CN105349732A

CN105349732A - 一种低氧低夹杂物p91电渣钢的制备方法

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Publication number: CN105349732A
Application number: CN201510923798.1A
Authority: CN
Inventors: 刘志军; 张珉; 胡茂会; 黄国玖; 苏雄杰; 李鑫
Original assignee: Pangang Group Chengdu Steel and Vanadium Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Chengdu Steel and Vanadium Co Ltd
Priority date: 2015-12-11
Filing date: 2015-12-11
Publication date: 2016-02-24
Anticipated expiration: 2035-12-11
Also published as: CN105349732B

Abstract

本发明属于电渣重熔技术领域，具体涉及一种Φ390～Φ500mm、P91电渣钢的氧含量及其非金属夹杂物的控制方法。所述方法包括以下步骤：采用抛丸方式清理自耗电极表面残留的氧化铁；控制电渣重熔渣系和渣量：所述渣系由以下重量百分比成分组成：CaF₂？47～53％，Al₂O₃？23～27％，CaO？18～22％，MgO？4.2～5.8％；所述电渣钢锭锭型为Φ390～Φ500mm，渣量控制在54～120Kg/炉；电渣重熔过程中加入还原剂，所述还原剂为铝粉，铝粉加入量为0～8g/5min；通过本方法生产P91电渣钢的氧含量≤30ppm；质量稳定，生产成本低。

Description

一种低氧低夹杂物P91电渣钢的制备方法

技术领域

本发明属于电渣重熔技术领域，具体涉及一种Φ390～Φ500mm、P91电渣钢氧含量及其非金属夹杂物的控制方法。

背景技术

长期以来，电渣重熔的突出优点之一就是可以降低电极中的杂质含量,提高电渣锭的纯净度。然而，随着炼钢技术的进步，自耗电极中的氧含量和夹杂物含量都可以控制到很低的水平，这样的自耗电极在电渣重熔后，有时不但不能降低氧的含量，反而会出现一定的增氧。如钢研总院杨海森、常立忠等在Ar气密封保护气氛条件下通过实验发现，当电极中的氧含量较低时(18ppm)，电渣冶金过程中实际上是增氧过程，增氧量6～35ppm。《北京科技大学学报》2000第1期，傅杰老师等在GCr15轴承钢电渣重熔试验中发现，氧含量由重熔前10.2ppm增加至重熔后的32.5ppm。《真空》2012第5期，东北大学刘喜海等采用Ar气密封保护气氛电渣重熔Incone1718(Cr～Ni不锈钢)，氧含量由重熔前14.5ppm增加至重熔后的50ppm。

钢铁市场竞争日趋激烈，用户对产品要求低气体含量、低夹杂含量也越来越多，对钢坯的冶炼水平提出了较高的要求。如某公司煤炭间接液化项目用P91钢管，要求氧含量≤40ppm；非金属夹杂物粗系A、B、D≤1级，C≤0.5级且A+B+C+D≤3级；细系夹杂物A、B、D≤1级，C≤0.5级且A+B+C+D≤3级；DS类夹杂物≤1.0。从确保成品质量可靠性出发，采用电渣钢无疑是最好的选择，但对于P91这一低碳、低铝、低钛型高合金钢而言，控制钢中的氧含量和非金属夹杂物就特别困难。采用真空电渣重熔或氩气密封保护电渣重熔虽能达到该技术要求，但高昂的生产成本则让人却步。

另外，通过查阅国内外电渣重熔过程氧含量的变化趋势看，不论是小锭还是重达几十吨的大锭，目前都存在增氧的问题，这种现象与电渣过程可以去除夹杂物这一传统理论相悖。目前具有倾向性的观点是：若要生产氧含量＜20ppm的电渣钢锭，推荐采用真空电渣重熔，其次是Ar气密封保护气氛电渣重熔，关于常压电渣炉能否生产低氧低夹杂物电渣钢还未见报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种常压电渣炉实现低成本生产低氧低夹杂物P91电渣钢的方法。

本发明所述低氧低夹杂物P91电渣钢的制备方法，该方法包括：

a、自耗电极表面抛丸清理：采用抛丸方式清理自耗电极表面残留的氧化铁；

b、控制电渣重熔渣系和渣量：所述渣系为四元渣系，其重量百分比组成：CaF₂47～53％，Al₂O₃23～27％，CaO18～22％，MgO4.2～5.8％；

所述电渣钢锭锭型为Φ390～Φ500mm，渣量控制在54～120Kg/炉；

c、电渣重熔气氛调节：电渣重熔过程中，在电渣炉中加入还原剂；所述还原剂为铝粉，且铝粉加入量为0～8g/5min。

进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述低氧低夹杂物P91电渣钢的制备方法，其中b中渣系由以下重量百分比成分组成：CaF₂50％，Al₂O₃25％，CaO20％，MgO5％。

