CN102230121A - T91耐热钢管坯的精炼方法 - Google Patents

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Abstract

一种T91耐热钢管坯的精炼方法，电炉出钢严格控制终点成分、温度及下渣量，LF炉精炼过程采用高碱度、高Al2O3含量渣系，控制熔渣碱度R（CaO/SiO2）=4.0～6.0，精炼渣中Al2O3含量为12%～25%左右；控制精炼全过程钢包底吹氩气、氮气强度；保证VD炉的脱气效果；稳定控制VD出站氮含量；控制好VD炉精炼过程硅钙线喂入的时机及数量，模注优化浇注温度、浇注速度。本精炼方法有效提高了T91锅炉管耐热钢的洁净度及表面质量，使T91管坯的氧含量降低到0.0040%以下，平均氧含量达0.0033%，同时夹杂物检验合格率为100%，夹杂物（粗系/细系）级别分别为A类≤1.5级，B类≤2.5级，C类≤2.0级，D类≤2.0级，DS类≤2级。

Description

T91耐热钢管坯的精炼方法
技术领域
 本发明属于炼钢技术，具体涉及一种T91耐热钢管坯的精炼方法。
背景技术
T91钢以其优良的综合性能成为铁素体耐热钢的代表钢种，主要用于亚临界、超临界、超（超）临界电站锅炉过热器、再热器钢管以及高温机箱和主蒸汽管道，是当今世界超临界、超（超）临界发电厂锅炉管用钢使用最为广泛的钢种。
由于T91钢种本身的特点，使得T91管坯的冶炼工艺控制难度加大。
1）T91属于低碳高合金钢，其合金元素种类多，合金含量也高达10%左右，除5个常规元素外还有Cr、Mo、Nb、V。
2）洁净度要求高：
对五害元素及残余元素要求严格，As≤0.015%，Sn≤0.015%，Sb≤0.010%，Pb≤0.008%，Bi≤0.010%，Cu≤0.20%，Ti≤0.010%，Zr≤0.010%。
氧含量要求[O]≤0.0040%，非金属夹杂物级别要求A≤1.5级，B≤2.5级，C≤2.0级，D≤2.0级，DS≤2.0级。
但T91钢碳含量很低，C=0.08%～0.12%，采用EBT冶炼必须超低碳出钢，所以初始氧含量较高，脱氧产物也较多，而对主要的脱氧元素铝要求Al≤0.015%，冶炼时脱氧和夹杂物的去除难度极大。
3）对氮含量有要求（[N]=0.030%～0.070%）。
T91钢管主要就是通过限制C含量的上下限，添加微量的N及微量的强碳氮化合物形成元素V和Nb，用弥散分布的MX型V/Nb碳氮化合物的析出作为主要的强化效果。
目前炼钢过程中钢水中各元素成分的优化设计不合理，炼钢过程中，脱氧工艺及造渣制度不合理常导致氧含量或夹杂物含量超标、管坯表面存在裂纹等内在质量问题或表面缺陷，造成T91管坯的废品率很高。
发明内容
本发明提供一种T91耐热钢管坯的精炼方法，目的是为了提高模注工艺生产的T91耐热钢管坯的洁净度，降低氧含量及非金属夹杂物含量，使T91管坯的H≤2.0×10-6，氧含量O≤0.0040%，非金属夹杂物（粗系/细系）级别达到A类≤1.5级，B类≤2.5级，C类≤2.0级，D类≤2.0级，DS类≤2级，管坯表面无裂纹等表面缺陷，从而提高T91耐热钢管坯的产品质量。
本发明中EBT为偏心炉底出钢电弧炉；LF为钢包精炼炉；VD为真空脱气精炼炉。
本发明依次由EBT冶炼工艺步骤、LF钢包精炼工艺步骤、VD真空脱气工艺步骤、模铸工艺步骤组成，其特征是原料采用铁水和优质废钢，其铁水比＞70%，严格控制S、P及其它有害元素的含量，原辅材料、合金进行充分烘烤，保证钢水的纯净度。
T91的[C]含量要求较低，EBT出钢时氧化渣不仅含氧量高，且氧化产物较多，若电炉氧化渣进入钢液，会在后续的精炼过程增加钢液氧含量及夹杂物总量。本方案中采用增大钢铁料装入量的办法来避免EBT氧化渣进入钢包。如果有下渣情况，进入LF工位前去除氧化渣。
控制EBT出钢时0.03%≤[C]≤0.08%，0≤[P]≤0.008%，出钢温度T=1660～1680℃。
由于T91为低碳高合金钢，采用EBT冶炼必须超低碳出钢，所以初始氧含量较高，脱氧产物也较多，而对主要的脱氧元素铝严格限制在0.015%以内，所以脱氧和夹杂物的去除难度极大。
本发明中，LF精炼过程采用高碱度、高Al2O3含量渣系，控制熔渣碱度R（CaO/SiO2）=4.0～6.0，精炼渣中Al2O3含量为12%～25%。
具体脱氧造渣工艺为：
钢包在线加入SiMn 150～350kg、石灰300～600kg、合成渣150～350kg、SiAlBa 200～400kg；进LF工序在线喂Al线100～300m；LF精炼过程采用石灰、合成渣进行调渣，并分批加入硅钙粉及铝粉渣面脱氧。
VD精炼工序进行钢水钙处理，采用喂入硅钙线。
VD保证真空处理时间20～25分钟，保证破空后[H]≤2.0×10-4%。VD破空后软搅拌时间≥20分钟。
LF精炼全程用氩气；VD全程使用氮气，破空后根据钢水[N]含量控制氮气或氩气软搅拌流量，保证VD出站[N]=0.030%～0.060%。
采用氩气保护浇注，同时控制好浇注温度、浇注速度。
采用本发明的精炼方法，可以使管坯中的氧含量降低到0.0040%以下，平均氧含量0.0033%，同时夹杂物检验合格率为100%，夹杂物（粗系/细系）级别A类≤1.5级，B类≤2.5级，C类≤2.0级，D类≤2.0级，DS类≤2级。
具体实施方式：
实施例：
11:10，EBT电炉装料。废钢5.6吨，铁水58.4吨。
11:25，吹氧熔化，造泡沫渣，降碳去磷。
11:53，熔清时钢液温度1642℃，熔清化学成分：C=0.57%，Si=0.01%， Mn=0.07%，P=0.012%，S=0.020%。
12:05，电炉出钢，钢水温度：1680℃，化学成分：C=0.04%，Si=0.01%， Mn=0.02%，P=0.008%，S=0.016%。钢包在线加入SiMn200kg、石灰400kg、合成渣400kg、Si-Al-Ba300kg、钒铁230kg、铌铁90kg、微铬2000kg；电炉出钢后加微铬1000kg。
中频炉熔化合金倒入钢包。中频炉熔化微铬6000kg、钼铁1000kg；中频炉出钢温度1700℃。
12:15，进LF工位，钢水温度1548℃。在线喂Al线100m。
12:17，送电化渣。
12:36，取样分析钢水成分：C=0.044%，Si=0.232%，Mn=0.373%，P=0.012%，S=0.006%，Ni=0.060%，Cr=8.439%，Cu=0.010%，Al=0.029%，Mo=0.867%；V=0.204%，Nb=0.081%，N=0.013%。
12:39，调渣、调成分。石灰300kg、钼铁100kg、高铬200kg、合成渣150kg、硅锰50kg、铝粉100kg、钒铁10kg。
12:53，取样分析钢水成分：C=0.076%，Si=0.245%，Mn=0.458%，P=0.013%，S=0.003%，Ni=0.060%，Cr=8.690%，Cu=0.010%，Al=0.017%，Mo=0.970%；V=0.204%。
12:56，调渣。石灰300kg、合成渣300kg、铝粉100kg。
13:08，取样分析钢水成分：C=0.077%，Si=0.238%，Mn=0.458%，P=0.013%，S=0.003%，Ni=0.060%，Cr=8.722%，Cu=0.010%，Al=0.015%，Mo=0.965%；V=0.202%。
13:20，LF出站，钢水温度：1680℃。
钢水成分：C=0.089%，Si=0.249%，Mn=0.466%，P=0.013%，S=0.002%，Ni=0.060%，Cr=8.600%，Cu=0.010%，Al=0.006%，Mo=0.965%；V=0.208%，Nb=0.081%，N=0.038%。
13：23，进VD工位，温度1677℃。喂硅钙线100m。
13：26，开始抽真空。
13：46，破空，温度1600℃，H=1.0×10-4 %。
13：49，进行氮气软搅拌。
14：09，停止软搅，钢水温度：1577℃，N=0.0304%。钢包加入覆盖剂出站。
14：15，钢水温度：1572℃。采用氩封保护浇注。
成品管坯检验结果：
管坯规格：Φ65mm。
化学成分：C=0.09%，Si=0.25%，Mn=0.47%，P=0.013%，S=0.002%，Ni=0.06%，Cr=8.61%，Mo=0.97%，Nb=0.08%，V=0.21%，Al=0.006%， 
残余元素：As=0.0034%，Sn=0.001%，Sb=0.001%，Pb=0.001%，Bi=0.0005%，Cu=0.01%，Ti=0.010%，Zr=0.005%。
气体及夹杂物含量：[H]=1.09×10-4%，[O]=0.0032%，N=0.037%，夹杂物级别（粗系/细系）A类=0/0级，B类=0/1.5级，C类=0/0级，D类=0/1级，DS类=0.5级。

