超低碳馬氏體不銹鋼冶煉工藝的改進和優(yōu)化

超低碳馬氏體無錫不銹鋼（06Cr13Ni46Mo和06Cr16Ni46Mo）是水輪機重要部件上冠、下環(huán)、葉片和導葉通常選用的重要材料。該系列不銹鋼材料在冶煉技術上難度大，而且對產(chǎn)品的質(zhì)量要求較高，特別是在制造三峽水電機組時，國內(nèi)三大水電設備制造公司，通過引進國內(nèi)外水電制造技術和標準，制定了國內(nèi)水電設備關鍵部件的三峽標準（該標準所涉及的材料方面的要求代表國內(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。

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

東方電氣集團的技術人員針對公司無錫不銹鋼冶煉原有工藝存在脫碳時間長、耗氧量大、熔池溫度高、高溫停留時間長等問題，通過工藝改進和AOD精煉爐使用，提高了鋼液質(zhì)量。

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

AOD法是利用氬、氧氣體對鋼液進行吹煉，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法還可以在吹煉過程中脫除鋼中的鉛。有研究表明，無錫不銹鋼中含有一定的鉛會影響其熱加工性能，而經(jīng)過AOD吹煉，成品鋼中的ω（Pb）≤10×10-6以下，完全不會影響鋼的性能。

通過工藝改進和AOD的使用，獲得了高質(zhì)量的鋼水，采用Si-Ca、Si-Fe等復合脫氧，鋼水ω（O）降至80×10-6；選用活性石灰強化脫硫，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理化指標的要求；鋼水中有害氣體成分和球狀氧化物夾雜（球狀氧化物評級不超過2.0）的含量大大降低；鋼水純凈度的提高，增強了鑄件基體抗裂紋的能力。