CN111270125B - 一种汽轮机用耐热钢钢锭的硼元素含量熔炼控制方法 - Google Patents

一种汽轮机用耐热钢钢锭的硼元素含量熔炼控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种汽轮机用耐热钢钢锭的硼元素含量熔炼控制方法，其步骤包括：1)原料预处理，2)装料、熔化，3)真空碳脱氧精炼，4)加入硼铁，出钢浇注，5)电渣熔炼：采用保护气氛电渣重熔工艺，填充比d＝(0.55～0.85)D，D为结晶器直径，单位mm；按质量百分含量，所述的电渣重熔过程中，使用渣料配比为CaF2：40～55％、Al2O3：15～30％、MgO：2～5％、CaO：20～30％、ZrO2：0.5～3.0％。本申请技术方案通过优化ESR渣系的成分，在CaF2、Al2O3、MgO的基础上增加20～30％的CaO和0.5～3.0％的ZrO2，可将氧含量控制在8～15ppm，优于市面上产品15～25ppm的水平，可将硼含量稳定控制在27～37ppm。

Description

一种汽轮机用耐热钢钢锭的硼元素含量熔炼控制方法
技术领域
本发明属于合金制造技术领域，具体涉及一种汽轮机用耐热钢钢锭的硼元素含量熔炼控制方法。
背景技术
汽轮机用耐热钢在真空感应炉冶炼时的钢水纯净度水平对材料性能影响极大，在电渣过程中易烧损元素的控制较为困难，如何降低氧含量和控制易烧损元素一直是汽轮机用耐热钢的主要研究方向。
熔炼厂通常在电极熔炼时适当提高硼的含量，电渣时采用以CaF2、Al2O3、MgO组元的ESR渣，由于在生产过程中硼含量烧损极难控制，电渣锭的硼含量命中率低，且偏析严重，影响产品性能
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种汽轮机用耐热钢钢锭的硼元素含量熔炼准确控制方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种汽轮机用耐热钢钢锭的硼元素含量熔炼控制方法，其步骤包括：
1)原料预处理：将合金原料抛丸处理，完全去除氧化皮，称重准备装炉；
2)装料、熔化：按照上松下紧的方式将合金原料装入坩埚中，合炉抽真空，待熔炼室真空度低于20Pa后，送电开始熔炼；
初始送电功率为50～100Kw，保持低功率送电30～60分钟，保证合金脱气充分，之后逐级增加电功率，直至合金熔清，进行测温；
3)真空碳脱氧精炼：升温至精炼温度，保持真空度在3Pa以下，精炼50～80分钟(60分钟)后，取样测气体、成分，根据检测结果加入合金进行成分微调，完成精炼；
4)加入硼铁，出钢浇注：充氩12～18KPa(优选为15KPa)，在出钢前添加按照0.05～0.3Kg/T的量添加锆进行最终强脱氧，按照0.15～0.35Kg/T的量加入硼铁，搅拌并取样，检测合格后完成浇注；
5)电渣熔炼：采用保护气氛电渣重熔工艺，填充比d＝(0.55～0.85)D，D为结晶器直径，单位mm；
按质量百分含量，所述的电渣重熔过程中，使用的渣料配比为CaF2：40～55％、Al2O3：15～30％、MgO：2～5％、CaO：20～30％、ZrO2：0.5～3.0％，渣料混合均匀后在800±10℃烘烤5～10小时后使用；
氧含量低于0.1％后开始起弧，重熔阶段电流控制在15000～20000A，电压控制在30～40V；补缩阶段电流控制在8000～15000A，电压控制在20～30V。
有益效果：
1)采用真空感应熔炼，行业内正常采用的熔炼工序中，一般在精炼结束后加入硼铁。在钢液主体深脱氧之后，充氩至15KPa，在出钢前添加微量的锆进行最终强脱氧，然后加入硼铁，确保硼有很高的收得率。最终可将电极钢锭的硼含量稳定控制在30～40ppm。
2)熔炼厂常在电极熔炼时适当提高硼的含量，电渣时采用以CaF2、Al2O3、MgO组元的ESR渣，由于在生产过程中硼含量烧损极难控制，电渣锭的硼含量命中率低，且偏析严重。本申请技术方案通过优化ESR渣系的成分，在CaF2、Al2O3、MgO的基础上增加20～30％的CaO和0.5～3.0％的ZrO2，可将氧含量控制在8～15ppm，优于市面上产品15～25ppm的水平，可将硼含量稳定控制在27～37ppm。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的方法予以进一步地说明，但并不因此而限制本发明。
实施例1
一种汽轮机用耐热钢钢锭的硼元素含量熔炼控制方法，其步骤包括：
