一種超超臨界汽輪機葉片鋼電渣重熔鋼錠的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于金屬材料精煉技術領域，涉及一種高純低Si、低Al鋼錠的制造方法， 具體涉及一種超超臨界汽輪機葉片鋼電渣重熔鋼錠的制造方法。
【背景技術】
[0002] 不銹鋼中硅含量彡0. 10%，鋁含量彡0. 015%即稱作低硅低鋁不銹鋼，當前超超臨 界發電機組葉片材料的化學成分控制要求需采用此類低硅低鋁不銹鋼。隨著汽輪機制造技 術的發展，單機容量越來越大，汽輪機向超臨界、超超臨界機組發展，其蒸汽溫度和工作壓 力分別由原來的538°C、17MPa提高到600°C、24MPa?28MPa，只有高純凈度的汽輪機葉片鋼 才能保證汽輪機葉片具有符合要求的力學性能及高溫持久性能。采用電渣重熔法制造電渣 重熔鋼錠具有化學成分均勻、材質致密、純凈度高的優點，因此，目前國內生產的低硅、低鋁 不銹鋼通常也采用電渣重熔法。因硅和鋁的含量很低，在電渣重熔過程中鋼中元素燒損量 大、氣體氧含量增加，從而導致氧化夾雜物增加，更會出現電渣錠底墊端與充填端的氧含量 和純凈度很大差異，難以保證電渣錠整體化學成分、氧含量、純凈度的均勻一致。為了解決 這一難題，國內很多廠家采用在普通電渣爐結晶器安裝氬氣或氮氣裝置、或采用保護氣氛 電渣爐、真空電渣爐等設備來冶煉該種低硅低鋁不銹鋼，仍然沒有實現電渣錠整體化學成 分、氧含量、純凈度均勻一致；國外采用恒熔速保護氣氛電渣爐、真空電渣爐設備來冶煉該 種低硅低鋁不銹鋼，能夠實現電渣錠整體化學成分、氧含量、純凈度均勻一致，但冶煉設備 投資非常大。
【發明內容】
[0003] 本發明公開一種超超臨界汽輪機葉片鋼電渣重熔鋼錠的制造方法，以低成本投入 達到電渣錠整體具有化學成分、氧含量、純凈度均勻一致目的。
[0004] 本發明利用普通雙支臂電渣爐、采用新技術工藝方案實現上述目的。
[0005] -、新技術工藝方案具體工藝步驟如下： 第一步，采用電弧爐+LF+V0D/VHD爐方式冶煉自耗極⑴： 1.電弧爐：爐料由廢鋼、生鐵、本鋼返回等組成，出鋼條件：T > 1630°C，P彡0. 005% ; 鋼水經脫磷后倒入鋼包內。
[0006] 2. LF爐：鋼包轉入LF爐，LF到位后加入CaC2脫氧，用量2kg/t?3kg/t，加入Al 粉lkg/t?2kg/t，給電燒渣大于lOmin，加入合金料，調整成分，出鋼條件；T > 1650°C，S ^ 0. 010%〇
[0007] 3. V0D/VHD爐：鋼水扒凈初煉渣后入VOD罐，隨渣料（白灰、螢石)加入脫氧劑Al粉 I. Okg/t ?4. Okg/t，Ca-Si 塊 0· 5kg/t ?4. Okg/t，真空脫氣 P < IOOPa,保持時間 > 15min。
[0008] 4.出鋼條件：溫度1560°C?1580°C，自耗電極⑴的成分應符合表1規定。
[0009] 表 1 %
【主權項】
1. 一種超超臨界汽輪機葉片鋼電渣重熔鋼錠的制造方法，其特征在于：所述制造方法 采用電弧爐+LF+VOD/VHD+雙支臂電渣爐重熔的冶煉方法；在煉鋼期間需嚴格控制自耗電 極Si、Al、B成分，盡可能減少夾雜；為保證低Si、低Al超超臨界汽輪機葉片鋼潔凈度，根據 各元素在電渣過程中的燒損規律，在電渣過程中向渣池計算加入附加劑，電極、附加劑和熔 渣相互作用后在它們之間發生置換反應，使系統接近平衡；置換反應生成的氧化物被熔渣 吸收，減少元素燒損，提高鋼材純凈度。
2. 根據權利要求1所述一種超超臨界汽輪機葉片鋼電渣重熔鋼錠的制造方法，其特征 在于：所述制造方法具體工藝步驟如下： 第一步，采用電弧爐+LF+VOD/VHD爐方式冶煉自耗極⑴： 1) 電弧爐：爐料由廢鋼、生鐵、本鋼返回等組成，出鋼條件：T彡1630°C，P彡0. 005% ;鋼 水經脫磷后倒入鋼包內； 2) 1^爐：鋼包轉入1^爐，1^到位后加入0&(：2脫氧，用量21^八?31^八，加入八1 粉lkg/t?2kg/t，給電燒渣大于lOmin，加入合金料，調整成分，出鋼條件；T > 1650°C，S ^ 0. 010% ； 3. V0D/VHD爐：鋼水扒凈初煉渣后入VOD罐，隨渣料（白灰、螢石）加入脫氧劑Al粉 I. Okg/t ?4. Okg/t，Ca-Si 塊 0· 5kg/t ?4. Okg/t，真空脫氣 P < IOOPa,保持時間 > 15min ; 4) 出鋼條件：溫度1560°C?1580°C，自耗電極⑴的成分應符合表1規定；
