一种低硅低铝汽轮机转子钢的冶炼方法技术

本发明专利技术公开了一种低硅低铝汽轮机转子钢的冶炼方法，属于冶炼技术领域，解决了现有技术中低硅低铝汽轮机转子钢水纯净度较低，夹杂物较多，探伤合格率较低的问题。该方法包括如下步骤：电炉出钢前，在钢包底部加入锰铁合金，进行钢水预脱氧；电炉出钢时，顺钢流加入活性石灰；精炼时采用四元渣系造精炼渣，将步骤2的钢水全部兑入精炼炉后，加入造精炼渣材料进行造渣，造精炼渣材料分四批次加入；对步骤3中造渣后的钢水进行扩散脱氧；对步骤4的钢水进行真空去气处理；确定出钢时间，出钢前进行氩气软吹操作；氩气软吹操作结束后出钢；浇注，得到低硅低铝汽轮机转子钢。本发明专利技术可用于低硅低铝汽轮机转子钢的冶炼。

A smelting method of low silicon and low aluminum turbine rotor steel

The invention discloses a smelting method of low silicon and low aluminum turbine rotor steel, belonging to the smelting technical field, which solves the problems of low purity, many inclusions and low flaw detection qualification rate of low silicon and low aluminum turbine rotor steel in the prior art. The method includes the following steps: adding ferro manganese alloy at the bottom of the ladle before tapping, pre deoxidizing the molten steel; adding active lime along the steel flow during tapping; using quaternary slag system to make refining slag during refining, adding all molten steel in step 2 into the refining furnace, adding refining slag materials to make slag, adding refining slag materials in four batches; adding the slag materials in step 3 Diffusion deoxidization is carried out for the molten steel; vacuum degassing is carried out for the molten steel in step 4; tapping time is determined; soft blowing operation of argon is carried out before tapping; tapping is carried out after the soft blowing operation of argon; casting is carried out to obtain low silicon and low aluminum turbine rotor steel. The invention can be used for smelting low silicon and low aluminum turbine rotor steel.

