压力容器用钢氧化物冶金技术研究

王 勇/唐山钢铁国际工程技术股份有限公司

压力容器用钢氧化物冶金技术研究

王 勇/唐山钢铁国际工程技术股份有限公司

压力容器在工业中有着广泛的应用，工业应用对压力容器的质量及性能有较高的要求，高强度及高韧性是确保压力容器适应安全的保障。针对压力容器在焊接过程个容易出现晶体粗化、焊接裂纹等问题，氧化物冶金技术由于具有抑制粗化及减少裂纹的优点而成为目前压力容器生产过程中应用较为重要的一项技术手段。本文就压力容器用钢氧化物冶金技术的有关内容进行了探讨，旨在促进压力容器用钢整体质量及性能的提高，确保使用安全。

压力容器；钢材料；氧化物冶金技术

前言

压力容器在工业领域有着非常广泛的引用，随着我国工业化进程的不断加快，对压力容器用钢的质量及性能也提出了更高的要求。虽然说随着工业及科学技术的快速发展，焊接技术也得到大幅的提升，但是传统焊接技术下，在焊接过程中非常容易出现晶体粗化及裂纹的问题，从而降低压力容器的整体性能。氧化物冶金技术是一种新型的焊接技术，相比于其他焊接技术，其具有抑制晶体粗化及防止焊接裂纹产生等优点，因此加强对氧化物冶金技术的研究并推广其在压力容器制造中的应用意义重大。

一、氧化物冶金技术概述

在炼钢过程中，钢材料中的非金属杂物对钢材料的整体质量及性能有很大的影响，如果不采取有效的方法进行有效的控制，将会对在很大程度上降低由钢材料制成的产品的质量和性能，从而难以确保钢材料制品使用的安全与稳定性。但是随着科学技术的不打断发展，科学研究发现，通过对钢材料中的非金属杂质进行合理的控制，也能将其转变成有利于制品整体质量与性能提升的一面，因此，从这方面看，钢材料中的非金属杂质是不能完全以坏处论之的，在这种情况下，氧化物冶金技术被提出并得到广泛的推广应用。

氧化物冶金技术在炼钢过程中的应用，主要是过程对钢材料中比较小的杂质进行合理处理，使其在大小和分布方面能够满足一定的要求而达到提升钢材料的硬度和强度的目的。钢材料中的氧化物有大有小，大小的不同其在钢材料中的作用也截然不同。一般情况下，比较大的氧化物会对钢材料的各方面性能造成影响，被视作杂物；而对于比较细小的氧化物，当其尺寸足够小，并且呈弥散分布，就能够作为钢材料中晶体内针状铁素体形核核心，这种情况下，细小杂质不仅不会影响钢材料的质量，而且还具有提升钢材料基本性能的作用。

氧化物冶金技术提升钢材料自制品基本性能优势的发挥是以钢材料中杂质促进压力容器用钢的晶体针状内铁素体的形核为前提的，但是由于并不是所有的非金属夹杂物都能够形成形核，目前发现只有Ti2O3、ZrO2、Al2O3等是有效的非金属氧化物，除此之外，硫化物及氮化物在氧化物上的析出也会给压力容器用钢的质量和性能产生影响。因此，在氧化物冶金技术的运用过程中，不仅要高度注意合金元素氧化物对晶内铁素体形成的影响，而且还要加强对非金属元素在氧化物上的析出，只有满足这两方面的条件，才能实现利用氧化物冶金技术来提升压力容器用钢质量及性能的目的。

二、压力容器用钢成分设计

（一）压力容器用钢合金元素分析

在压力容器用钢的成分设计中，由于不同的合金元素在压力容器用钢中发挥的作用是不同的，因此了解每一种合金元素在压力容器用钢中的作用是进行成分设计的关键。C、Si、Mn、Nb、Mo、V 等是压力容器用钢中常见的合金元素，这些合金元素在其中发挥的作用是不一样的，例如 C在压力容器用钢中的主要作用主要体现在强度、韧度及焊接性三个方面，通过在压力容器用钢中合理的加入一些C合金元素就可以有效提升压力容器用钢的强度、韧度及焊接性。而其他合金元素在压力容器用钢中的作用有体现在不同的方面，因此，全面掌握才能更好地进行设计利用。在压力容器用钢中使用各种合金元素，合理控制地对各种合金元素的质量分数进行控制是关键。

（二）压力容器用钢成分设计基本原则

压力容器永刚成分设计需要遵循一定的原则：一是要根据压力容器用钢的承受能力分析进行适当的微合金化处理。在充分分析压力容器用钢承受能力的基础上，对合金元素的质量分数进行合理的控制，使合金元素具备高强度和高韧性的基本特质，在氧化物冶金技术的应用下形成高熔点第二相粒子以抑制奥氏体晶体粗化的现象，从而提升压力容器用钢的质量和性能。二是要对热处理工艺技术的合理采用。，在压力容器用钢冶炼结束以后，要根据压力容器用钢的实际情况进行锻造参数和轧制参数的设置，以合理的控制析出相的析出和钢板组织。

三、压力容器用钢的制备过程

（一）压力容器用钢的冶炼和浇铸

压力容器用钢的冶炼工艺应用主要包括纯铁熔化、脱氧、合金化及真空浇铸等流程。

（二）压力容器用钢的锻造和轧制

对于压力容器用钢的锻造与轧制过程要注意以下几方面：一是对锻造温度的控制，一般来说，锻造加热温度为1200℃，终锻温度要在950℃以上；二是轧制过程中控轧控冷技术的合理应用，在进行压力容器用钢热轧的过程中必须运用控轧空冷技术对加热温度和轧制温度进行控制，以确保轧制的质量。而由于轧制冷却的速度对压力容器用钢中晶粒粗化的现象有很大影响，适当提升不仅可以抑制晶粒粗化的现象，而且还能提升压力容器用钢的韧性和强度，，加快超细铁素体组织在压力容器用钢中的形成速度，因此，要在热轧的基础上应用控冷技术。

四、脱氧工艺对压力容器用钢相关性能的影响

由于压力容器用钢的质量和性能直接受夹杂物在压力容器用钢中的尺寸和分布的影响，因此在运用氧化物冶金技术进行压力容器用钢的炼化前对夹杂物金相进行系统的分析是一个重要的环节。通过对压力容器用钢中的夹杂物金相进行分析，才能在准确解夹杂物尺寸及分布情况的基础上对其进行更加准确的细化和合理分布。另外，合金元素在压力容器用钢炼制过程中产生的析出相也会影响压力容器用钢的强度和韧性，因此，加强对这些析出相的控制也非常重要。只有充分考虑这两方面，才能充分利用氧化物冶金技术来提升压力容器用钢的质量及性能。

五、结束语

综上所述，氧化物冶金技术在压力容器用钢制造中有着突出的优点，合理应用可以有效抑制晶体粗化及裂纹的出现，对于压力容器用钢质量及性能的提升有积极作用，因此应进一步加强对氧化工艺对压力容器用钢中夹杂物、析出相及钢组织等方面对性能影响的研究，以不断提升氧化物冶金技术应用水平。出于该目的，上文在充分结合笔者对相关文献研究以及自己多年工作实践基础上主要对压力容器用钢氧化物冶金技术进行浅探，以供相关从业人员参考。

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