临氢设备用耐热钢的留氧冶炼工艺研究

machin

临氢设备用耐热钢长期工作在高温、高压环境下，会出现回火脆性现象，这主要是由于耐热钢中含有的As、Sn、Sb、P等杂质元素熔点较低，在耐热钢回火处理时，它们会向奥氏体晶界偏聚，减弱了奥氏体晶界上原子间的结合力，降低了钢的晶界断裂强度。向钢中加入一定量的Cr可提高钢的淬透性、抗氧化性、耐气体腐蚀能力及蠕变强度。钢中一定量的Mo则能阻碍杂质元素在晶界上偏聚，防止析出Fe，从而有效抑制耐热钢的这种高温回火脆性。因此12Cr2Mo1V耐热锻用钢常被用于临氢设备的制造。但是12Cr2Mo1V锻用钢的钢液黏度较大，在真空浇铸时，被卷入钢液的中间包熔损耐材夹杂物上浮困难，不易去除，导致钢材性能不合格。

    上海重型机器厂、江苏沙钢集团等单位的研究人员研究了12Cr2Mo1V锻用钢的留氧冶炼工艺，分析了留氧操作对钢锭性能的影响，寻求最优留氧工艺参数，以减少真空浇铸时钢液卷入的夹杂物，满足产品质量要求。采用宝钢、沙钢产的生铁，生铁配入量不低于35%，本钢种返回料用量不大于40%，其余为船用钢板剪切料。确保熔清时As、Sn、Sb满足内控要求。炉后除加Mo合金化外，不补加任何合金及脱氧元素。采用CaO=SiO基渣系进行精炼。LF精炼过程要进行留氧操作，目的是为了使钢液氧含量合适，确保后续真空浇铸终脱氧时的C-O反应合适。

    临氢设备按JB/T4730.3-2005逐件进行100%超声检测。检测要求：1）不允许有裂纹、白点及缩孔等缺陷；2）不允许有当量直径≥￠4mm连续缺陷信号；3）允许￠2mm～￠4mm分散缺陷存在，但相邻两个缺陷的距离不小于其较大缺陷直径的7倍。

工艺研究的结果表明：

  （1）临氢设备锻用钢钢锭大，必须走真空浇铸流程，终脱氧在真空浇铸时进行。
  （2）临氢用12Cr2Mo1V锻用钢质量控制的关键是LF炉留氧操作，采用电石粒作脱氧剂，电石粒的用量要根据LF炉第一目标C含量来确定。
  （3）合适的留氧可以使钢流呈滴流状态进入钢锭模，有效去除中间包耐材熔损后进入钢液中的外来夹杂物。
  （4）留氧太少，中间包水口钢液散流不好，夹杂物卷入锭身。留氧太多，钢液在钢锭模内翻滚，冒口内的夹杂物卷入锭身。
  （5）经验表明，控制好VD前后钢液的活度氧，这样的留氧操作能确保真空浇铸时C-O反应产生的CO促使钢液呈滴流状态进入钢锭模。
  （6）中间包水口钢液散流好坏对临氢用12Cr2Mo1V锻用钢产品的检测结果、力学性能有非常大的影响。