一種鍋爐管用馬氏體不鏽鋼P91冶煉方法與流程

2023-04-29 17:51:41

本發明屬於冶煉技術領域，主要涉及一種鍋爐管用馬氏體不鏽鋼P91冶煉方法。

背景技術：

P91是常用的亞臨界、超臨界高壓鍋爐管管壁用鋼，常採用EAF+LF+VD+LF的冶煉方法，這種冶煉方法LF精煉過程中需採用微碳鉻鐵調整鉻，防止碳高，較高碳鉻鐵相比成本高，同時在精煉爐精煉過程中大批調入合金6-8噸，LF爐冶煉時間在5小時以上，不能滿足連鑄生產需要。

技術實現要素：

本發明的目的是根據現有技術的不足之處提供一種生產出來的P91夾雜物含量低、δ鐵素體含量低的鍋爐管用馬氏體不鏽鋼P91冶煉方法。

本發明的技術方案是這樣的：一種鍋爐管用馬氏體不鏽鋼P91冶煉方法，採用電弧爐/中頻感應爐+氬氧精煉爐+精煉爐+真空脫氣+精煉爐+連鑄的工藝流程；冶煉鍋爐管馬氏體不鏽鋼成分按質量百分比為：C=0.08～0.12%，Si=0.30~0.50%，Mn=0.30~0.60%，P≤0.015%，S≤0.010%，Ni≤0.40%，Cr=8.5%~9.5%，Mo=0.90~1.10%，V≤0.18~0.30%，Cu≤0.30%，N=0.03~0.07%，Nb=0.05~0.10%，Al≤0.020%,[As]≤0.015%、[Sn]≤0.010%、[Pb]≤0.010%、[Sb]≤0.010%、[Bi]≤0.010%，其餘為Fe和少量其它元素；

電弧爐選用五害元素低的優質廢鋼、生鐵、海綿鐵冶煉低磷、低五害元素含量的初煉鋼水，原材料五害要求[As]≤0.012%、[Sn]≤0.009%、[Pb]≤0.009%、[Sb]≤0.009%、[Bi]≤0.009%；電弧爐出鋼P≤0.003%，Ni≤0.40%，Cu≤0.25%，As]≤0.012%、[Sn]≤0.009%、[Pb]≤0.009%、[Sb]≤0.009%、[Bi]≤0.009%，出鋼過程中鋼包內用鋁塊、高錳進行沉澱脫氧。

中頻爐熔化高碳鉻鐵和鉬鐵，與電爐出鋼的鋼水進行勾兌後，兌入氬氧精煉爐進行精煉，C、合金成分滿足要求出鋼進入精煉爐微調成分，後轉入VD真空脫氣，再返回精煉爐調整氮。

冶煉鍋爐管用馬氏體不鏽鋼成分按質量百分比為：C：0.08～0.12%；P≤0.012%；S≤0.005%；Ni：0.10～0.25%；Cr：8.50～9.00%；Mo：0.90～1.00%；V：0.20～0.25%；Mn：0.40～0.60%；Cu：≤0.20%；N：0.04～0.06%；Nb：0.06～0.10%； [As]≤0.012%、[Sn]≤0.010%、[Pb]≤0.010%、[Sb]≤0.005%、[Bi]≤0.010%，[Pb]+[Sb]+[Bi]+[As]+[Sn]≤0.035%。

一種鍋爐管用馬氏體不鏽鋼P91冶煉方法，冶煉工藝步驟如下：

步驟一：電弧爐初煉：爐料由專用廢鋼、五害低的生鐵、海綿鐵組成，不允許配入雜亂廢鋼，為保證性能要求，配料應保證熔清As≤0.012%、Sn≤0.010%、Pb≤0.010%、Sb≤0.005%、Bi≤0.010%；電弧爐出鋼條件：終點[P]≤0.003%，出鋼溫度≥1640℃，出鋼過程中包內加入鋁塊、高碳錳鐵進行沉澱脫氧；

步驟二：中頻料由高碳鉻鐵、鉬鐵、P91料頭組成，總鋼水量不超過10噸，採用自動上料系統加入高碳鉻鐵和鉬鐵，料頭由天車吊起，加放在高碳鉻鐵和鉬鐵最上部，中頻爐爐料熔清後，溫度≥1590℃，取樣，出鋼前加Ca-Si粉對爐渣進行脫氧，溫度≥1640℃與電弧爐配合出鋼；

步驟三：兌鋼前氬氧精煉爐內溫度應≥900℃，爐內提前加入塊狀增碳劑，將鋼包中的鋼液兌入氬氧精煉爐中，兌鋼後攪拌測溫，使用自動吹煉模式；吹煉過程中根據需要補加石灰及必要的合金，C≤0.05%、Si≤0.25%、P≤0.012%、S≤0.005%、Cr7.50-7.90%、Mn0.30-0.40%、Mo 0.90-1.00%，溫度≥1550℃出鋼後轉往精煉爐精煉；

