P91耐熱鋼純凈化冶煉工藝研究

2015年初，內(nèi)蒙古北方重工業(yè)集團(tuán)有限公司中標(biāo)國(guó)內(nèi)某400萬(wàn) t/a煤炭間接液化項(xiàng)目超高壓蒸汽用P91無(wú)縫鋼管。該項(xiàng)目P91鋼管的技術(shù)要求（非金屬夾雜物、P含量、晶粒度、硬度均勻性）超出國(guó)內(nèi)批量生產(chǎn)該類鋼管的實(shí)際水平，特別是非金屬夾雜物，實(shí)現(xiàn)指標(biāo)存在極大的技術(shù)難度。

為此該公司開展了提高鋼的純凈度（O含量、夾雜物）技術(shù)攻關(guān)，使產(chǎn)品合格率達(dá)到100%，拓展了高端無(wú)縫鋼管市場(chǎng)。

對(duì)于冶煉高純凈高鉻鋼P(yáng)91而言，鋼中夾雜物級(jí)別達(dá)到B、D、DS≤1.5級(jí)，且同時(shí)滿足A+B+C+D≤3.5級(jí)，控制鋼中O含量和選擇脫氧方式成為難點(diǎn)。

低碳鋼控氧難度大，低碳高合金鋼冶煉時(shí)間長(zhǎng)，難度更大。為此，要“系統(tǒng)考慮，防治結(jié)合”，即通過(guò)控制電爐冶煉過(guò)程中的過(guò)氧化程度、出鋼過(guò)程中預(yù)脫氧措施、精煉過(guò)程擴(kuò)散脫氧、鋼液中的脫氧產(chǎn)物和夾雜物形態(tài)、熔渣吸附能力、澆注過(guò)程氣體保護(hù)，實(shí)現(xiàn)低氧含量。

P91鋼管制造流程為：50tEAF→50tLF→VD→調(diào)氮→軟吹→保護(hù)澆注→鋼錠熱送→150 MN壓機(jī)制坯→360 MN壓機(jī)擠管→管坯熱處理→理化檢測(cè)→精加工→無(wú)損檢測(cè)→交驗(yàn)。

研究結(jié)果表明：

1) 當(dāng)氧化脫碳期達(dá)到平衡態(tài)時(shí)C、O濃度積是常數(shù)，碳高則氧低。因P91等鋼出鋼碳工藝要求較低（≤0.05%），若吹氧工藝控制不合理，出鋼C含量控制過(guò)低，會(huì)造成電爐鋼水過(guò)氧化，進(jìn)而造成在后續(xù)精煉工序中使用的脫氧劑的量增多，生成較多的脫氧產(chǎn)物，而脫氧產(chǎn)物不能全部上浮被溶渣吸附，勢(shì)必有部分脫氧產(chǎn)物滯留在鋼液中，從而造成鋼中夾雜物超標(biāo)。因此優(yōu)化電爐冶煉中的化料、氧化脫碳及升溫期的吹氧工藝，并以理論計(jì)算吹氧量為指導(dǎo)，在保證出鋼P(yáng)含量條件下，精確控制C含量在0.04～0.05%，穩(wěn)定地控制了電爐冶煉鋼水過(guò)氧化，從源頭控制鋼中的O含量。

2) 采用電爐出鋼過(guò)程先碳脫氧、后沉淀脫氧的電爐爐后預(yù)脫氧工藝，精煉過(guò)程擴(kuò)散脫氧，控制VD前及軟吹前鋼中自由氧≤8×10-6，（FeO)≤0.6%。VD前鋼水達(dá)到較高純凈度后再進(jìn)行鈣處理及終脫氧，減少了鋼水中的脫氧產(chǎn)物，改善了夾雜物的形態(tài)。

3) 采用精煉過(guò)程不間斷擴(kuò)散脫氧和持續(xù)保持熔渣還原性，防止精煉過(guò)程鋼水的脫氧產(chǎn)物，改善了夾雜物的形態(tài)。

4) 控制熔渣堿度，減少球狀?yuàn)A雜物。

5) 通過(guò)綜合采用以上技術(shù)措施，制備的無(wú)縫管產(chǎn)品中的全氧含量穩(wěn)定控制在12×10-6～20×10-6范圍內(nèi)。A類和C類夾雜物控制在不大于1級(jí)、B類和D類夾雜物不大于1.5級(jí)的范圍內(nèi)。A、B、C、D類夾雜物之和控制在不大于3.5級(jí)的范圍內(nèi)。同時(shí)材料的性能指標(biāo)均達(dá)到相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，且性能儲(chǔ)備較大。