超低碳不锈钢S-135(00Cr13Ni5Mo)冲击式水轮机转轮冶炼生产实践
发布人：上海艾荔艾合金股份有限公司www.shailiai.cn
更新时间：2016-04-19
00Cr13Ni5Mo是一种超低碳马氏体不锈钢，具有良好的强度、韧性、可焊性以及耐磨蚀性能。此钢抛弃了高碳马氏体与形成碳化物的强化手段，而以具有高韧性的低碳马氏体的形成和以镍、钼等合金元素作补充强化为主要强化手段。通过适当的热处理使之具有低碳板条状马氏体与逆转变奥氏体的复相组织，从而既保留了高的强度水平又提高了钢的韧性和可焊性。适用于厚截面尺寸且要求可焊性良好的使用条件，如大型水电站转轮和转轮下环等。
随着中国工业化的不断发展，不锈钢因其良好的力学性能和耐腐蚀性得到了广泛应用。冲击式水轮机转轮就是典型的不锈钢部件。中信重工机械股份有限公司采用LF-VOD法成功开发出了不锈钢00Cr13Ni5Mo转轮锻件。
超低碳不锈钢00Cr13Ni5Mo转轮钢锭的冶炼生产过程采用的生产工艺如下：EBT电炉冶炼→LF炉精炼→倒包除渣→VOD吹炼→VCD脱气→破空加入渣料及脱氧剂→返回LF精炼→VC浇注→热送钢锭。
EBT电炉初炼。严格挑选优质废钢、钢板料，选用含镍高的料头和加氢专用生铁，随一次料配入5～6%的底灰，以满足残余元素的技术要求。通过加入大量石灰并在渣钢界面吹入氧气，采用自动留渣操作使出钢前≤0.005%，≤0.03%，采用留钢留渣操作，出钢过程严禁氧化渣进入精炼包内。为精炼炉提供低磷、低碳钢液。
LF精炼。精炼过程中采用C粉和硅铝钙钡粉扩散脱氧，脱氧剂要分批加入，保持炉内还原气氛，通过造高碱度精炼渣完成脱硫。此钢种因合金加入量大，故需分批加入，Cr一般控制在中上限，控制+＜0.75%。合金加完后要求精炼白渣保持时间≥20min，以提高铬铁合金的回收率。取样分析，并根据分析结果调整合金成分。待成分达到VOD吹炼前工艺要求、温度为1630～1650℃时，出钢倒包除渣。
VOD吹炼。倒包除渣完毕后，当真空度达到10kPa～15kPa时，开始供氧。吹氧结束后，调整Ar气流量，提起氧枪，关闭氧气阀门，启动蒸汽泵，进行真空碳脱氧操作，以进一步深脱碳，同时利用钢液中的残碳降低钢液的含氧量。通过不断的探索和实践，中信重工已完全掌握了超低碳不锈钢冶炼及真空钢锭的浇注技术，完成了冲击式水轮机转轮的整体锻造。
为防止返回LF炉精炼过程中发生回碳现象，选用特配渣料，以铝粉作为扩散脱氧剂，保证了返回精炼时碳始终控制在0.03%以下。采用双真空浇注方案，可有效降低钢液中的气体含量，进一步提高钢锭质量。
冶炼超低碳不锈钢时，根据氧浓差电势图、CO曲线、废气温度变化和吹O2时间等参数可以准确判断终点停氧时间。实践证明，开盖后取样钢水含碳量普遍在0.02%以下，铬的回收率达到92.5%。
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