进一步的，作为更优选的技术方案，所述低氧低夹杂物P91电渣钢的制备方法，其中b中电渣钢锭锭型为Φ390mm，渣量控制在54Kg/炉。

进一步的，作为更优选的技术方案，所述低氧低夹杂物P91电渣钢的制备方法，其中b中电渣钢锭锭型为Φ450mm，渣量控制在86Kg/炉。

进一步的，作为更优选的技术方案，所述低氧低夹杂物P91电渣钢的制备方法，其中b中电渣钢锭锭型为Φ500mm，渣量控制在120Kg/炉。

进一步的，作为更优选的技术方案，所述低氧低夹杂物P91电渣钢的制备方法，其中c中电渣钢锭锭型为Φ450mm，铝粉加入量为4g/5min。

进一步的，作为更优选的技术方案，所述低氧低夹杂物P91电渣钢的制备方法，其中c中电渣钢锭锭型为Φ500mm，铝粉加入量为8g/5min。

本发明相比现有技术，具有如下有益效果：

(1)通过本方法生产P91电渣钢的氧含量≤30ppm；非金属夹杂物粗系(或细系)A、B、C为0～0.5级，D类粗系＝0级，D类细系0～1.0级；DS类夹杂物为0级；

(2)通过本方法生产低氧低夹杂物P91电渣钢的质量稳定，且生产成本较真空电渣炉低约40％，较氩气保护气氛电渣炉的生产成本低约20％。

具体实施方式

a、自耗电极表面抛丸清理：采用抛丸方式清理自耗电极表面残留的氧化铁；避免残留氧化铁在电渣重熔过程中增氧；

b、控制电渣重熔渣系和渣量：所述渣系由以下重量百分比成分组成：CaF₂47～53％，Al₂O₃23～27％，CaO18～22％，MgO4.2～5.8％；

电渣重熔本质上就是渣洗精炼，因此电渣重熔的渣系和渣量是影响渣洗效果的重要因素；渣系、渣量的选择原则就是充分吸附钢中的夹杂物且保证电渣重熔过程稳定受控；

所述电渣钢锭锭型为Φ390～Φ500mm，渣量控制在54～120Kg/炉；

这里铝粉的加入就是为了维持电渣炉中的还原气氛；还原剂可以为FeSi粉、CaSi粉和铝粉，但Al粉还原效果最好；Al粉要求从电渣重熔正常开始按4～8g/5min加入，直至重熔结束。

其中，P91电渣钢的化学成分组成可在技术手册中具体查到，本发明中P91电渣钢的化学成分如下表1所示：

表1P91化学成分重量百分比

(/wt％)

C

Si

Mn

P

S

Cr

Mo

0.08～0.12

0.20～0.50

0.30～0.60

≤0.015

≤0.010

8.00～9.50

0.85～1.05

Nb

Ni

Cu

Alt

Ti

V

N

0.06～0.10

≤0.40

≤0.20

≤0.02

≤0.01

0.18～0.25

0.03～0.07

表2Φ390mm电渣锭重熔电制度

表3Φ450mm电渣锭重熔电制度

表4Φ500mm电渣锭重熔电制度

上述所述低氧低夹杂物P91电渣钢的制备方法，其中c中加入的还原剂为铝粉，为防止常压电渣炉在冶炼过程增氧，采用微量铝粉调节冶炼过程的还原气氛；由于P91钢要求Al、Ti含量低，所以铝粉用量必须适度；铝粉用量过多，则Al、Ti易超标；铝粉用量过少，则钢中的氧又难于控制。

表5电渣重熔气氛调节

锭型	烧正常至电渣重熔80min内	重熔80min后至冶炼结束
			φ390	/	/
φ450	/	加Al粉4g/5min
			φ500	/	加Al粉8g/5min

下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1Φ390mm×2100mm、P91电渣钢的生产工艺

将φ280mm的自耗电极表面抛丸清理，达到表面光亮程度。

称取电渣预熔渣54Kg，其中含CaF₂、Al₂O₃、CaO、MgO分别为26.5Kg、14.2Kg、10.5Kg、2.5Kg。

熔化第1支自耗电极的电压80V、电流11420A；

熔化第2支自耗电极的电压78V(交换电极后5min内按79V控制)、电流11400A；

熔化第3支自耗电极的电压77V(交换电极后5min内按78V控制)、电流11200A。

电渣重熔结束取样结果：氧含量＝23×10^～6，非金属夹杂物见下表：

表6非金属夹渣物情况

(/级)

A粗	A细	B粗	B细	C粗	C细	D粗	D细	Ds
									0	0	0	0.5	0	0.5	0	1.0	0

实施例2Φ390mm×2200mm、P91电渣钢的生产工艺

将φ280mm的自耗电极表面抛丸清理，达到表面光亮程度。

称取电渣预熔渣54Kg，其中含CaF₂、Al₂O₃、CaO、MgO分别为26.2Kg、14.5Kg、10.2Kg、3.1Kg。

熔化第1支自耗电极的电压80V、电流11500A；

熔化第3支自耗电极的电压77V(交换电极后5min内按78V控制)、电流11250A。

电渣重熔结束取样结果：氧含量＝21×10^～6，非金属夹杂物见下表：

表7非金属夹渣物情况

(/级)

