导航：安全管理网>> 安全论文>> 冶金安全论文>>正文

超低碳马氏体不锈钢冶炼工艺研究

文档作者：祁一星1,2 杜旋1,2 刘琦1,2 谢全胜1,2 危亚军1,2 薛良良1,2 文档来源： 1 中信重工机械股份有限公司 2 河南省大型铸锻件工程技术研究中心		点击数：	更新时间： 2021年01月27日
下载地址：点击这里	文件大小： 1.22 MB 共3页	文档格式： PDF	下载点数： 1 点（VIP免费）

全屏查看

内容预览 [文件共3页]

本文件共3页，如需编辑使用，请下载。

注：预览效果可能会出现部分文字乱码（如口口口）、内容显示不全等问题，下载是正常的。

	文件大小：1.22 MB 共3页文件格式：PDF 下载点数：1 点（VIP会员免费）

下一篇：中碳低磷钢转炉冶炼控制研究

上一篇：气体增氮法冶炼钒氮微合金钢

文本预览

仅提取页面文字内容，供快速阅读使用。

特钢技术第22卷第1 期
前言
转轮是水轮机最关键的部件之一，它的质量直
接影响水轮机机组的效率和使用寿命。
00Cr13Ni5Mo 超低碳马氏体不锈钢其化学成分见表
1，该材质要求具有良好的强度、韧性、抗蚀性以及
抗泥沙磨损性能，其力学性能要求应符合表2 中
规定。
国内外生产厂家制造超低碳不锈钢主要采用
电弧炉+精炼（AOD、VOD、LF 等）的生产方式进行生
产，其中采用VOD 冶炼超低碳不锈钢，已经成为不
锈钢精炼的主导技术。VOD 真空吹氧脱碳法是一
种采用水冷拉瓦尔氧枪在真空条件下顶吹氧气，通
过控制真空度，降低CO 分压进行脱碳的炉外精炼
法，可以在铬几乎不被氧化的情况下脱碳，是冶炼
超低碳不锈钢的理想方法[1]。
1 冶炼工艺流程
DOI:10.16683/J.CNKI.ISSN1674-0971.2016.1008
超低碳马氏体不锈钢冶炼工艺研究
祁一星1,2，杜旋1,2，刘琦1,2，谢全胜1,2，危亚军1,2，薛良良1,2
（1 中信重工机械股份有限公司，洛阳471003; 2 河南省大型铸锻件工程技术研究中心,洛阳471003）
摘要：利用VOD 精炼炉脱碳冶炼00Cr13Ni5Mo 超低碳马氏体不锈钢。通过合理控制钢水温度、真空度、
供氧强度、氧枪高度、吹氩强度等参数冶炼产品终点C 含量为0.02%，铬元素的收得率高达96%，“脱碳保铬”效
果明显。并且产品的各项性能均满足技术要求。
关键词：超低碳；马氏体不锈钢；VOD精炼
中图分类号：TF764+.1 文献标识码：A 文章编号：1674-0971（2016）01-034-02
Research on Smelting Process of Ultra-low Carbon
Martensitic Stainless Steel
Qi Yixing1,2，Du Xuan1,2，Liu Qi1,2，Xie Quansheng1,2，Wei Yajun1,2，Xue Liangliang1,2
(1 CITIC Heavy Industries Co.,Ltd，Luoyang 471003; 2 Henan Engineering ResearchCenter for
Heavy Castings and Forgings，Luoyang 471003) Abstract:The 00Cr13Ni5Mo ultra low-carbon martensitic stainless steel was decarburized and refined by VOD.
The results showed that the carbon content of finished products was 0.02%, and the Cr recovery ratio reached 96% by
controlling the molten steel temperature, vacuum degree, oxygen supplying intensity, the height of oxygen lance, and ar⁃
gon blowing intensity. The effect of retaining Cr and decreasing C was obvious.And all performance indicators met the
relevant technical requirements.
Keywords: ultra-low carbon, martensitic stainless steel, VOD refining
C
≤
0.03
Si
≤
1.00
Mn
≤
1.00
P
