專利名稱：T91耐熱鋼管坯的精煉方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煉鋼技術(shù)，具體涉及一種T91耐熱鋼管坯的精煉方法。
背景技術(shù)：
T91鋼以其優(yōu)良的綜合性能成為鐵素體耐熱鋼的代表鋼種，主要用于亞臨界、超臨界、超(超)臨界電站鍋爐過熱器、再熱器鋼管以及高溫機(jī)箱和主蒸汽管道，是當(dāng)今世界超臨界、超(超)臨界發(fā)電廠鍋爐管用鋼使用最為廣泛的鋼種。由于T91鋼種本身的特點，使得T91管坯的冶煉工藝控制難度加大。1)T91屬于低碳高合金鋼，其合金元素種類多，合金含量也高達(dá)10%左右，除5個常規(guī)元素外還有Cr、Mo、Nb、V。2)潔凈度要求高
對五害元素及殘余元素要求嚴(yán)格，As彡0. 015%, Sn彡0. 015%, Sb彡0. 010%, Pb 彡 0. 008%, Bi 彡 0. 010%, Cu 彡 0. 20%, Ti 彡 0. 010%, Zr 彡 0. 010%。氧含量要求
< 0.0040%，非金屬夾雜物級別要求AS 1. 5級，B < 2. 5級， C彡2. 0級，D彡2. 0級，DS彡2. 0級。但T91鋼碳含量很低，C=O. 08% 0. 12%，采用EBT冶煉必須超低碳出鋼，所以初始氧含量較高，脫氧產(chǎn)物也較多，而對主要的脫氧元素鋁要求Al ( 0.015%，冶煉時脫氧和夾雜物的去除難度極大。3)對氮含量有要求([N] =0. 030% 0. 070%)。T91鋼管主要就是通過限制C含量的上下限，添加微量的N及微量的強(qiáng)碳氮化合物形成元素V和Nb，用彌散分布的MX型V/Nb碳氮化合物的析出作為主要的強(qiáng)化效果。目前煉鋼過程中鋼水中各元素成分的優(yōu)化設(shè)計不合理，煉鋼過程中，脫氧工藝及造渣制度不合理常導(dǎo)致氧含量或夾雜物含量超標(biāo)、管坯表面存在裂紋等內(nèi)在質(zhì)量問題或表面缺陷，造成T91管坯的廢品率很高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種T91耐熱鋼管坯的精煉方法，目的是為了提高模注工藝生產(chǎn)的 T91耐熱鋼管坯的潔凈度，降低氧含量及非金屬夾雜物含量，使T91管坯的H ^ 2. OX ΙΟ"6, 氧含量0S 0. 0040%,非金屬夾雜物(粗系/細(xì)系)級別達(dá)到A類< 1. 5級，B類< 2. 5級，C 類< 2. 0級，D類< 2. 0級，DS類< 2級，管坯表面無裂紋等表面缺陷，從而提高T91耐熱鋼管坯的產(chǎn)品質(zhì)量。本發(fā)明中EBT為偏心爐底出鋼電弧爐；LF為鋼包精煉爐；VD為真空脫氣精煉爐。本發(fā)明依次由EBT冶煉工藝步驟、LF鋼包精煉工藝步驟、VD真空脫氣工藝步驟、模鑄工藝步驟組成，其特征是原料采用鐵水和優(yōu)質(zhì)廢鋼，其鐵水比> 70%，嚴(yán)格控制S、P及其它有害元素的含量，原輔材料、合金進(jìn)行充分烘烤，保證鋼水的純凈度。T91的[C]含量要求較低，EBT出鋼時氧化渣不僅含氧量高，且氧化產(chǎn)物較多，若電爐氧化渣進(jìn)入鋼液，會在后續(xù)的精煉過程增加鋼液氧含量及夾雜物總量。本方案中采用增大鋼鐵料裝入量的辦法來避免EBT氧化渣進(jìn)入鋼包。如果有下渣情況，進(jìn)入LF工位前去除
氧化渣?？刂艵BT出鋼時0. 03%彡[C]彡0. 08%,0彡[P]彡0. 008%,出鋼溫度T=1660 1680 O。由于Τ91為低碳高合金鋼，采用EBT冶煉必須超低碳出鋼，所以初始氧含量較高， 脫氧產(chǎn)物也較多，而對主要的脫氧元素鋁嚴(yán)格限制在0. 015%以內(nèi)，所以脫氧和夾雜物的去除難度極大。本發(fā)明中，LF精煉過程采用高堿度、高Al2O3含量渣系，控制熔渣堿度R( Ca0/Si02) =4. 0 6. 0，精煉渣中Al2O3含量為12% 25%。具體脫氧造渣工藝為
