[發明專利]一種低硅低錳超純轉子鋼冶煉工藝方法

無效

• 申請號: 201010611912.4
• 申請日: 2010-12-29
• 公開（公告）號: CN102011059A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發明（設計）人: 文光華;唐萍;祝明妹;盧葉;李嬌
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: C22C38/46
• 分類號: C22C38/46;C22C33/04;C21C7/04
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 李曉兵

技術領域

本發明屬于煉鋼工藝技術領域，尤其屬于一種超純轉子鋼的冶煉工藝方法。

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背景技術

隨著電力工業的發展，汽輪機發電機組不斷向高參數、大容量發展，對原子能電站發電機組的設計、制造和運行的可靠性提出了更高的要求，因此利用先進的冶煉裝備和生產工藝獲得冶金性能良好的優質轉子鋼是非常必要的。

超純低壓轉子代表的鋼種為30Cr2Ni4MoV，該鋼種屬于亞共析鋼類的中合金結構鋼，是優質的調質高強度結構鋼。資料表明，此鋼含氫量較高時，冷卻過程中相變會引起較嚴重的內應力(主要是組織應力)，在鍛件中的富氫部分極容易產生白點，導致較嚴重的縱裂傾向，因此，需將鋼中[H]控制在1.5ppm以下。此外，30Cr2Ni4MoV超純鋼中，P、As、Sn、Sb等雜質元素將會導致鋼的回火脆化，S會導致韌性降低，Si、Mn等合金元素會助長脆化，因此必須將這些元素含量盡可能地降到極低值。這樣，才能夠保證在高溫下使用的低壓轉子材料不產生脆化，從而滿足電力工業上的需要。現有技術中，超純低壓轉子鋼的冶煉方法，已經不能滿足汽輪機發電機組的優質轉子鋼的需要。

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發明內容

本發明針對現有技術的超純低壓轉子鋼的冶煉方法，已經不能滿足汽輪機發電機組的優質轉子鋼需要的不足，其目的是提供一種超純低壓轉子鋼的冶煉工藝方法，利用該工藝冶煉的轉子鋼純凈度高，有害元素含量低，得到的轉子鋼質量優良。

為達上述目的，本發明采用如下冶煉工藝技術方案：（1）選擇原料，控制原料中雜質元素的含量使其滿足性能要求；（2）堿性電弧爐冶煉，采用高效脫磷渣脫磷，同時脫氣和去夾雜，嚴格控制出鋼鋼水各成分到目標范圍之內；（3）LF爐精煉，采用高效脫硫渣作為還原精煉渣，在鋼包爐內進行脫氧、脫硫、合金化、夾雜物改性和去除夾雜，并調整鋼水溫度、成分到目標范圍之內；LF爐(LADLE?FURNACE)，即鋼包精煉爐，是鋼鐵生產中主要的爐外精煉設備，它的主要任務是：?①脫硫，?②溫度調節，③精確的成分微調，?④改善鋼水純凈度，?⑤造渣。（4）VD爐精煉，利用高真空進行深脫硫、脫氣（脫氫）和去夾雜處理；（5）澆注，采用真空保護澆注。

電爐煉鋼原材料選用優質廢鋼，且控制原料中Cu≤0.15%，As≤0.02%，Sn≤0.0015%，Sb≤0.0015%。

電爐冶煉時，采用高效脫磷精煉渣脫磷，其化學化學組分和重量含量為：FeO：17～20?wt%，CaO：50～59?wt%，SiO₂：19～20?wt%，CaF2：0.5～1.5?wt%，Al2O3：3～7?wt%，MgO：6～8?wt%，R（CaO/SiO2二元堿度）：2.5～3.5。出鋼時嚴格控制電爐下渣，采用留鋼操作，出鋼鋼水[P]＜0.002%。

電爐粗煉鋼水要求脫碳量⊿C≥0.50%，保證在冶煉過程中有大量的CO氣體生成，既能作為鋼中有害氣體（氫、氮）和夾雜排除的載體，又可引起熔池內鋼液的沸騰，使熔池獲得足夠的動力學條件，促進鋼渣界面反應（脫磷）的進行，達到深脫磷、脫氣的冶煉要求。

LF爐精煉時，采用高效脫硫還原精煉渣，其化學化學組分和重量含量為：CaO：60～70?wt%，CaF₂：12～20?wt%，SiO₂＜6?wt%，Al₂O₃：2～4?wt%，MgO：6～10?wt%，(MnO+FeO)＜1.?0?wt%，保證鋼水出鋼[S]≤0.003%。

還原精煉還原劑采用碳粉、鋁粒和電石粉復合脫氧劑，其加入量為2.5～3.5kg/t，碳粉、鋁粒和電石粉的混合重量比例為6~9：0.8~1.4：0.8~1.4，較佳比例為8：1：1。

VD爐精煉時真空度為1~5?Torr(托)，處理時間10~30min，20min比較適宜，吹氬流量100～300?Nl.min-1，200?Nl.min-1為最佳。VD爐，鋼液真空脫氣系統，是近幾年來我國逐步發展起來的一種鋼液處理系統，它的作用是使鋼水脫氮?(N)、脫氫?(H)、脫氧?(O)，并對鋼水進行攪拌，提高鋼水的純凈度，滿足連鑄及后道工序對鋼水質量的嚴格要求，從而提高產品質量。最終將鋼水純凈度控制在[Si]<0.05%，[Mn]<0.05%，[P]<0.005%，[S]＜0.002%，Al<0.01%，[H]＜1.5ppm，T[O]＜30ppm，[N]<70PPm，As<0.02%，Sn<0.0015%，Sb<0.0015%，Cu<0.15%.