步驟四：LF爐採用矽鐵粉或矽鈣粉進行脫氧，渣白後、溫度≥1560℃取樣，VD前精調Nb、Ni、V、Mo的含量，溫度≥1610℃吊包進入真空罐脫氣；

步驟五：VD真空脫氣，破空後控制[H]≤1.5ppm，取樣分析，之後立即吊回精煉爐；

步驟六：返回LF爐後送電化渣，一次性按目標值0.050-0.055%加入氮化鉻鐵合金加熱脫氧取樣、取氣體樣確保取樣分析N含量0.045-0.055%之間；調整氮含量，氮化合金加完後氬氣小流量攪拌，取樣合適後，溫度1580-1595℃,餵入鈣線，弱攪拌吊往連鑄平臺；

步驟七：上鋼測溫，轉至中包上方套長水口開澆，拉速按照中包溫度控制在0.16-0.24m/min之間。

本發明的技術方案產生的積極效果如下：各工序緊密銜接，冶煉時間都控制在規定時間以內，提高了生產效率，降低了冶煉電耗，有利於連鑄的生產組織；（2）IF熔化P91料頭、高碳鉻鐵和鉬鐵，提高合金熔化效率，節約AOD時間；（3）利用AOD去碳保鉻的特點，使用高碳Cr鐵代替低碳Cr鐵降低了成本；（4）LF爐用於成分微調，時間短、電耗低，降低鋼包內襯消耗。

具體實施方式

一種鍋爐管用馬氏體不鏽鋼P91冶煉方法，採用電爐冶煉初煉鋼水，工藝流程為：電弧爐(EAF)/中頻感應爐（IF）+氬氧精煉爐（AOD）+LF精煉爐+真空脫氣（VD）+LF+連鑄（CC）+出坯退火。

冶煉工藝過程如下：

步驟一：電弧爐冶煉：電爐配入專用廢鋼60%、低五害生鐵30%，低五害海綿鐵10%送電前爐底內提前加入約1t增碳劑和1噸石灰，電爐熔清後取樣檢測As≤0.012%、Sn≤0.010%、Pb≤0.010%、Sb≤0.005%、Bi≤0.010%，電弧爐出鋼條件：終點[P]≤0.003%，出鋼溫度≥1640℃；

步驟二：中頻料由高碳鉻鐵7-8噸、鉬鐵0.5-0.8噸、P91料頭1-2噸組成，配入前認真核對P含量，確保熔清後P符合要求，總鋼水量不超過10噸，採用自動上料系統加入高碳鉻鐵和鉬鐵，料頭由天車吊起，加放在高碳鉻鐵和鉬鐵最上部，送電，中頻爐爐料熔清後，溫度≥1590℃取樣，出鋼前加Ca-Si粉對爐渣進行脫氧，溫度≥1640℃，滿足出鋼條件後與電弧爐配合出鋼；

步驟三：兌鋼前AOD爐內溫度應≥900℃，爐內提前加入塊狀增碳劑≥400kg，專人指揮天車將鋼包中的鋼液兌入AOD中，兌鋼後攪拌1～2分鐘測溫，使用氬氣進入自動吹煉模式；吹煉過程中根據需要補加石灰及必要的合金，C≤0.05%、Si≤0.25%、P≤0.012%、S≤0.005%、Cr7.50-7.90%、Mn0.30-0.40%、Mo 0.90-1.00%，溫度≥1550℃出鋼後轉往LF爐精煉；

步驟四：LF爐採用矽鐵粉或矽鈣粉2～6kg/t進行脫氧，渣白後、溫度≥1560℃取樣，VD前精調Nb、Ni、V、Mo符合成品要求，溫度≥1610℃吊包進入真空罐脫氣；

步驟五：在真空度≤0.7mbar下保持時間≥20分鐘，破空後控制[H]≤1.5ppm，取樣分析，之後立即吊回LF爐；

步驟六：返回LF爐一次性加入氮化合金按目標值0.05%調整氮含量，氮化合金加完後氬氣小流量攪拌，取樣合適後，溫度1580-1595℃，按照0.2-0.7m/t餵入鈣線，弱攪拌≥10min吊往連鑄平臺；

步驟七：上鋼測溫，轉至中包上方套長水口開澆，拉速按照中包溫度控制在0.16-0.24m/min之間。

按照上述步驟進行了五組冶煉，五組冶煉的化學成分表如下：

表1 5組冶煉的化學成分