Claims (1)

1. 一种T91耐热钢管坯的精炼方法，由偏心炉底出钢电弧炉冶炼工艺步骤+钢包精炼炉钢包精炼工艺步骤+真空脱气工艺步骤+模铸工艺步骤组成，其特征是偏心炉底出钢电弧炉冶炼工艺步骤中的原料为铁水和优质废钢，其铁水比＞70%，出钢时0.03%≤[C]≤0.08%，0≤[P]≤0.008%，出钢温度T=1660～1680℃；钢包精炼炉精炼工艺过程中的熔渣碱度R即CaO/SiO2=4.0～6.0，钢包精炼炉精炼全程用氩气，精炼渣中Al2O3含量为12%～25%；钢包在线加入SiMn 150～350kg、石灰300～600kg、合成渣150～350kg、SiAlBa 200～400kg；真空脱气精炼炉钙处理、脱气、补氮和软吹处理，真空脱气精炼炉精炼过程采用喂硅钙线进行钢水的钙处理，喂入量为100～200m；真空脱气精炼炉的真空处理时间为20～25分钟，破空后H≤2.0×10-4%；真空脱气精炼炉破空后软搅拌时间≥20分钟，真空脱气精炼炉精炼全程使用氮气，真空脱气精炼炉出站N含量=0.030%～0.060%。
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