)(gang)水(shui)中有害氣體(ti)成分(fen)和(he)球狀(zhuang)(zhuang)氧化物夾雜(球狀(zhuang)(zhuang)氧化物評級不超(chao)過2.0)的(de)(de)含量(liang)大大降低;鋼(gang)(gang)(gang)水(shui)純凈度(du)的(de)(de)提(ti)高(gao),增強了鑄件(jian)基體(ti)抗裂紋的(de)(de)能力。