鋼包在線加入SiMn 150 350kg、石灰300 600kg、合成· 150 350kg、SiAlBa 200 400kg ；進(jìn)LF工序在線喂Al線100 300m ；LF精煉過程采用石灰、合成渣進(jìn)行調(diào)渣， 并分批加入硅鈣粉及鋁粉渣面脫氧。VD精煉工序進(jìn)行鋼水鈣處理，采用喂入硅鈣線。VD保證真空處理時間20 25分鐘，保證破空后[H] ^ 2. OX 10_4%。VD破空后軟攪拌時間>20分鐘。LF精煉全程用氬氣；VD全程使用氮氣，破空后根據(jù)鋼水[N]含量控制氮氣或氬氣軟攪拌流量，保證VD出站[N]=0. 030% 0. 060%。采用氬氣保護(hù)澆注，同時控制好澆注溫度、澆注速度。采用本發(fā)明的精煉方法，可以使管坯中的氧含量降低到0.0040%以下，平均氧含量0. 0033%,同時夾雜物檢驗合格率為100%，夾雜物(粗系/細(xì)系)級別A類< 1. 5級，B類彡2. 5級，C類彡2. 0級，D類彡2. 0級，DS類彡2級。
具體實施例方式
實施例
11:10，EBT電爐裝料。廢鋼5. 6噸，鐵水58. 4噸。11:25,吹氧熔化，造泡沫渣，降碳去磷。11:53，熔清時鋼液溫度 1642°C，熔清化學(xué)成分:C=0. 57%，Si=O. 01%, Mn=O. 07%, P=O. 012%, S=O. 020%。12:05，電爐出鋼，鋼水溫度1680°C，化學(xué)成分C=0. 04%, Si=O. 01%, Mn=O. 02%, P=O. 008%, S=O. 016%。鋼包在線加入 SiMn200kg、石灰 400kg、合成S 400kg、Si-Al_Ba300kg、 釩鐵230kg、鈮鐵90kg、微鉻2000kg ；電爐出鋼后加微鉻1000kg。中頻爐熔化合金倒入鋼包。中頻爐熔化微鉻6000kg、鉬鐵IOOOkg ；中頻爐出鋼溫度 1700°C。12:15，進(jìn)1^工位，鋼水溫度15481。在線喂Al線100m。12:17，送電化 S。12:36，取樣分析鋼水成分:C=0. 044%, Si=O. 232%, Mn=O. 373%, P=O. 012%, S=O.006%, Ni=O. 060%, Cr=8. 439%, Cu=O. 010%, Al=O. 029%, Mo=O. 867% ；V=O. 204%, Nb=O. 081%, N=O. 013%。
12:39，調(diào)渣、調(diào)成分。石灰300kg、鉬鐵100kg、高鉻200kg、合成渣150kg、硅錳 50kg、鋁粉 100kg、釩鐵 10kg。12:53，取樣分析鋼水成分:C=0. 076%, Si=O. 245%, Mn=O. 458%, P=O. 013%, S=O. 003%, Ni=O. 060%, Cr=8. 690%, Cu=O. 010%, Al=O. 017%, Mo=O. 970% ；V=O. 204%。12:56，調(diào)渣。石灰 300kg、合成渣 300kg、鋁粉 100kg。13:08，取樣分析鋼水成分:C=0. 077%, Si=O. 238%, Mn=O. 458%, P=O. 013%, S=O. 003%, Ni=O. 060%, Cr=8. 722%, Cu=O. 010%, Al=O. 015%, Mo=O. 965% ；V=O. 202%。13:20，LF 出站，鋼水溫度16800C0鋼水成分:C=0.089%, Si=O. 249%, Mn=O. 466%, P=O. 013%, S=O. 002%, Ni=O. 060%, Cr=8. 