一种非保护气氛电渣重熔含B型9Cr耐热钢脱氧工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种非保护气氛电渣重熔含B型9Cr耐热钢脱氧工艺，属于电渣重熔渣技术领域。一种非保护气氛电渣重熔含B型9Cr耐热钢脱氧工艺，包括起弧、化渣、熔炼步骤，其特征在于：电极起弧前，将脱氧剂用表面光洁的铁皮包裹，并点焊在电极表面；其中，所述脱氧剂由如下重量配比的组分组成，Si

【技术实现步骤摘要】
一种非保护气氛电渣重熔含B型9Cr耐热钢脱氧工艺


[0001]本专利技术涉及一种非保护气氛电渣重熔含B型9Cr耐热钢脱氧工艺，属于电渣重熔渣


技术介绍

[0002]9Cr马氏体耐热钢具有优异的高温持久性能和良好抗高温氧化腐蚀性能，广泛作为超超临界汽轮机机组和重型燃气轮机高温承压部件用钢。9Cr钢以Cr
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Mo钢为基础，添加V、Nb、N，析出MX，调整C/N，析出M
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(C、N)6等强化相，提高9Cr高温蠕变强度。为了提高9Cr耐热钢服役寿命，在9Cr耐热钢中添加微量B，取代M
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(C、N)6中部分C，形成M
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(C、N、B)6，起到稳定晶界碳化物，抑制碳化物长大粗化，提高9Cr钢高温蠕变性能和服役寿命。为提高9Cr钢高温蠕变性能，材料中Si、Al和Mn等脱氧元素含量控制在较低范围，一般要求，w(Si)≤0.1％，w(Al)≤0.01％，w(Mn)≤0.5％。而钢中B易与N形成BN硬而脆夹杂，对钢性能不利。为了充分发挥钢中B的作用，同时避免BN析出，9Cr钢中一般w(B)≤0.01％，且上下限控制范围较窄，一般差值约0.003％。
[0003]为提高9Cr耐热钢冶金质量，国内外普遍采用电渣重熔制备。鉴于含B型9Cr耐热钢脱氧元素控制较低，而易氧化元素B控制范围较窄，为冶炼出质量合格的含B型9Cr耐热钢，大多数国家采用保护气氛电渣重熔制备该材料。但保护气氛电渣炉投资巨大，国内电渣炉大多数是非保护或简易保护气氛电渣炉，为实现含B型9Cr耐热钢的国产化替代生产，急需在目前设备条件下，开发出新冶炼工艺，以制备出冶金质量合格的含B型9Cr耐热钢电渣锭。
[0004]目前非保护气氛电渣重熔制备含B型9Cr耐热钢主要存在，电极表面发生高温氧化，随电极熔化，渣池氧势升高，导致金属液滴在穿过渣池过程中，易氧化元素B发生烧损，且电渣锭轴向方向上O含量超标等问题，研究对于B烧损、O超标问题，具有重要的社会、经济效益。

