超低碳马氏体不锈钢冶炼工艺的改进和优化【转帖】

老翻砂匠

超低碳马氏体不锈钢（06Cr13Ni46Mo和06Cr16Ni46Mo）是水轮机重要部件上冠、下环、叶片和导叶通常选用的重要材料。该系列不锈钢材料在冶炼技术上难度大，而且对产品的质量要求较高，特别是在制造三峡水电机组时，国内三大水电设备制造公司，通过引进国内外水电制造技术和标准，制定了国内水电设备关键部件的三峡标准（该标准所涉及的材料方面的要求代表国内该行业最高水平），钢水成分要求为：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。

    国内外生产厂家为制造出优质不锈钢铸件，主要采用电弧炉＋精炼（AOD、VOD、LF等)的方式进行生产，其中采用AOD冶炼不锈钢，已经成为不锈钢精炼的主导技术。目前，国内外厂家在生产该系列不锈钢材料时，在生产和后续加工过程中较易产生裂纹，在使用过程中偶尔也会出现裂纹。因此，要想提高该系列材料铸件的质量，就必须通过提高冶炼钢水内在质量来提升铸件整体性能。

    东方电气集团的技术人员针对公司不锈钢冶炼原有工艺存在脱碳时间长、耗氧量大、熔池温度高、高温停留时间长等问题，通过工艺改进和AOD精炼炉使用，提高了钢液质量。

    众所周知，吹氧脱碳的关键在于控制钢液中的氧与碳、铬、硅、锰等元素的反应。依据钢冶金原理、结合AOD的投入使用，技术人员对原不锈钢冶炼的主要工艺参数进行了改进和优化。

    AOD法是利用氩、氧气体对钢液进行吹炼，以混合气体的形式从炉底侧面向熔池吹入。在吹炼过程中，由于CO分压被氩气稀释而降低，这样就大大有利于冶炼不锈钢时的脱碳保铬。在AOD精炼的还原阶段，由于加入硅铁和石灰石炉渣脱氧，同时又有氩气的激烈搅拌，因此钢液可以深度脱硫；AOD精炼期氩气的激烈搅拌可促使钢液中的氧化物分离、上浮，钢水的清洁度提高，因此钢液中的夹杂物含量少，几乎不存在大颗粒夹杂，夹杂物的主要形态也由电炉法的锰硅酸盐变为钙硅酸盐。

    此外，AOD法还可以在吹炼过程中脱除钢中的铅。有研究表明，不锈钢中含有一定的铅会影响其热加工性能，而经过AOD吹炼，成品钢中的ω（Pb）≤10×10-6以下，完全不会影响钢的性能。

    通过工艺改进和AOD的使用，获得了高质量的钢水，采用Si-Ca、Si-Fe等复合脱氧，钢水ω（O）降至80×10-6；选用活性石灰强化脱硫，使ω（S）降至0.015%以下，大幅度提高了钢水清洁度，满足了熔炼成分及各项理化指标的要求；钢水中有害气体成分和球状氧化物夹杂（球状氧化物评级不超过2.0）的含量大大降低；钢水纯净度的提高，增强了铸件基体抗裂纹的能力。