≤
0.030
S
≤
0.025
Cr
11.5~
13.5
Ni
4.0~
5.5
Mo
0.40~
1.00
Cu
≤
0.50
W
≤
0.50
V
≤
0.03
表1 00Cr13Ni5Mo钢化学成分/%
Table 1 Chemical composition of 00Cr13Ni5Mo steel /%
Table 2 Mechanical properties of 00Cr13Ni5Mo steel
表2 00Cr13Ni5Mo钢机械性能
σs /MPa
≥750
σb /MPa
≥850
Δ /%
≥16
Ψ /%
≥50
Akv /J
≥60
硬度
221～330
收件日期：2015-11-28
作者简介：祁一星（1987-），工程师，主要从事特钢冶炼浇注技术。
注：Cu、W、V 为残余元素，残余元素总量≤0.80%
· 34 ·
第22卷第1 期
为冶炼低硫、低磷不锈钢，采用电炉冶炼脱磷，
留钢留渣出钢，在LF 精炼炉进行脱硫操作，并调整
所有合金成分达到VOD 吹炼要求，然后倒入VOD
专用无碳钢包进行VOD 操作，VOD 结束之后进行
脱氧操作及成分和温度微调，最后进行真空浇注。
工艺流程图如下：
图1 生产工艺流程
Fig.1 Flow diagram of the production process
2 工艺参数的确定
2.1 Cr成分确定
转轮钢Cr 成分要求12.0% ～13.5% ，考虑到
VOD 结束后Cr 的烧损量，因而将VOD 前的Cr 控制
在12.5～13.0%。
2.2 C成分确定
根据D.C.Hilty 提出的[Cr]、[C]、T、PCO关系式[2]
lg(
[%Cr] pco
[%C] )= 13800
T +8.76
考虑到最终要求[C]≤0.02%，为了保证VOD 结
束后钢水温度在1680℃左右，直接进行化渣脱氧、
微调成分过程不采用电加热，避免电极加热增碳。
2.3 VOD 工艺参数的确定
2.3.1 吹炼真空度的确定
VOD 吹氧脱碳过程中的碳氧反应冶金的热力
学规律[2]，[C]+[O]=CO↑。上式的平衡常数为：
lgK=lg(
pco
a[c]a[o]
)=- 1160
T +2.003
式中K—钢液碳氧反应的平衡常数；a[C]、a[O]—钢
液中C、O 的活度/%；PCO—真空中CO 的分压/%；T—
钢液绝对温度/K。
根据公式我们可以看出：PCO通过抽真空降到很
低，[O]与[C]的反应能力随真空度的提高而提高，考
虑到真空吹氧过程中的喷溅问题，吹氧过程真空度
需要控制在合理的范围之内。VOD 开始吹炼的真
空度要求为50～100 乇。停氧后提高至1 乇，利用
高真空度的条件进一步降低钢液中C 含量，即真空
碳脱氧过程（VCD）。
2.3.2 VOD前温度的确定
VOD 开吹温度的确定原则是在保证吹炼终点
碳在标准范围之内，与之平衡温度主要靠C、Si 与O
反应放热来完成，这样才能使VOD 过程中Cr 的氧化
较少。
根据计算，在不考虑热损的情况下每氧化1%
的Cr 可使钢液升温113℃，每氧化1%的C 可使钢液
升温118℃，每氧化1%的Si 可使钢液升温347℃[3]。
将[Cr]=12.0%、PCO=75 乇、[ C]=0.02%代入式(1)，
计算出的温度T=1704℃，而吹炼过程的降碳量为
0.40%，脱硅量为0.20%，C、O 反应可提供的温度为：
118×0.4 =47.2 (℃)，取50℃；Si、O 反应可提供的温
度为：347×0.2 =69.4(℃)，取70℃，这样确定VOD 之
前的温度T=1704-50-70=1584℃，VOD 开始吹炼前
温度确定为1580-1590℃。
2.3.3 造渣与还原
VOD 结束后钢液中[O]含量较高，此时可提高真
空度至1 乇，使过剩的氧与钢液中的碳相互作用，进
一步降低C，同时降低钢中[O]含量，此时主要发生的
反应是：[O]+[C]= [CO]，反应所需的热力学及动力学
条件均有利于[C]、[O]反应的进行。最后在真空状态
下加入造渣材料及铝粒、硅铁等还原剂。
3 生产实践及冶金效果
3.1 生产实践
冶炼各工序化学成分见表3 所示，VOD 吹炼参
数见表4 所示。
（下转第49页）
祁一星 杜旋 刘琦 谢全胜 危亚军 薛良良:超低碳马氏体不锈钢冶炼工艺研究 · 35 ·
第22卷第1 期
杂、形态各异、要求千差万别的检测对象，因而只能
通过选择不同的无损检测方法适应检测对象。
（2）无损检测是比较测量技术，因此无损检测仪
器不能被当成计量器具。检测仪器，不能告诉我们哪
个是伤，是什么性质、什么形状的伤，即使是最高级的
超声测厚仪器，如果它的测量和几十元一把的卡尺测