A粗	A细	B粗	B细	C粗	C细	D粗	D细	Ds
									0	0	0	0	0	0	0	1.0	0

实施例3Φ450mm×2250mm、P91电渣钢的生产工艺

将φ310mm的自耗电极表面抛丸清理，达到表面光亮程度。

称取电渣预熔渣86Kg，其中含CaF₂、Al₂O₃、CaO、MgO分别为42.2Kg、22.5Kg、16.8Kg、4.5Kg。

熔化第1支自耗电极的电压82V、电流12900A；

熔化第2支自耗电极的电压80V(交换电极后5min内按81V控制)、电流12900A；

熔化第3支自耗电极的电压78V(交换电极后5min内按79V控制)、电流12750A。

电渣重熔80min后至冶炼结束加Al粉4g/5min。

电渣重熔结束取样结果：氧含量＝19×10^～6，非金属夹杂物见下表：

表8非金属夹渣物情况

(/级)

A粗	A细	B粗	B细	C粗	C细	D粗	D细	Ds
									0	0	0	0	0	0	0	1.0	0

实施例4Φ450mm×2400mm、P91电渣钢的生产工艺

将φ310mm的自耗电极表面抛丸清理，达到表面光亮程度。

称取电渣预熔渣86Kg，其中含CaF₂、Al₂O₃、CaO、MgO分别为42.4Kg、22.7Kg、16.3Kg、4.6Kg。

熔化第1支自耗电极的电压82V、电流13000A；

熔化第2支自耗电极的电压80V(交换电极后5min内按81V控制)、电流12800A；

熔化第3支自耗电极的电压78V(交换电极后5min内按79V控制)、电流12700A。

电渣重熔80min后至冶炼结束加Al粉4g/5min。

电渣重熔结束取样结果：氧含量＝18×10^～6，非金属夹杂物见下表：

表9非金属夹渣物情况

(/级)

A粗	A细	B粗	B细	C粗	C细	D粗	D细	Ds
									0	0	0	0.5	0	0	0	1.0	0

实施例5Φ500mm×2150mm、P91电渣钢的生产工艺

将φ350mm的自耗电极表面抛丸清理，达到表面光亮程度。

称取电渣预熔渣120Kg，其中含CaF₂、Al₂O₃、CaO、MgO分别为59Kg、31.4Kg、23.4Kg、6.2Kg。

熔化第1支自耗电极的电压84V、电流13500A；

熔化第2支自耗电极的电压82V(交换电极后5min内按83V控制)、电流13400A；

熔化第3支自耗电极的电压81V(交换电极后5min内按82V控制)、电流13300A。

电渣重熔80min后至冶炼结束加Al粉8g/5min。

电渣重熔结束取样结果：氧含量＝17×10^～6，非金属夹杂物见下表：

表10非金属夹渣物情况

(/级)

A粗	A细	B粗	B细	C粗	C细	D粗	D细	Ds
									0	0	0	0.5	0	0	0	1.0	0

实施例6Φ500mm×2050mm、P91电渣钢的生产工艺

将φ350mm的自耗电极表面抛丸清理，达到表面光亮程度。

称取电渣预熔渣120Kg，其中含CaF₂、Al₂O₃、CaO、MgO分别为58.9Kg、31.7Kg、23.1Kg、6.3Kg。

熔化第1支自耗电极的电压84V、电流13400A；

熔化第2支自耗电极的电压82V(交换电极后5min内按83V控制)、电流13300A；

熔化第3支自耗电极的电压81V(交换电极后5min内按82V控制)、电流13200A。

电渣重熔80min后至冶炼结束加Al粉8g/5min。

表11非金属夹渣物情况

(/级)

A粗	A细	B粗	B细	C粗	C细	D粗	D细	Ds
									0	0	0	0	0	0	0	1.0	0

Claims

1.一种低氧低夹杂物P91电渣钢的制备方法，其特征在于：该方法包括：

所述电渣钢锭锭型为Φ390～Φ500mm，渣量控制在54～120Kg/炉；

2.根据权利要求1所述低氧低夹杂物P91电渣钢的制备方法，其特征在于：b中渣系由以下重量百分比成分组成：CaF₂50％，Al₂O₃25％，CaO20％，MgO5％。

3.根据权利要求1或2所述低氧低夹杂物P91电渣钢的制备方法，其特征在于：b中电渣钢锭锭型为Φ390mm，渣量控制在54Kg/炉。

4.根据权利要求1或2所述低氧低夹杂物P91电渣钢的制备方法，其特征在于：b中电渣钢锭锭型为Φ450mm，渣量控制在86Kg/炉。

5.根据权利要求1或2所述低氧低夹杂物P91电渣钢的制备方法，其特征在于：b中电渣钢锭锭型为Φ500mm，渣量控制在120Kg/炉。

6.根据权利要求1所述低氧低夹杂物P91电渣钢的制备方法，其特征在于：c中电渣钢锭锭型为Φ450mm，铝粉加入量为4g/5min。

7.根据权利要求1所述低氧低夹杂物P91电渣钢的制备方法，其特征在于：c中电渣钢锭锭型为Φ500mm，铝粉加入量为8g/5min。