[发明专利]耐高温高压合金钢的冶炼方法

说明书

技术领域：

本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及超（超）临界发电机组耐高温高压合金锅炉管用P91、 P92钢VD真空处理增氮冶炼方法。

背景技术：

超（超）临界发电机组高压锅炉管常用的含氮钢主要是P91、P92，其特点是耐高温（593～610℃）、耐高压（24～34MPa），用于制造超（超）临界机组电站锅炉的蒸汽集箱、电厂主蒸汽管等重要部件，因电站锅炉长期在高温、高压环境下工作，服役条件苛刻，要求钢质低气体，高纯净度。为了满足强度要求，其标准规定氮含量质量百分比为0.030～0.070%。通常P91、 P92钢采用的生产方法是在LF精炼炉采用加入氮化铬铁或氮化锰铁或吹入氮气将钢水中的氮含量（质量百分比）控制在0.050～0.065%，VD真空处理后，钢水中氮含量（质量百分比）降到0.018～0.022%，脱氮率为60%以上（一般是VD真空处理前钢水中氮含量越高，VD真空处理后脱氮率越高），不能满足高压锅炉管标准要求。只有在钢包中加入氮化铬铁或氮化锰铁或吹入氮气增氮，使钢水氮含量达到0.030～0.070%的标准要求。但是VD真空处理后再增氮存在一定问题：如果VD真空处理后用氮化铬铁或氮化锰铁增氮，一般氮化铬铁或氮化锰铁的含氮量（质量百分比）为3～5%，含氮铁合金加入量大，将增加钢中非金属夹杂物含量和氢、氧气体含量，钢质纯净度差，不能满足产超（超）临界发电机组高压锅炉管高纯净度、低气体质量要求，同时加入的含氮合金量大，钢中化学成分的均匀性会受到影响。如果VD后吹氮气增氮，增氮量多，吹氮时间长，钢包钢水降温大，不能保证钢水的正常浇铸。

高温合金钢P91的冶炼方法200610147658.0提出了在LF钢包精炼时，在合金完全调整后开始进行低吹氮代替底吹氩气搅拌，直到温度达到吊包温度1670～1690℃。分析终点氮含量基本控制在0.040—0.050%之间。真空抽气采用钢包底吹氩气，破真空后切换氮气搅拌，根据分析结果中氮含量，调整氮气流量，进行吹氮合金化，以保证成品氮。该方法也未解决VD过程脱氮率高，钢水温降大，不能保证钢水正常浇铸问题。

发明内容：

本发明的目的是提供一种增氮效果好，含氮量稳定，钢水温度高，钢质纯净度高，生产成本低的耐高温高压合金钢的冶炼方法。

本发明是这样实现的：

耐高温高压合金钢的冶炼方法，其特征在于（1）电炉冶炼初炼钢水：初炼钢水出钢前进行预还原，出钢过程预脱氧和合金化操作；

（2）LF炉精炼：初炼钢水送到LF工位，精炼一开始从钢包底部吹入氮气，加入造渣剂造渣，加入还原剂使炉渣发泡，炉渣化好后进行钢水合金化，调整钢水化学成分，精炼结束时停止吹入氮气；

（3）VD真空处理：将精炼钢包送到VD工位进行抽真空处理，抽真空过程从钢包底部吹入氮气，抽真空时间达到15—20分钟后，停止抽真空，不打开真空罐的真空盖，利用真空罐的密封性，在真空罐内从钢包底部继续吹入氮气，钢水含氮量质量百分比达到0.030—0.070%，钢包出真空罐进行浇注。

步骤3中，抽真空过程中，氮气压力为0.3—0.5MPa，流量为140—200Nm³/min，在真空度67Pa下，真空保持时间15—18分钟，停止抽真空后，氮气压力为0.3—0.5MPa，流量为280—320 Nm³/min，吹氮时间10—15分钟，每分钟增氮量质量百分比为0.0008—0.0015%，钢水氮含量质量百分比为0.035—0.058%。

合金化过程中从高位料仓连续加入铁合金。

步骤（1）中用炉门喷碳枪喷吹碳粉造泡沫渣，让泡沫渣包裹电弧；出钢前对钢水喷吹碳粉进行预还原。碳粉用量3.5—4.5kg/t钢。

在步骤（2）中所用造渣剂为合成渣，由如下重量百分比的组分组成，用量18—23 kg/t钢：

    CaO                70—80

    Al₂O₃                8—15

    CaF₂                7—12

    MgO                2—6

    S                   0—0.05