量不一致的话，也只能相信卡尺的，因为也许是由于
工件的声速和标定试块不完全一致造成的。
（3）无损检测技术研究工作基本上是应用研究
或应用基础研究，随着新材料、新工艺、新技术的涌
现，无损评价的对象越来越复杂多样，为了应对层
出不穷的需求，研究开辟综合利用多种无损检测技
术的新途径。
参考文献
[1] 张俊哲.无损检测技术及其应用（第2 版）[M].北京：科学
出版社，2013.12
（上接第46 页） 回收率在0.90%～1.11%。
3 结语
通过以上论述，解决了电感耦合等离子体原子发
射光谱法测定GC200合金中低含量的Nb、Al、Ti、V等
待测元素所面临的干扰问题, 并且提出较好的解决方
法,基本上消除了干扰,提高了待测元素测定的准确性,
建立的分析方法操作简单,精密度好，准确度高。此方
法可以推广到12Cr10Co3W2MoNiVNbNE、30CrSiMoV、
10705MBU 等中低合金、叶片钢中Nb、Al、Ti、V 等的
测定。
参考文献
[1] 辛仁轩. 电感耦合等离子体原子发射光谱法[M].北京：
化学工业出版社，2004.8
[2] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家
标准化管理委员会. 钢铁及合金分析方法
GB223.6-1994 [S]，2014
[3] 郭德济.光谱分析法[M].重庆：重庆大学出版社，1990.
[4] 张光，高霞. ICP-AES 法同时测定低合金钢中锆和铌[J].
冶金分析，2004.24（1）
由表3 可知：VOD 过程铬的收得率为96%，脱碳
保铬效果较好；经过进一步脱氧后铬的收得率达到
99%，认为VOD 前Cr 含量控制在12.5%～13.0%较
为合理，且成品铬含量满足工艺要求。由表4 可知，
钢水温度、真空度、供氧强度、氧枪高度、吹氩强度
等冶炼过程关键工艺参数控制合理，确保钢水终点
碳含量≤0.03%，达到了脱碳保铬的效果。
3.2 冶金效果
超低碳不锈钢转轮锻件如图2 所示，锻件经超
声波检验满足JB4730-2005 要求，机械性能试验及
硬度检验全部合格，检验结果分别见表5 中所示。
参考文献
[1] 张鉴. 炉外精炼的理论与实践[M]. 北京：冶金工业出版
社，1993: 355
[2] 徐匡迪. 不锈钢精炼[M]. 上海：上海科学技术出版社.
1985: 43-46
[3] 马廷温，李士琦，韩华. VOD 精炼工艺的研究[J]. 北京钢
铁学院学报. 1986：15
冶炼
工序
电炉
VOD 前
VOD 后
浇注前
C
0.05
0.41
0.01
0.02
Si
—
0.33
0.09
0.37
Mn
0.06
0.77
0.32
0.87
P
0.003
0.018
0.016
0.017
S
0.013
0.003
0.004
0.005
Cr
0.11
12.50
12.02
12.42
Ni
0.14
4.50
4.78
4.33
Mo
0.10
0.62
0.63
0.60
Cu
0.07
0.07
0.07
0.07
W
0.01
0.05
0.04
0.04
V
0.01
0.03
0.03
0.03
表3 冶炼各工序化学成分/%
Table 3 Chemical composition of the various procedures /%
真空度
/kPa
11-15
吹氧
枪位/
mm
1000
氩气
流量L
/min
60
氧气
流量
/Nm3/h
400～600
开吹
温度
/℃
1586
吹氧
时间
/min
30
高真空
保持时
间/min
10
破空
温度
/℃
1674
表4 VOD 精炼主要参数
Table 4 Main parameters of VOD refining
!2 "#$%&amp;amp;'()
Fig.2􀀀The􀀀forging􀀀of􀀀ult-rlaow􀀀carbon􀀀stainless􀀀steel
图2 超低碳不锈钢转轮锻件
Fig.2 Ultra-low carbon stainless steel forgings
生产
编号
114-9
σs /
MPa
829
σb /
MPa
970
Δ /%
18.5
Ψ /%
70
Akv /J
143
硬度
（HB）
268
Table 5 The detection results of the ultra-low carbon
stainless steel
表5 超低碳不锈钢性能检测结果
（上接第35 页）
邝素军：谈企业中的无损检测技术 · 49 ·

网友评论 more

冶金安全论文最新内容

10-08