1)原料预处理：将合金原料(包括Fe、Ni、Mo、V、C、Co、Cr、Nb)抛丸处理，完全去除氧化皮，称重准备装炉；
2)装料、熔化：按照上松下紧的方式将合金原料装入坩埚中，合炉抽真空，待熔炼室真空度低于20Pa后，送电开始熔炼；
初始送电功率为50～100Kw，保持低功率送电30～60分钟，保证合金脱气充分，之后逐级增加电功率，直至合金熔清，进行测温；
3)真空碳脱氧精炼：升温至精炼温度，保持真空度在3Pa以下，精炼60分钟后，取样测气体、成分，根据检测结果加入合金进行成分微调，完成精炼；
4)加入硼铁，出钢浇注：充氩15KPa，在出钢前添加按照0.05～0.3Kg/T的量添加锆进行最终强脱氧，按照0.15～0.35Kg/T的量加入硼铁，搅拌并取样，检测合格后完成浇注；
5)电渣熔炼：采用保护气氛电渣重熔工艺，填充比d＝(0.55～0.85)D，D为结晶器直径，单位mm；
按质量百分含量，所述的电渣重熔过程中，使用的渣料配比为CaF2：40％、Al2O3：20％、MgO：5％、CaO：25％、ZrO2：1％，渣料混合均匀后在800±10℃烘烤5～10小时后使用；
氧含量低于0.1％后开始起弧，重熔阶段电流控制在15000～20000A，电压控制在30～40V；补缩阶段电流控制在8000～15000A，电压控制在20～30V。
实施例2
一种汽轮机用耐热钢钢锭的硼元素含量熔炼控制方法，其步骤包括：
1)原料预处理：将合金原料(包括Fe、Ni、Mo、V、C、Co、Cr、Nb)抛丸处理，完全去除氧化皮，称重准备装炉；
2)装料、熔化：按照上松下紧的方式将合金原料装入坩埚中，合炉抽真空，待熔炼室真空度低于20Pa后，送电开始熔炼；
初始送电功率为50～100Kw，保持低功率送电30～60分钟，保证合金脱气充分，之后逐级增加电功率，直至合金熔清，进行测温；
3)真空碳脱氧精炼：升温至精炼温度，保持真空度在3Pa以下，精炼60分钟后，取样测气体、成分，根据检测结果加入合金进行成分微调，完成精炼；
4)加入硼铁，出钢浇注：充氩18KPa，在出钢前添加按照0.05～0.3Kg/T的量添加锆进行最终强脱氧，按照0.15～0.35Kg/T的量加入硼铁，搅拌并取样，检测合格后完成浇注；
5)电渣熔炼：采用保护气氛电渣重熔工艺，填充比d＝(0.55～0.85)D，D为结晶器直径，单位mm；
按质量百分含量，所述的电渣重熔过程中，使用的渣料配比为CaF2：53％、Al2O3：22％、MgO：2％、CaO：20％、ZrO2：3.0％，渣料混合均匀后在800±10℃烘烤5～10小时后使用；
氧含量低于0.1％后开始起弧，重熔阶段电流控制在15000～20000A，电压控制在30～40V；补缩阶段电流控制在8000～15000A，电压控制在20～30V。
实施例3
一种汽轮机用耐热钢钢锭的硼元素含量熔炼控制方法，其步骤包括：
1)原料预处理：将合金原料(包括Fe、Ni、Mo、V、C、Co、Cr、Nb)抛丸处理，完全去除氧化皮，称重准备装炉；
2)装料、熔化：按照上松下紧的方式将合金原料装入坩埚中，合炉抽真空，待熔炼室真空度低于20Pa后，送电开始熔炼；
初始送电功率为50～100Kw，保持低功率送电30～60分钟，保证合金脱气充分，之后逐级增加电功率，直至合金熔清，进行测温；
3)真空碳脱氧精炼：升温至精炼温度，保持真空度在3Pa以下，精炼60分钟后，取样测气体、成分，根据检测结果加入合金进行成分微调，完成精炼；
4)加入硼铁，出钢浇注：充氩15KPa，在出钢前添加按照0.05～0.3Kg/T的量添加锆进行最终强脱氧，按照0.15～0.35Kg/T的量加入硼铁，搅拌并取样，检测合格后完成浇注；
5)电渣熔炼：采用保护气氛电渣重熔工艺，填充比d＝(0.55～0.85)D，D为结晶器直径，单位mm；
按质量百分含量，所述的电渣重熔过程中，使用的渣料配比为CaF2：50％、Al2O3：18％、MgO：3％、CaO：27％、ZrO2：2％，渣料混合均匀后在800±10℃烘烤5～10小时后使用；
氧含量低于0.1％后开始起弧，重熔阶段电流控制在15000～20000A，电压控制在30～40V；补缩阶段电流控制在8000～15000A，电压控制在20～30V。
检测实施例1-3电渣锭的硼、氧含量含量如下表所示：
硼含量 氧含量
实施例1 34ppm 10ppm
实施例2 36ppm 11ppm
实施例3 33ppm 13ppm
传统方法 40～48ppm 15～25ppm