600%, Cu=O. 010%, Al=O. 006%, Mo=O. 965% ；V=O. 208%, Nb=O. 081%, N=O. 038%。13 :23，進(jìn)VD工位，溫度1677°C。喂硅鈣線100m。13:26，開始抽真空。13 :46，破空，溫度 1600°C，H=1.0X10_4%。13:49，進(jìn)行氮氣軟攪拌。14 :09，停止軟攪，鋼水溫度1577°C，N=O. 0304%。鋼包加入覆蓋劑出站。14 15，鋼水溫度1572°C。采用氬封保護(hù)澆注。成品管坯檢驗結(jié)果 管坯規(guī)格Φ 65mm?；瘜W(xué)成分:C=0.09%, Si=O. 25%, Mn=O. 47%, P=O. 013%, S=O. 002%, Ni=O. 06%, Cr=8. 61%, Mo=O. 97%, Nb=O. 08%, V=O. 21%,Al=O. 006%,
殘余元素:As=0. 0034%, Sn=O. 001%, Sb=O. 001%, Pb=O. 001%, Bi=O. 0005%, Cu=O. 01%, Ti=O. 010%, Zr=O. 005%。氣體及夾雜物含量[H] =1. 09 X 10_4%，
=0. 0032%, N=O. 037%,夾雜物級別(粗系 /細(xì)系)A類=0/0級，B類=0/1. 5級，C類=0/0級，D類=0/1級，DS類=0. 5級。
權(quán)利要求
1. 一種T91耐熱鋼管坯的精煉方法，由偏心爐底出鋼電弧爐冶煉工藝步驟+鋼包精煉爐鋼包精煉工藝步驟+真空脫氣工藝步驟+模鑄工藝步驟組成，其特征是偏心爐底出鋼電弧爐冶煉工藝步驟中的原料為鐵水和優(yōu)質(zhì)廢鋼，其鐵水比> 70%，出鋼時 0. 03%彡[C]彡0. 08%,0彡[P]彡0. 008%,出鋼溫度T=1660 1680°C ；鋼包精煉爐精煉工藝過程中的熔渣堿度R即Ca0/Si02=4. 0 6. 0，鋼包精煉爐精煉全程用氬氣，精煉渣中 Al2O3含量為12% 25% ；鋼包在線加入SiMn 150 :350kg、石灰300 600kg、合成· 150 350kg、SiAlBa 200 400kg ；真空脫氣精煉爐鈣處理、脫氣、補氮和軟吹處理，真空脫氣精煉爐精煉過程采用喂硅鈣線進(jìn)行鋼水的鈣處理，喂入量為100 200m ；真空脫氣精煉爐的真空處理時間為20 25分鐘，破空后H ^ 2. OX 10_4% ；真空脫氣精煉爐破空后軟攪拌時間> 20分鐘，真空脫氣精煉爐精煉全程使用氮氣，真空脫氣精煉爐出站N含量=0. 030% 0. 060%。
全文摘要
一種T91耐熱鋼管坯的精煉方法，電爐出鋼嚴(yán)格控制終點成分、溫度及下渣量，LF爐精煉過程采用高堿度、高Al2O3含量渣系，控制熔渣堿度R(CaO/SiO2)=4.0～6.0，精煉渣中Al2O3含量為12%～25%左右；控制精煉全過程鋼包底吹氬氣、氮氣強(qiáng)度；保證VD爐的脫氣效果；穩(wěn)定控制VD出站氮含量；控制好VD爐精煉過程硅鈣線喂入的時機(jī)及數(shù)量，模注優(yōu)化澆注溫度、澆注速度。本精煉方法有效提高了T91鍋爐管耐熱鋼的潔凈度及表面質(zhì)量，使T91管坯的氧含量降低到0.0040%以下，平均氧含量達(dá)0.0033%，同時夾雜物檢驗合格率為100%，夾雜物(粗系/細(xì)系)級別分別為A類≤1.5級，B類≤2.5級，C類≤2.0級，D類≤2.0級，DS類≤2級。
文檔編號C21C7/00GK102230121SQ20111016351
公開日2011年11月2日 申請日期2011年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月17日
發(fā)明者劉鵬, 潘小娟 申請人:山西太鋼不銹鋼股份有限公司