【技术实现步骤摘要】
一种低硅低铝汽轮机转子钢的冶炼方法
本专利技术涉及冶炼
，尤其是提供了一种低硅低铝汽轮机转子钢的冶炼方法。
技术介绍
汽轮机转子是火电站设备的关键零部件之一，要求在高温高压的过热水蒸气内持续安全运行，需要承受高速旋转带来的极高离心应力、扭转力矩和弯曲应力作用，故此国家标准和用户均对汽轮机转子锻件的生产制定了较为严格的技术要求，并且随着电力行业的发展，火电站装机容量不断增大，转子锻件的技术要求还有升级的可能。综上所述，提升冶炼装备能力、改进生产工艺，从而制得冶金质量良好的汽轮机转子钢是十分必要的。低硅低铝汽轮机转子典型的产品，材质为30Cr1Mo1V的高中压整体转子，此产品的探伤检测技术要求：在转子锻件叶轮体表面150mm以内的区域不允许存在当量直径Φ＞1.6mm的单个缺陷和Φ≥1.0mm的非金属夹杂密集区；其余区域不允许存在当量直径Φ＞3.0mm的任何缺陷，允许有1.0＜Φ＜1.6mm的密集区3个。可见，该探伤技术要求相对其他锻件产品较为严格，尤其是叶轮体表面的区域要求更为苛刻，以至产品探伤合格率较低、废品率较高。探伤不合锻件产品中的超标缺陷以非金属夹杂物为主，优良的钢水纯净性对产品探伤质量显得至关重要。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种低硅低铝汽轮机转子钢的冶炼方法，至少能够解决以下技术问题之一：(1)低硅低铝汽轮机转子钢水纯净度较低，(2)钢水中夹杂物较多，(3)探伤合格率较低。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：本专利技术提供了一种低硅低铝汽轮机转子钢的冶炼方法，包括如下步骤：步骤1：电炉出钢前，在钢包底部加入锰铁合金，进行钢水预脱氧；步骤2：电炉出钢时，顺钢流加入活性石灰；步骤3：精炼时采用四元渣系造精炼渣，将步骤2的钢水全部兑入精炼炉后，加入造精炼渣材料进行造渣，造精炼渣材料分四批次加入；步骤4：用碳粉和硅铁粉对步骤3中造渣后的钢水进行扩散脱氧，当炉渣颜色变白，钢水温度达到第一温度后进行合金化操作；步骤5：对步骤4的钢水进行真空去气处理；步骤6：确定出钢时间，出钢前进行氩气软吹操作；氩气软吹操作结束后出钢；步骤7：对步骤6处理后的钢水进行浇注，得到低硅低铝汽轮机转子钢。进一步，步骤3中，造精炼渣材料分四批次加入包括如下步骤：第一批次为粗炼钢水兑入精炼炉后加入第一石灰，第二批次为第一石灰加入后加入氧化铝粉，第三批次为待第一石灰和氧化铝粉全部熔化后加入第二石灰，第四批次为第二石灰加入后加入硅石。进一步，步骤3中，精炼渣的组分以质量百分比计为：CaO：50％～55％，SiO2：6％～12％，MgO：4％～8％，Al2O3：25％～30％。进一步，步骤2中，活性石灰的块度范围为10～50mm。进一步，步骤2中，活性石灰的用量为2～10kg/t钢。进一步，步骤3中，第一石灰的加入量为5～20kg/t钢，氧化铝粉的加入量为5～25kg/t钢，第二石灰的加入量为5～20kg/t钢，硅石的加入量为1～10kg/t钢。进一步，步骤4中，碳粉用量2.5～5kg/t钢，硅铁粉用量0～1.5kg/t钢。进一步，步骤5中，真空去气处理的步骤包括：检测步骤4中钢水的成分，钢水成分满足精炼内控值且温度达到第二温度，即可转至真空去气处理；真空处理在0.5～2乇的真空度下进行，并在此过程中吹入氩气搅拌钢水。进一步，步骤6中，氩气软吹时间为20～40min，氩气流量为20～50NL/min。进一步，步骤7中，浇注方式采用真空浇注，由保温帽、钢锭模和底盘组成的钢锭模具放置在真空室内，真空盖上方坐有安装着芯杆的中间包，钢水从精炼包水口注入中间包内，中间包钢液温度为1585～1595℃，压起芯杆后钢水由中间包水口进入钢锭模具中，其中芯杆中心孔在芯杆压起前通入氩气。与现有技术相比，本专利技术至少能实现以下有益效果之一：1)通过采用特定组分的CaO-SiO2-Al2O3-MgO的四元精炼渣，使得精炼渣具有熔点低、流动性好、成渣速度快、吸附夹杂能力强的优点。2)选用成分较为稳定的精炼造渣材料，严格控制造渣原料的加入顺序(第一批次为粗炼钢水兑入精炼炉后加入第一石灰，第二批次为第一石灰加入后加入氧化铝粉，第三批次为待第一石灰和氧化铝粉全部熔化后加入第二石灰，第四批次为第二石灰加入后加入硅石)，将原有的精炼造渣工艺进行优化，细化、量化工艺操作要点，避免来自外界因素的干扰，从而使精炼渣成分稳定在目标范围之内，保证精炼渣吸附夹杂效果。3)强化精炼软吹操作过程，适当延长氩气软吹时间至20～40min，为夹杂物聚集上浮创造条件。4)在浇注过程中，执行芯杆吹氩操作，特定压力的氩气将钢流吹散成细小的液滴，使钢液的表面积增大，利于钢液中气体和夹杂物的排除。5)依据Stokes公式，夹杂物颗粒的上浮速率与钢水的动力粘度成反比，而钢液的温度越高，其动力粘度越低，越有利于夹杂物的上浮。因此，浇注温度按照原有工艺规定范围的上限控制，将浇注温度控制为1585～1595℃，使夹杂物在钢锭模具内充分上浮。通过综合控制各阶段的工艺步骤和细节显著提高产品探伤合格率，基本解决该类产品在探伤质量上存在的问题。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书中所特别指出的结构来实现和获得。具体实施方式下面具体描述本专利技术的优选实施例。本专利技术提供的低硅低铝汽轮机转子钢的冶炼方法，包括如下步骤：步骤1：电炉出钢前，在钢包底部加入锰铁合金，进行钢水预脱氧；为了达到钢水预脱氧目的，在熔炼分析化学成分锰的规格内，且留有精炼过程调锰的区间，步骤1中，锰铁合金的加入量按锰铁合金的锰含量占钢水重量的0.10～0.30％计算加入，优选的，锰铁合金的加入量按锰铁合金的锰含量占钢水重量的0.13～0.27％计算加入。步骤2：电炉出钢时，顺钢流加入活性石灰；为了保证活性石灰与钢水的反应速率和效果，步骤2中，活性石灰为小块，块度范围10～50mm，由于活性石灰的用量过小时起不到避免钢水回磷的作用，用量过大时导致钢水温降大，因此，将活性石灰的用量控制为2～10kg/t钢，优选的，活性石灰的用量为4～8kg/t钢。步骤3：精炼时采用四元渣系造精炼渣，将步骤2的钢水全部兑入精炼炉后，加入造精炼渣材料进行造渣，造精炼渣材料的加入顺序为：第一石灰→氧化铝粉→第二石灰→硅石。具体的，步骤3中，粗炼钢水兑入精炼炉后加入第一石灰，随后加入氧化铝粉，氧化铝粉加入后会稀释炉渣，待第一石灰和氧化铝粉全部熔化后加入第二石灰，随后加入硅石，硅石也具有稀释炉渣作用，相对于氧化铝粉的稀释作用要更强，若将硅石放在氧化铝粉之前加入易使炉渣过稀，不利于钢渣间脱硫反应的进行及钢液面的保护。具体的，步骤3中精炼渣的组分以质量百分比计为：CaO：50％～本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低硅低铝汽轮机转子钢的冶炼方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1：电炉出钢前，在钢包底部加入锰铁合金，进行钢水预脱氧；/n步骤2：电炉出钢时，顺钢流加入活性石灰；/n步骤3：精炼时采用四元渣系造精炼渣，将步骤2的钢水全部兑入精炼炉后，加入造精炼渣材料进行造渣，造精炼渣材料分四批次加入；/n步骤4：用碳粉和硅铁粉对步骤3中造渣后的钢水进行扩散脱氧，当炉渣颜色变白，钢水温度达到第一温度后进行合金化操作；/n步骤5：对步骤4的钢水进行真空去气处理；/n步骤6：确定出钢时间，出钢前进行氩气软吹操作；氩气软吹操作结束后出钢；/n步骤7：对步骤6处理后的钢水进行浇注，得到低硅低铝汽轮机转子钢。/n