Claims (3)

1.一种汽轮机用耐热钢钢锭的硼元素含量熔炼控制方法，其步骤包括：
1)原料预处理：将合金原料抛丸处理，完全去除氧化皮，称重备用；
2)装料、熔化：按照上松下紧的方式将合金原料装入坩埚中，合炉抽真空，待熔炼室真空度低于20Pa后，送电开始熔炼；
3)真空碳脱氧精炼：升温至精炼温度，保持真空度在3Pa以下，精炼50～80分钟后，取样测气体成分，根据检测结果加入合金进行成分微调，完成精炼；
4)加入硼铁，出钢浇注：充氩12～18KPa，在出钢前按照0.05～0.3Kg/T的量添加锆进行最终强脱氧，按照0.15～0.35Kg/T的量加入硼铁，搅拌并取样，检测合格后完成浇注；
5)电渣熔炼：采用保护气氛电渣重熔工艺，填充比d＝(0.55～0.85)D，D为结晶器直径，单位mm；
按质量百分含量，所述的电渣重熔过程中，使用渣料配比为CaF2：40％、Al2O3：20％、MgO：5％、CaO：25％、ZrO2：1％或CaF2：53％、Al2O3：22％、MgO：2％、CaO：20％、ZrO2：3.0％或CaF2：50％、Al 2O3：18％、MgO：3％、CaO：27％、ZrO2：2％，渣料混合均匀烘烤后使用；
所述的5)电渣熔炼，其步骤还包括：氧含量低于0.1％后开始起弧，重熔阶段电流控制在15000～20000A，电压控制在30～40V；补缩阶段电流控制在8000～15000A，电压控制在20～30V；
所述的5)电渣熔炼中，所述的渣料混合均匀后在800±10℃烘烤5～10小时后使用。
2.根据权利要求1所述的一种汽轮机用耐热钢钢锭的硼元素含量熔炼控制方法，其特征在于：所述的4)加入硼铁，出钢浇注：充氩15KPa。
3.根据权利要求1所述的一种汽轮机用耐热钢钢锭的硼元素含量熔炼控制方法，其特征在于：所述的2)装料、熔化中，初始送电功率为50～100Kw，保持低功率送电30～60分钟，直至合金熔清，进行测温。
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