天钢抗硫酸露点腐蚀09CrCuSb圆钢的开发

马立军，马 净，王成建，徐银辉

（天津钢铁集团有限公司技术中心，天津 300301）

1 引言

钢铁生产企业面临的市场竞争日益激烈，普通钢材产品的利润空间越来越小。为了提高自身竞争力，钢铁企业必须在技术进步、产品链整合及产品结构等方面加大力度。实施以高端产品带动低端产品的钢材产业链竞争[1]。为此，天津钢铁集团有限公司（以下简称天钢）开发了高含硫烟气中服役的省煤器专用的抗硫酸露点腐蚀的09CrCuSb 钢。

09CrCuSb 钢为低合金抗硫酸露点腐蚀结构用钢，通过在冶炼过程中向钢中加入适量的Cu、Cr、Sb等合金元素，增强钢的抗硫酸露点腐蚀性能。另外，09CrCuSb 钢还具有良好的冷镦、冷拔等综合工艺特性。09CrCuSb 无缝钢管被广泛应用于制造在含高硫烟气中服役的省煤器、空气预热器、热交换器和蒸发器等装置设备，用于抵御含硫烟气结露点腐蚀。

2 产品技术要求

根据用户提出的技术要求，参照国标GB150-1998 H4 09CrCuSb 耐硫酸露点腐蚀用无缝钢管技术要求及使用规定，天钢制定了相应的炼钢—精炼—连铸—轧钢生产工艺规程。

2.1 化学成分和力学性能指标

09CrCuSb 化学成分见表1。

表1 09CrCuSb钢化学成分要求w/%

2.2 09CrCuSb 圆钢规格及偏差

Φ65 mm、Φ55 mm 圆钢公差符合国标GB/T702-2008 标准中2 组精度要求，即±0.5 mm，圆钢的不圆度小于等于圆钢直径的5%，09CrCuSb 圆钢弯曲度小于4 mm/m，不能出现“S 型”弯曲。定尺9 m，允许2%的长度大于5 m 的非定尺圆钢交货。

2.3 圆钢的表面质量要求

严格控制圆钢的表面质量，圆钢表面不得有裂纹、结疤、压痕、划伤等影响正常使用的表面缺陷。

2.4 低倍组织要求

圆钢酸浸后，低倍组织上不能有可见的缩孔、气泡、裂纹、夹杂等缺陷.

3 生产工艺

3.1 工艺流程

120t 顶底复吹转炉—120 t LF 精炼炉—120 t VD 真空精炼炉—6 机6 流CONCAST 方圆坯连铸机—热送热装加热炉—18 架连轧机组—精整、检验—成品入库。

3.2 炼钢工艺

3.2.1 转炉冶炼

（1）保证转炉入炉铁水质量，要求转炉人炉铁水硫（S）≤0.035%、磷（P）≤0.080%，入炉铁水温度高于1 300℃。

（2）转炉冶炼过程中，冶炼前期强化脱P 操作，尽快形成高碱度、高氧化性、流动性良好的前期渣，实现钢水的前期脱磷的目的[2]。使用钢芯铝和BaAlSi终脱氧，使用低碳硅锰、低碳铬铁和硅铁合金化；

（3）要求转炉终点成分：0.10≥C≥0.04%，P≤0.01%，出钢温度1 670～1 700℃。

钢包内渣厚度不大于50 mm。

3.2.2 LF 冶炼

（1）LF 炉进站后吹氩，根据钢水情况，补充部分渣料，选择适当的电压、电流快速化渣，渣化好后进行测温、取样；

（2）分期分批加入精炼渣料和还原剂，尽快形成白渣。白渣形成后，取钢水样做全分析，调整成分。白渣精炼时间大于等于20 min。

3.2.3 VD 真空脱气

（1）钢水真空处理要求真空度小于等于67 Pa，保持时间大于10 分钟，同时采用弱吹氩搅拌。

（2）破空后喂CaSi 丝，保持软吹氩时间大于等于8 min。

3.3 连铸工艺

Cu 元素是提高钢耐腐蚀性能最主要、最普遍使用的合金元素，含铜钢具有良好的耐蚀性能[3]。但是Cu 元素在钢中具有富集作用，当铸坯表面的铁被氧化后，钢表层的铁含量降低，Cu 含量因而相对增加，形成网状富集铜相，连铸坯矫直时容易产生星状裂纹。因此，连铸过程必须选择合理的二次冷却制度，使得铸坯在矫直区避开铜脆温度。

