超低碳马氏体不锈钢冶炼质量优化

超低碳马氏体不锈钢冶炼质量优化

    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（Cr）≥12.45%、

ω（Ni）=3.5～4.5%、

ω（Si）≤1.00%、

ω（Mn）≤1.00%、

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。

      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。
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