一種超超臨界高壓鍋爐管坯鋼的增氮工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種增氮工藝，具體來講是一種超超臨界高壓鍋爐管坯鋼的增氮工藝；包括電爐冶煉工序，一次LF精煉工序，VD真空脫氣工序和二次LF精煉工序，所述電爐冶煉工序中需要控制出鋼組分和溫度，同時需要用氬氣攪拌；一次LF精煉工序中需要控制Cr和C的質(zhì)量百分比；二次LF精煉工序成分調(diào)整合適后需要進行鈣處理，溫度和所有成分都調(diào)整好后進行軟吹氬處理，軟吹氬結(jié)束鋼水即可上連鑄澆注，所述增氮工藝分別通過在一次LF精煉工序和VD真空脫氣工序向鋼包內(nèi)通入氮氣作為攪拌氣體，二次LF精煉工序中補加氮化鉻合金調(diào)整氮含量；該工藝通過科學的配比的通入氮氣和添加氮化鉻能夠?qū)⒌靠刂圃?.030-0.070%，同時氮氣的加入沒有出現(xiàn)鑄坯表面氣孔和皮下氣泡等鑄坯質(zhì)量問題。
【專利說明】一種超超臨界高壓鍋爐管坯鋼的增氮工藝
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種增氮工藝，具體來講是一種超超臨界高壓鍋爐管坯鋼的增氮工藝。
【背景技術】
[0002]電力行業(yè)是中國鋼材重點用戶之一，所用鋼材品種、規(guī)格繁多。其中，電站和動力系統(tǒng)用鋼技術屬于國家戰(zhàn)略性技術，其產(chǎn)品具有極高附加值，對國民經(jīng)濟發(fā)展和國防建設具有直接的決定性支撐作用。因此，美、歐、日等國政府和企業(yè)均長期資助火電用鋼技術的研發(fā)。
[0003]根據(jù)中國的自然資源和國情，在未來相當長的一段時間內(nèi)，以燃煤發(fā)電機組為主力的火力發(fā)電將仍然是中國電能結(jié)構(gòu)中的主體。為了降低煤耗，減少C02排放量，提高燃煤發(fā)電機組的熱效率，以滿足環(huán)境保護的要求，大容量、高參數(shù)(壓力和溫度)超臨界、超超臨界機組(按主蒸汽出口壓力分類，壓力大于22.0MPa為超臨界壓力鍋爐；主蒸汽壓力在28MPa以上或主汽、再熱汽溫在580°C以上的機組為超超臨界機組)將是我國今后火電機組發(fā)展的必然趨勢，特別是超超臨界機組必將成為火電機組中的主要候選機組。預計在未來10年左右，我國火電機組蒸汽參數(shù)可能從目前600°C，26.5MPa提高到630~650 0C，30MPa,甚至更高。
[0004]超超臨 界機組的發(fā)展是以材料的發(fā)展為基礎的，世界各國都在研發(fā)適宜于高蒸汽參數(shù)下使用的材料，因此超臨界高壓鍋爐管管坯鋼成為300000kw及300000kw以上鍋爐內(nèi)受熱面部件上必須 的材料，由于該類材料服役環(huán)境極其苛刻，需要長期在高溫高壓的環(huán)境下工作，這也就對該鋼種的實物質(zhì)量控制、夾雜物及有害氣體含量提出了更高的要求；該鋼種成分如下表1 (各元素含量為重量百分比)，從表中可以看出該鋼種含氮量需要控制在300-700ppm這一范圍內(nèi)，國內(nèi)電爐鋼的氮含量通常都在30-80ppm這一范圍內(nèi)，即使一些汽車用鋼需要增氮的品種一般對氮的要求也都在100-200ppm，該系列鋼種如此高的氮含量和大的合金量(≥10%)對使用電爐+LF+VD+連鑄工藝路線冶煉控氮來講絕對是一個挑戰(zhàn)，這也是目前該系列鋼種國內(nèi)廠家采用連鑄工藝生產(chǎn)的一個瓶頸。
[0005]表1 T91/P91主要成分控制范；
【權利要求】
1.一種超超臨界高壓鍋爐管坯鋼的增氮工藝，包括電爐冶煉工序，一次LF精煉工序，VD真空脫氣工序和二次LF精煉工序，其特征在于:所述電爐冶煉工序中需要控制出鋼組分和溫度，同時需要用氬氣攪拌，電爐出鋼合金化時要求插鋁出鋼；一次LF精煉工序中需要控制Cr和C的質(zhì)量百分比；二次LF精煉工序成分調(diào)整合適后需要進行鈣處理，鈣處理時喂鈣量控制在30-60g/t鋼水，溫度和所有成分都調(diào)整好后進行軟吹氬處理，軟吹氬結(jié)束鋼水即可上連鑄澆注，所述增氮工藝分別通過在一次LF精煉工序和VD真空脫氣工序向鋼包內(nèi)通入氮氣作為攪拌氣體，二次LF精煉工序中補加氮化鉻合金調(diào)整氮含量，具體操作步驟如下: 