连铸工艺制度：连铸全程保护浇铸，防止钢水二次氧化，避免连铸水口结瘤。采用结晶器电磁搅拌和末端电磁搅拌工艺，确保铸坯化学成分均匀，和非金属夹杂物的上浮，提高铸坯内部和表面质量。连铸工艺采取低过热度、低拉速、弱冷工艺，关键工艺控制参数如下：

（1）连铸拉速：1.9 m/min；

（2）连铸中间包温度控制：（1 545±5）℃；

（3）二次冷却比水量控制：1.0 L/kg。

3.4 轧钢工艺

09CrCuSb 钢中Cu 的含量比较高，轧制难度比较大。热轧含Cu 钢，铸坯在加热炉内加热时，加热炉内氧化性的气体与铸坯表面发生氧化反应，铸坯表面的铁元素被氧化，Cu 元素的含量相对增加[4]。当铸坯表面的Cu 含量超出在铁中的溶解度，Cu 元素就会沿着晶界扩散，形成网状富Cu 相。当铸坯在加热炉内的较热温度高出Cu 的熔点（1 083℃）时，富Cu 相处于熔融状态，在这个时候进行轧制时，轧制应力导致铸坯表面开裂，形成“星形”的网状裂纹。

在轧制09CrCuSb 钢的过程主要采取以下措施，避免“铜脆”现象发生：

（1）在转炉冶炼09CrCuSb 钢时，加入适当的Ni 元素，使晶间产生CuNi 化合物。CuNi 化合物熔点比较高，能够防止“Cu 脆”裂纹的发生。

（2）轧钢工艺选择高温快烧、快速轧制，以减少Cu 元素在钢表面的富集。

（3）把09CrCuSb 钢C 含量控制在0.08%左右，低碳钢在轧制过程中热变形抗力比较小。严格控制加热炉内炉气温度低于1 160℃，连铸方坯出加热炉的温度控制在980～1 030℃，减少Cu 元素的富集，保证钢材表面质量。

4 产品质量分析

4.1 09CrCuSb 圆钢化学成分

09CrCuSb 圆钢成品生产化学成分范围见表2。

4.2 09CrCuSb 圆钢气体分析

表2 09CrCuSb圆钢成品化学成分 w/%

09CrCuSb 圆钢气体分析见表3。

表3 09CrCuSb圆钢气体分析 /10-6

4.3 09CrCuSb 圆钢力学性能分析

经过每炉次抽检试样，检验结果统计入表4。

表4 09CrCuSb圆钢力学性能分析

从以上数据可以看出，天钢生产的抗硫酸露点腐蚀09CrCuSb 圆钢性能完全满足标准要求。

4.4 产品质量控制要点

（1）09CrCuSb 钢中Cu 的含量比较高，铸坯在加热时，铸坯表面的铁被氧化，导致Cu 元素的富集，Cu含量超过在铁中中的溶解度，就会沿着晶界扩散，形成网状富Cu 相。当铸坯在加热炉内的较热温度高于Cu 的熔点（1 083℃）时，富Cu 相处于熔融状态，在这个时候进行轧制时，轧制应力会导致铸坯表面开裂，形成“星形”的网状小裂纹。可通过钢中添加适量镍和高温快烧、快速轧制来抑制上述现象的发生。

（2）09CrCuSb 圆钢C 含量控制在0.08%，低碳钢热变形抗力比较小。可以进行低温加热、低温轧制，减少了Cu 元素富集导致的裂纹；

（3）连铸工艺采取低过热度、低拉速、弱冷工艺，避开矫直时铸坯处于“Cu 脆”温度区；

（4）严格控制加热炉内炉气温度＜1 160℃，连铸方坯出加热炉的温度控制在980～1 030℃，减少Cu 元素的富集，保证钢材表面质量。

5 结论

天钢开发的抗硫酸露点腐蚀09CrCuSb圆钢生产工艺路线是可行的。天钢的抗硫酸露点腐蚀09CrCuSb圆钢产品，经检测，符合相关标准，达到了设计要求。天钢生产的抗硫酸露点腐蚀09CrCuSb圆钢工艺设计合理、产品质量稳定，满足了市场需求。

[1]袁敏，张银生.15MnCrNiCu圆钢的开发实践[J].江苏冶金，2007，35（2）：34-36.

[2]王永然，李召岭，王兰香.DH36高强度船板钢的开发与试制[J].炼钢，2009，25（1）：8-11.

[3]杨才福，苏航.加热工艺对含铜钢表面氧化的影响[J].钢铁研究学报,2007，19（10）：48-52.

[4]杨才福，苏航.Cu、Ni在含铜钢时效钢表面氧化层中的富集[J].钢铁，2007，42（4）：57-60.