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超低碳馬氏體不銹鋼冶煉工藝的改進和優化

2015-7-6 9:28:41      點擊：
超低碳馬氏體不銹鋼（06Cr13Ni46Mo和06Cr16Ni46Mo）是水輪機重要部件上冠、下環、葉片和導葉通常選用的重要材料。該系列不銹鋼材料在冶煉技術上難度大，而且對產品的質量要求較高，特別是在制造三峽水電機組時，國內三大水電設備制造公司，通過引進國內外水電制造技術和標準，制定了國內水電設備關鍵部件的三峽標準（該標準所涉及的材料方面的要求代表國內該行業最高水平），鋼水成分要求為：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。

    國內外生產廠家為制造出優質不銹鋼鑄件，主要采用電弧爐＋精煉（AOD、VOD、LF等)的方式進行生產，其中采用AOD冶煉不銹鋼，已經成為不銹鋼精煉的主導技術。目前，國內外廠家在生產該系列不銹鋼材料時，在生產和后續加工過程中較易產生裂紋，在使用過程中偶爾也會出現裂紋。因此，要想提高該系列材料鑄件的質量，就必須通過提高冶煉鋼水內在質量來提升鑄件整體性能。

    東方電氣集團的技術人員針對公司不銹鋼冶煉原有工藝存在脫碳時間長、耗氧量大、熔池溫度高、高溫停留時間長等問題，通過工藝改進和AOD精煉爐使用，提高了鋼液質量。

    眾所周知，吹氧脫碳的關鍵在于控制鋼液中的氧與碳、鉻、硅、錳等元素的反應。依據鋼冶金原理、結合AOD的投入使用，技術人員對原不銹鋼冶煉的主要工藝參數進行了改進和優化。

    AOD法是利用氬、氧氣體對鋼液進行吹煉，以混合氣體的形式從爐底側面向熔池吹入。在吹煉過程中，由于CO分壓被氬氣稀釋而降低，這樣就大大有利于冶煉不銹鋼時的脫碳保鉻。在AOD精煉的還原階段，由于加入硅鐵和石灰石爐渣脫氧，同時又有氬氣的激烈攪拌，因此鋼液可以深度脫硫；AOD精煉期氬氣的激烈攪拌可促使鋼液中的氧化物分離、上浮，鋼水的清潔度提高，因此鋼液中的夾雜物含量少，幾乎不存在大顆粒夾雜，夾雜物的主要形態也由電爐法的錳硅酸鹽變為鈣硅酸鹽。

    此外，AOD法還可以在吹煉過程中脫除鋼中的鉛。有研究表明，不銹鋼中含有一定的鉛會影響其熱加工性能，而經過AOD吹煉，成品鋼中的ω（Pb）≤10×10-6以下，完全不會影響鋼的性能。

    通過工藝改進和AOD的使用，獲得了高質量的鋼水，采用Si-Ca、Si-Fe等復合脫氧，鋼水ω（O）降至80×10-6；選用活性石灰強化脫硫，使ω（S）降至0.015%以下，大幅度提高了鋼水清潔度，滿足了熔煉成分及各項理化指標的要求；鋼水中有害氣體成分和球狀氧化物夾雜（球狀氧化物評級不超過2.0）的含量大大降低；鋼水純凈度的提高，增強了鑄件基體抗裂紋的能力。