超低碳馬氏體不銹鋼冶煉工藝的改進(jìn)和優(yōu)化

超低碳馬氏體無(wú)錫不銹鋼（06Cr13Ni46Mo和06Cr16Ni46Mo）是水輪機(jī)重要部件上冠、下環(huán)、葉片和導(dǎo)葉通常選用的重要材料。該系列不銹鋼材料在冶煉技術(shù)上難度大，而且對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量要求較高，特別是在制造三峽水電機(jī)組時(shí)，國(guó)內(nèi)三大水電設(shè)備制造公司，通過(guò)引進(jìn)國(guó)內(nèi)外水電制造技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，制定了國(guó)內(nèi)水電設(shè)備關(guān)鍵部件的三峽標(biāo)準(zhǔn)（該標(biāo)準(zhǔn)所涉及的材料方面的要求代表國(guó)內(nèi)該行業(yè)最高水平），鋼水成分要求為：ω（C）≤0.05%、ω（P）≤0.028%、ω（S）≤0.015%、ω（Si）≤1.00%、ω（Mn）≤1.00%、ω（Cr）≥12.45%、ω（Ni）=3.5～4.5%、ω（Mo）=0.40～1.00%、ω（O）≤80×10-6、ω（N）≤150×10-6、ω（H）≤3×10-6。

國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)廠家為制造出優(yōu)質(zhì)無(wú)錫不銹鋼鑄件，主要采用電弧爐＋精煉（AOD、VOD、LF等)的方式進(jìn)行生產(chǎn)，其中采用AOD冶煉不銹鋼，已經(jīng)成為不銹鋼精煉的主導(dǎo)技術(shù)。目前，國(guó)內(nèi)外廠家在生產(chǎn)該系列不銹鋼材料時(shí)，在生產(chǎn)和后續(xù)加工過(guò)程中較易產(chǎn)生裂紋，在使用過(guò)程中偶爾也會(huì)出現(xiàn)裂紋。因此，要想提高該系列材料鑄件的質(zhì)量，就必須通過(guò)提高冶煉鋼水內(nèi)在質(zhì)量來(lái)提升鑄件整體性能。

東方電氣集團(tuán)的技術(shù)人員針對(duì)公司無(wú)錫不銹鋼冶煉原有工藝存在脫碳時(shí)間長(zhǎng)、耗氧量大、熔池溫度高、高溫停留時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題，通過(guò)工藝改進(jìn)和AOD精煉爐使用，提高了鋼液質(zhì)量。

眾所周知，吹氧脫碳的關(guān)鍵在于控制鋼液中的氧與碳、鉻、硅、錳等元素的反應(yīng)。依據(jù)鋼冶金原理、結(jié)合AOD的投入使用，技術(shù)人員對(duì)原無(wú)錫不銹鋼冶煉的主要工藝參數(shù)進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化。

AOD法是利用氬、氧氣體對(duì)鋼液進(jìn)行吹煉，以混合氣體的形式從爐底側(cè)面向熔池吹入。在吹煉過(guò)程中，由于CO分壓被氬氣稀釋而降低，這樣就大大有利于冶煉不銹鋼時(shí)的脫碳保鉻。在AOD精煉的還原階段，由于加入硅鐵和石灰石爐渣脫氧，同時(shí)又有氬氣的激烈攪拌，因此鋼液可以深度脫硫；AOD精煉期氬氣的激烈攪拌可促使鋼液中的氧化物分離、上浮，鋼水的清潔度提高，因此鋼液中的夾雜物含量少，幾乎不存在大顆粒夾雜，夾雜物的主要形態(tài)也由電爐法的錳硅酸鹽變?yōu)殁}硅酸鹽。

此外，AOD法還可以在吹煉過(guò)程中脫除鋼中的鉛。有研究表明，無(wú)錫不銹鋼中含有一定的鉛會(huì)影響其熱加工性能，而經(jīng)過(guò)AOD吹煉，成品鋼中的ω（Pb）≤10×10-6以下，完全不會(huì)影響鋼的性能。

通過(guò)工藝改進(jìn)和AOD的使用，獲得了高質(zhì)量的鋼水，采用Si-Ca、Si-Fe等復(fù)合脫氧，鋼水ω（O）降至80×10-6；選用活性石灰強(qiáng)化脫硫，使ω（S）降至0.015%以下，大幅度提高了鋼水清潔度，滿足了熔煉成分及各項(xiàng)理化指標(biāo)的要求；鋼水中有害氣體成分和球狀氧化物夾雜（球狀氧化物評(píng)級(jí)不超過(guò)2.0）的含量大大降低；鋼水純凈度的提高，增強(qiáng)了鑄件基體抗裂紋的能力。