技术实现思路

[0005]本专利技术解决的技术问题是提供一种非保护气氛电渣重熔含B型9Cr耐热钢脱氧工艺。
[0006]一种非保护气氛电渣重熔含B型9Cr耐热钢脱氧工艺，包括起弧、化渣、熔炼步骤，其特征在于：电极起弧前，将脱氧剂用表面光洁的铁皮包裹，并点焊在电极表面；其中，所述脱氧剂由如下重量配比的组分组成，Si
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Fe 60
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90份，碳粒10
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40份，其中，碳粒中w(C)≥96％。
[0007]其中，所述脱氧剂中Si
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Fe中的Si含量为72wt％。
[0008]其中，铁皮包裹后，脱氧剂层的厚度为1～2cm，通过控制脱氧剂层的厚度调节脱氧剂加入速率。
[0009]其中，电渣重熔过程中，电极熔速为电极直径的0.85～0.95倍，其中，电极熔速单位为kg.h
‑
1，电极直径单位为mm。
[0010]其中，脱氧剂加入速度为电极熔速的0.35～0.45倍，其中，脱氧剂加入速度单位为g/min，电极熔速单位为kg/min。
[0011]其中，电极长度10
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15％的下部脱氧剂加入速度为稳定熔速的0.45倍加入，余下部分的脱氧剂加入速度按照电极稳定熔速的0.43倍加入。
[0012]其中，所述含B型9Cr耐热钢成分为：w(B)：0.008％～0.011％，w(Al)：≤0.007％，w(Si)：≤0.1％，w(Mn)：0.2％～0.5％，w(O)：≤0.003％，余量为铁及不可避免的杂质。
[0013]其中，为保证电渣锭轴向方向元素分布均匀，脱氧剂加入应采用连续加入方式。
[0014]其中，铁皮包裹直径应与电极熔化速度相适应，同时也可通过调节有效脱氧成分占比，调节铁皮包裹直径，实现铁皮包裹时易操作，易焊接，且对冶炼过程中操作顺行、安全性影响较小。
[0015]其中，所述脱氧剂在电渣重熔全过程都进行添加；起弧阶段，为了保证后续脱氧顺利，前期有效脱氧成分加入量按照上限加入，约占电极长度的10％～15％。
[0016]进一步的，本专利技术的非保护气氛电渣重熔含B型9Cr耐热钢脱氧工艺中，脱氧剂一方面需要和电极熔化带入的FeO反应，降低熔渣氧势，避免电极熔化液滴穿过渣池过程中，易氧化元素的氧化烧损，另一方面还需要避免脱氧剂进入金属熔池，引起电渣锭中合金元素种类和含量发生明显变化，超出目标范围。
[0017]含B型9Cr钢中Al、Si、O含量要求比较严格，其中w(Si)≤0.1％，范围较宽，因此可采用Si脱氧，降低熔渣氧势。为了保证点焊质量，铁皮包裹直径不能太细，因此，采用Si
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Fe脱氧。同时为了进一步调整铁皮包裹直径，可以用碳粉做骨架。碳粉在进入渣池后，在渣池表面与气氛中O2反应，形成贫氧层，可降低气氛中O2通过渣池渗透熔池，因此脱氧剂中加入10％～40％的碳粒还是很有必要的。
[0018]电渣重熔过程中，熔池形状与电极熔速直接相关，一般，较高的电极熔速，则熔池深度较深，较低熔速，则金属熔池深度浅平。电渣重熔过程中，熔池深度及形状与电渣锭凝固质量直接相关。为提高电渣锭凝固质量，浅平状的金属熔池是必要的。电极熔速(单位kg.h
‑1)为电极直径(单位mm)的0.85～0.95倍时，可实现金属熔池深度较浅平，同时电极熔化较快，兼顾了电渣锭冶金质量及生产效率。
[0019]电渣重熔过程中，熔渣中氧势增加主要来源于，非保护气氛下，电极表面的高温氧化，因此，有效脱氧剂加入速率与电极熔速有关。根据9Cr钢的氧化规律，可知为完全和电极熔化带入的FeO，则有效脱氧成分加入量(g/min)为电极熔速(kg/min)的0.35～0.45倍时，能够完全中和电极熔化带入的FeO，降低渣池氧势，避免易氧化元素高温氧化烧损。
[0020]本专利技术所提供的一种非保护气氛电渣重熔含B型9Cr耐热钢脱氧工艺，可实现非保护气氛电渣重熔含B型9Cr耐热钢电渣锭轴向方向上易氧化元素含量稳定，满足成分范围要求，得到冶金质量合格的含B型9Cr耐热钢，实现在现有设备条件下，含B型9Cr耐热钢的国产化替代生产。
具体实施方式
[0021]下面结合具体实例对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应该视为限制本专利技术的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件进行。
[0022]实施例1
[0023]本实施例的电渣，成分如下：w(B)：0.0092％，w(Al)：≤0.004％，w(Si)：0.05％，w(Mn)：0.35％，w(O)：0.0022％。
[0024]非保护气氛电渣重熔含B型9Cr耐热钢的脱氧剂，由如下重量配比的组分组成：Si
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Fe为80％，余下为碳粒。
[0025]非保护气氛电渣重熔含B型9Cr耐热钢过程中，电极直径为75mm，电极熔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非保护气氛电渣重熔含B型9Cr耐热钢脱氧工艺，包括起弧、化渣、熔炼步骤，其特征在于：电极起弧前，将脱氧剂用表面光洁的铁皮包裹，并点焊在电极表面；其中，所述脱氧剂由如下重量配比的组分组成，Si
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Fe60
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90份，碳粒10
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40份，其中，碳粒中w(C)≥96％。2.根据权利要求1所述的非保护气氛电渣重熔含B型9Cr耐热钢脱氧工艺，其特征在于：所述脱氧剂中Si
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Fe中的Si含量为72wt％。3.根据权利要求1所述的非保护气氛电渣重熔含B型9Cr耐热钢脱氧工艺，其特征在于：铁皮包裹后，脱氧剂层的厚度为1～2cm，通过控制脱氧剂层的厚度调节脱氧剂加入速率。4.根据权利要求3所述的非保护气氛电渣重熔含B型9Cr耐热钢脱氧工艺，其特征在于：电渣重熔过程中，电极熔速为电极直径的0.85～0....

【专利技术属性】
技术研发人员：彭雷朕，姜周华，耿鑫，沈国劬，王承，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：