1)電爐冶煉工序中，控制出鋼C≤0.04%, P≤0.010%,出鋼溫度≤1660°C，兩路氬氣流量分別控制在350-500L/min，含鋁原料使用量折合純鋁/鋼水為0.5kg/t ； 2)一次LF精煉工序中，控制Cr的質(zhì)量百分比為8.0-8.3%，C^0.08%，全程從鋼包底部分兩路吹入氮氣作為底攪，使鋼水一直處于氮氣飽和氛圍下，增加鋼水分子表面的氮氣分壓，一次LF精煉工序時間控制在40-60min，氮氣流量控制在150_250L/min ;該階段氮的轉(zhuǎn)化速率在2_3ppm/min ； 3)VD真空脫氣工序中，真空度< Imbar并保持15min，其中O-lOmin，底部分兩路吹入氮氣作為底攪，氮氣流量控制在100-150L/min，該階段氮的轉(zhuǎn)化率在l-2ppm/min ； IOmin以后直至VD真空脫氣工序結(jié)束，將氮氣切換成氬氣作為底攪氣體，并在真空脫氣結(jié)束后檢測氮含量，控制氮含量100-200ppm,同時控制氫含量< 2.0ppm ； 4)二次LF精煉工序中，根據(jù)VD真空脫氣工序中檢測的氮含量，依據(jù)鋼水量使用氮化鉻合金調(diào)整氮含量在350-450ppm，氮化鉻的加入量=(目標氮控制值-VD真空脫氣結(jié)束后氮含量)/氮化鉻中氮的含量/氮的收得率；二次LF精煉工序全程從底部分兩路吹入氬氣作為底攪，氬氣流量控制在100-150L/min，溫度和所有成分都調(diào)整好后進行軟吹氬處理，軟吹氬時間控制在10-15min，軟吹時兩路氬氣流量分別控制在10-30L/min。
2.根據(jù)權利要求1所述的超超臨界高壓鍋爐管坯鋼的增氮工藝，其特征在于:電爐冶煉工序中，控制出鋼C:0.04%, P:0.010%,出鋼溫度:1660°C，兩路氬氣流量分別控制在350L/min ;一次LF精煉工序中，控制Cr的質(zhì)量百分比為8.0%，C:0.08%，一次LF精煉工序時間控制在40min，氮氣流量控制在150L/min ；VD真空脫氣工序中，氮氣流量控制在100L/min ;二次LF精煉工序中，調(diào)整氮含量為350ppm，氬氣流量控制在100L/min，軟吹氬時間控制在lOmin，軟吹時兩路氬氣流量分別控制在10L/min。
3.根據(jù)權利要求1所述的超超臨界高壓鍋爐管坯鋼的增氮工藝，其特征在于:電爐冶煉工序中，控制出鋼C:0.03%, P:0.009%,出鋼溫度:1670°C，兩路氬氣流量分別控制在500L/min ;一次LF精煉工序中，控制Cr的質(zhì)量百分比為8.3%，C:0.07%, 一次LF精煉工序時間控制在60min，氮氣流量控制在250L/min ；VD真空脫氣工序中，氮氣流量控制在150L/min ;二次LF精煉工序中，調(diào)整氮含量為450ppm，氬氣流量控制在150L/min，軟吹氬時間控制在15min，軟吹時兩路氬氣流量分別控制在30L/min。
4.根據(jù)權利要求1所述的超超臨界高壓鍋爐管坯鋼的增氮工藝，其特征在于:電爐冶煉工序中，控制出鋼C:0.02%, P:0.008%,出鋼溫度:1680°C，兩路氬氣流量分別控制在400L/min ;一次LF精煉工序中，一次LF精煉工序時間控制在50min，控制Cr的質(zhì)量百分比為8.1%，C:0.06%，氮氣流量控制在200L/min ；VD真空脫氣工序中，氮氣流量控制在120L/min ;二次LF精煉工序中，調(diào)整氮含量為400ppm，氬氣流量控制在120L/min，軟吹氬時間控制在12min，軟吹時兩路氬氣流量分別控制在20L/min。
5.根據(jù)權利要求1-4任一權利要求所述的超超臨界高壓鍋爐管坯鋼的增氮工藝，其特征在于:氮化鉻合金的質(zhì)量百分比為Cr≥65%, N≥8.0%, Si ( 2.5%, C≤0.2%, P≤0.03%, S (.0.03% ;氮化鉻合金的粒度5-30mm。
【文檔編號】C21C7/072GK103614514SQ201310644929
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月5日 優(yōu)先權日:2013年12月5日
【發(fā)明者】楊利委, 陳興華, 朱守欣, 周劍, 李林 申請人:南京鋼鐵股份有限公司