5) 自耗電極⑴燒注：下注法澆鑄成自耗電極的電極鋼錠，電極鋼錠尺寸規格為Φ200 mm X 1750 土 IOmm ； 6) 自耗電極⑴經化學成分檢驗和表面清理后進行裝配，每3支自耗電極⑴搭配冶煉1 支 Φ 360_X 1050mm 電渣錠； 第二步，電渣熔鑄 1) 電渣重熔準備 ① 采用雙支臂電渣重熔爐； ② 采用水冷結晶器⑵，結晶器⑵規格為Φ360/350Χ 1050mm，即上底直徑為Φ 360mm， 下底直徑為Φ 350mm，高度為1050mm ;結晶器2底部設有水冷底板(5); 2) 配制渣料⑶，渣系 CaF2 = Al2O3:Mg0=65:30:5,渣量 36kg ; 3) 造渣：將本鋼種底墊放入結晶器⑵底部，用石墨電極在結晶器⑵內通電起弧，加入 0. 5kg配比好的漁料⑶； 4) 化渣，逐漸把2/3總量的渣料⑶全部加入結晶器⑵內，待加入的渣料⑶全部熔化后， 將Al粉、Fe-Si粉與剩余1/3總量的渣料⑶混合均勻后加入結晶器⑵內，直至渣料全部熔 化； 5) 重烙，待渣料⑶全部熔化后吊出石墨電極，調整電力參數，換上自耗電極⑴重熔；待 熔化到距自耗電極⑴頂端100± IOmm時吊出，換另一支自耗電極⑴繼續重熔，當第三支自 耗電極⑴到達重熔末期后，調整電力參數轉入充填補縮操作，充填時間25min?30min ; 6) 添加附加劑(7)，附加劑(7)由Al粉、Fe-Si粉組成，在每只自耗電極⑴換上后，將計算 好用量的附加劑⑴混合均勻后平鋪在附加劑喂料機(6)內，通過附加劑喂料機(6)將附加劑(7) 伴隨著電極重熔均勻的從結晶器⑵上端加入渣池表面； 7) 電渣重熔冶煉過程嚴格控制工藝參數； 8) 電渣錠脫錠：電渣重熔結束30min后脫電渣鑄錠，罩冷48h，不退火。
3.根據權利要求1所述一種超超臨界汽輪機葉片鋼電渣重熔鋼錠的制造方法，其特征 在于：所述電渣重熔冶煉過程參數控制如下： 1) 造渣工序：電流0 V?2000A、電壓53V?62V、水溫彡45°C、水壓0.12 MPa? 0.18MPa ； 2) 化渣工序：電流2000A?4000A、電壓53V?62V、水溫彡45°C、水壓0. 12 MPa?0. 18 MPa ； 3) 重熔工序：電流6000A?7000A、電壓53V?62V、水溫彡45°C、水壓0. 12MPa? 0.18MPa ； 4) 補縮工序：電流5000A?2000A、電壓53V?62V、水溫彡45°C、水壓0. 12MPa? 0· 18Mpa ; 5) 電渣重熔期間通過調節水閥水流量，控制結晶器⑵的冷卻水出口 I(IQ)和水冷底板(5) 的冷卻水出口 II(11)出水溫度不大于45°C。
【專利摘要】本發明公開一種超超臨界汽輪機葉片鋼電渣重熔鋼錠的制造方法，具體采用電弧爐+LF+VOD/VHD+雙支臂電渣爐重熔的冶煉方法；嚴格控制自耗電極Si、Al、B成分；在電渣化渣過程中嚴格控制加入Al粉或Fe-Si粉混合物量，并在自耗電極電渣重熔過程中，均勻的向渣池中嚴格控制加入Al粉、Fe-Si粉量來減少電渣重熔過程中元素氧化燒損量，保證電渣錠整體的化學成分、氣體氧含量、純凈度均勻一致；本發明適合在普通電渣爐冶煉，減少設備投入，降低冶煉成本；采用本工藝生產獲得的低Si、低Al超超臨界汽輪機葉片鋼氣體氧含量≤30×106，非金屬夾雜物符合ASTM E45標準A法評定規定，從而使其符合超超臨界汽輪機用葉片鋼純潔度要求。
【IPC分類】B22D23-10, B22D7-00
【公開號】CN104525919
【申請號】CN201410741764
【發明人】盧倫, 陳德利, 韓濤, 孫利軍, 張秀麗, 王繼紅, 崔鴻, 劉振天, 李忠偉, 徐朋, 董曉亮, 張麗娜, 韓志遠, 趙艷, 蘇東起, 郭仁輝, 李驥
【申請人】撫順特殊鋼股份有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月9日