【技术特征摘要】
1.一种低硅低铝汽轮机转子钢的冶炼方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：电炉出钢前，在钢包底部加入锰铁合金，进行钢水预脱氧；
步骤2：电炉出钢时，顺钢流加入活性石灰；
步骤3：精炼时采用四元渣系造精炼渣，将步骤2的钢水全部兑入精炼炉后，加入造精炼渣材料进行造渣，造精炼渣材料分四批次加入；
步骤4：用碳粉和硅铁粉对步骤3中造渣后的钢水进行扩散脱氧，当炉渣颜色变白，钢水温度达到第一温度后进行合金化操作；
步骤5：对步骤4的钢水进行真空去气处理；
步骤6：确定出钢时间，出钢前进行氩气软吹操作；氩气软吹操作结束后出钢；
步骤7：对步骤6处理后的钢水进行浇注，得到低硅低铝汽轮机转子钢。


2.根据权利要求1所述的低硅低铝汽轮机转子钢的冶炼方法，其特征在于，所述步骤3中，造精炼渣材料分四批次加入包括如下步骤：第一批次为粗炼钢水兑入精炼炉后加入第一石灰，第二批次为第一石灰加入后加入氧化铝粉，第三批次为待第一石灰和氧化铝粉全部熔化后加入第二石灰，第四批次为第二石灰加入后加入硅石。


3.根据权利要求2所述的低硅低铝汽轮机转子钢的冶炼方法，其特征在于，所述步骤3中，精炼渣的组分以质量百分比计为：CaO：50％～55％，SiO2：6％～12％，MgO：4％～8％，Al2O3：25％～30％。


4.根据权利要求1所述的低硅低铝汽轮机转子钢的冶炼方法，其特征在于，所述步骤2中，活性石灰的块度范围为10～50mm。


5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：李跃，高建军，杨建春，李金良，巴钧涛，胡建东，
申请(专利权)人：天津重型装备工程研究有限公司，中国第一重型机械股份公司，
类型：发明
国别省市：天津;12