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P91耐热钢纯净化冶炼工艺研究

2015年初,内蒙古北方重工集团有限公司中标了中国400万吨/年煤炭间接液化项目的P91无缝钢管,用于超高压蒸汽。 P91钢管的技术要求(非金属夹杂物,P含量,晶粒度,硬度均匀性)超过了中国此类钢管的实际批量生产水平,特别是对于非金属夹杂物。达到指标在技术上极其困难。

为此,公司进行了技术研究以提高钢的纯度(O含量,夹杂物),以使产品合格率达到100%,从而扩大了高端无缝钢管市场。

冶炼高纯度高铬钢P91,钢中夹杂物含量达到B,D,DS≤1.5,同时满足A + B + C +D≤3.5,控制O含量和选择在钢中。脱氧方法成为难点。

低碳钢难以控制氧气,而低碳高合金钢的熔炼时间长且难度更大。为此,有必要“系统考虑,预防和控制”,即通过控制电炉冶炼过程中的过氧化物程度,出钢过程中的预脱氧措施,精炼过程中的扩散脱氧,钢水中的脱氧产物和夹杂物形式,炉渣吸附能力,铸造过程中的气体保护以及低氧含量。

P91钢管的制造工艺为:50tEAF→50tLF→VD→调氮→软吹→保护性铸造→钢锭转移→150 MN压力机构毛坯→360 MN压制挤压管→管热处理→理化检测→精加工→无损检测→检测。

研究结果表明:

1)当氧化脱碳时间达到平衡状态时,C和O的浓度积恒定,当碳高时,氧低。由于P91和其他钢的要求较低(≤0.05%),因此如果不合理地控制吹氧过程,则出钢的C含量太低,将导致电炉钢的过氧化,从而导致电炉钢中的脱氧。随后的提炼过程。试剂的量增加,并且形成更多的脱氧产物,并且脱氧产物不能全部漂浮并吸附在炉渣上,并且某些脱氧产物必然残留在钢水中,从而导致钢中的夹杂物超过标准。因此,在电炉冶炼中优化化学原料,氧化脱碳和吹氧工艺,并以吹氧量的理论计算为指导,在保证出钢钢中P含量的前提下,C含量为精确控制在0.04至0.05%之间,这是稳定的。控制电炉熔炼钢水的过氧化,从源头控制钢中的O含量。

2)电炉出铁过程中碳脱氧和沉淀后脱氧后的电炉预脱氧过程,精炼过程中的扩散脱氧过程,VD之前和软吹之前钢中游离氧的控制≤8×10-6 ,(FeO)≤0.6%。在VD达到更高纯度之前,先进行钙处理和最终脱氧,这减少了钢水中的脱氧产物并改善了夹杂物的形态。

3)精炼过程用于连续脱氧并连续保持炉渣还原性能,防止在精炼过程中钢水的脱氧产物,并改善夹杂物的形态。

4)控制炉渣碱度并减少球形夹杂物。

5)通过综合采用上述技术措施,将所制备的无缝管产品中的总氧含量稳定地控制在12×10 -6至20×10 -6的范围内。将A类和C类夹杂物控制在不大于1类,B类和D类夹杂物的范围内,但不得大于1.5类。将A,B,C和D类型的夹杂物的总和控制在不大于3.5的范围内。同时,材料的性能指标达到相关技术标准,性能储备大。

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