0Cr13Ni4Mo不锈钢生产实践

高 阳 付 鑫

(北方重工集团有限公司沈阳铸锻工业有限公司，辽宁110000)

生产技术

0Cr13Ni4Mo不锈钢生产实践

高 阳 付 鑫

(北方重工集团有限公司沈阳铸锻工业有限公司，辽宁110000)

采用电炉→LF→VOD工艺，并采用合适的浇注速度，严格控制出钢温度，氩气保护浇注等措施，生产出符合要求的0Cr13Ni4Mo不锈钢。

0Cr13Ni4Mo不锈钢；冶炼工艺；脱碳

我公司生产的0Cr13Ni4Mo钢为马氏体不锈钢，因为其具有较好的力学性能和耐腐蚀性能，因此广泛应用于核电、石油机械、阀门等领域。目前我公司主要是根据客户需求，生产相应的钢锭产品。由于公司的废钢种类繁多，废钢的清洁污染程度不同，导致配料过程有一定的难度，同时我公司生产的0Cr13Ni4Mo不锈钢对C含量要求高，导致冶炼难度增加，但是我公司通过EAF→LF精炼炉→VOD炉生产流程对该钢种进行生产，起到了很好的效果，缩短了冶炼时间，改善了钢水质量。

1 生产工艺路线及设备

1.1 生产工艺路线

我公司生产0Cr13Ni4Mo钢时的主要工艺流程为：合理利用现有的废钢配料→EAF→LF钢包精炼炉→VOD炉→钢锭模注[1]。在此过程中，电弧炉(EAF)主要是为了熔化废钢，为LF精炼炉提供粗炼钢水，电弧炉中主要进行熔化期的操作。LF精炼炉的主要功能是精炼还原、去S、去夹杂还有合金化的作用。VOD炉主要是真空脱碳脱氧，起到去碳保铬的功能。真空碳脱氧的原理是：在真空条件下，碳优于铬氧化，从而达到去碳保铬的作用[2]。

1.2 主要的生产设备

冶炼不锈钢主要是通过AOD及VOD这两种设备，主要的工艺路线包括转炉/电弧炉→LF炉→AOD，转炉/电弧炉→LF炉→VOD等几种工艺路线[3]。我公司采用的是EAF→LF→VOD→模注的工艺路线。炼钢过程中的设备及参数见表1。

表1 炼钢过程中的设备及参数Table 1 Equipment in steel-making process and parameter

2 生产中的技术难点及控制

2.1 化学成分要求及目标值

0Cr13Ni4Mo化学成分要求见表2。

2.2 技术要点

(1)我厂使用的废钢主要是客户提供的返回废钢，其成分和清洁度复杂不确定。同时废钢可出钢水量不确定，导致配料困难。

(2)由于废钢大部分成沫状，钢液的流动性不好。冶炼过程中容易增碳，导致冶炼时间增加。在冶炼此钢种过程中C含量要求比较高，控制C含量是主要的工作。

(3)需考虑浇注速度对钢锭质量有一定影响。需考虑流钢砖等浇注耐材的质量问题对钢锭的影响。需考虑浇注温度及浇注速度的影响。

表2 化学成分要求(质量分数，%)Table 2 Chemical composition requirement (Mass, %)

2.3 生产过程控制

(1)由于废钢的清洁度和化学成分不是很好，配料过程中钢水的回收率按照75%～80%计算。根据用户提供的废钢料种类和重量合理计算装入量，分3次装入料罐。

(2)电炉和精炼炉操作要避免操作失误引起的增碳现象，避免操作过程中电极出现折断的现象。电炉操作过程中合理控制温度，电炉出钢时C含量在0.20%左右，避免过氧化，造成事故。电炉出钢温度在1670～1685℃，出钢成分接近表3目标成分要求。LF精炼铝钙线喂丝处理。钢水从LF进VOD要求控制碳成分在0.20%左右，S成分要求在0.010%以下。为了避免VOD处理之后回LF炉进行提温处理引起的电极增碳，进VOD的温度控制在1620℃左右。VOD采用五级泵操作，根据微氧电势仪表进行吹氧脱碳，吹氧脱碳时间为30 min左右，微氧电势保持在工艺规定值，吹氧脱碳后停氧气升氧枪。此钢种结束VOD操作之后需要改变氧化气氛，使其成为还原气氛，因此我公司采用吹氧结束后及时加入活性石灰、萤石、硅铁、金属锰、硅钙粉、铝豆等造渣及脱氧剂，保证能使VOD中的氧化气氛改变为还原气氛，之后进行真空处理。VOD破空回精炼炉软吹氩处理，促进钢液夹杂及气体的上浮。

(3)浇注使用的耐火砖等辅具材料必须经过干燥烘烤，严格检查锭模的质量，及时清理锭模里残留的杂物。严格控制浇注速度在25 kg/s。采用无碳保护渣氩气保护浇注。采用合理的浇注速度，严格控制出钢温度(出钢温度=钢水熔点+钢水过热度+钢水在吊包到浇注过程中的温降)，浇注温度在1575℃左右。

3 成品质量

3.1 化学成分

成品钢锭的炉后成分见表4。

3.2 夹杂物

通过用户锻造后的反馈，我公司生产的钢锭没有裂纹现象的出现，同时经过超声检测，缺陷、夹杂物等符合要求。

表3 电弧炉出钢钢水的化学成分要求 (质量分数，%)Table 3 Chemical composition requirement of tapping molten steel from arc furnace(Mass, %)

表4 成品钢锭的炉后成分(质量分数，%)Table 4 Composition of finished ingot after melting(Mass, %)

4 结论

(1)通过控制LF进入VOD终点碳为0.20%，采用VOD吹氧脱碳30 min，保压20 min的操作，使得钢水的C含量达到了0.033%，满足了客户要求。与之前的工艺相比，现行工艺解决了生产低碳钢过程深脱碳的实际问题，缩短了冶炼时间，降低了冶炼成本。

(2)采用合适的浇注速度，严格控制出钢温度，对浇注耐火砖进行严格干燥烘烤，采用氩气保护浇注及良好的真空处理等措施，消除了钢水中的夹杂物等缺陷，减少了钢水中的气体含量，达到了良好的冶炼效果，满足了客户要求。

[1] 黄海棠. 高铬返吹法冶炼超低碳不锈钢[J]. 铸造技术，2008，29(2)：261-265.

[2] 王明旭. 电炉和精炼炉VOD双联法冶炼不锈钢工艺[J]. 大型铸锻件，2008(1)：26-28.

[3] 靳鹏，李卫东，王纪元，等. 电炉和精炼炉VOD双联法冶炼0Cr18Ni9[J]. 铸造设备与工艺，2013(5)：42-44.

编辑 杜青泉

0Cr13Ni4Mo Stainless Steel Production Practice

GaoYang,FuXin

Adopt the process furnace→LF→VOD and a suitable pouring speed, strictly control the temperature of tapping, and use the measures like the argon shield pouring to produce a qualified 0Cr13Ni4Mo stainless steel.

0Cr13Ni4Mo stainless steel, melting process, decarbonization

TG142.7

B

2017—03—03

高阳(1990—)，男，本科，助理工程师，从事钢铁冶金工作。