鍋爐管09CrCuSb的開發與裂紋控制

李詩斌 劉健 李軍龍 任立坤

摘 要：轉爐+精煉+真空爐+圓坯連鑄等工藝生產抗硫酸露點腐蝕用鍋爐管09CrCuSb。通過成分控制，精確造渣制度，連鑄拉速、二冷參數及溫度控制，成功開發φ350、φ310規格連鑄圓坯09CrCuSb。避免鑄坯表面裂紋，提高管坯成分、低倍及表面質量合格率，經客戶穿管后檢驗，生產管坯耐腐蝕率遠超產品標準。形成較完備的生產工藝。

關鍵詞：連鑄圓坯09CrCuSb 裂紋控制 耐腐蝕率

中圖分類號：TK226.2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）10（a）-0136-02

隨著2015年鋼鐵行業產能快速釋放，優鋼市場處于嚴重下跌通道，優特鋼供需矛盾日益激化，鋼鐵行業低價格、低效益的局面正在持續，普通鋼材的利潤空間被壓縮的越來越小。為提高高附加值鋼種的競爭力，根據市場需求，進行抗硫酸露點腐蝕的低溫鍋爐管09CrCuSb鋼開發嘗試。

09CrCuSb作為高合金Cr、Mn、Cu系的結構鋼，總合金量≥2.0%。通過在冶煉過程中加入抗腐蝕性元素Cu、Sb，同時減低鋼種C、P、S元素含量，進而增強鋼的抗硫酸露點腐蝕性能，同時由于Cu、Sb等裂紋敏感性元素的富集，在連鑄坯表面易出現表面裂紋，通過成分設計及調整配水等措施控制鑄坯裂紋。

1 技術要求

根據下游客戶的要求，參照國標GB150-1998的技術要求及使用規定，制定了轉爐-精煉-真空爐-連鑄生產工藝規程。

1.1 化學成分 w%

氣體含量：O≤30PPM，N≤80PPM，H≤1.5PPM。

1.2 外形

（1）直徑φ250-φ350mm，避開扁平區圓坯直徑允許偏差±1.2%d。

（2）直徑φ250～φ350mm，圓坯不圓度避開扁平區允許偏差不大于2%d，不避開扁平區允許偏差不大于4%d。

（3）定尺允許偏差為0—+80mm。

（4）局部彎曲度≤6mm/m，總彎曲度不得大于總長度的0.5%。

（5）端面切斜度不大于公稱直徑的4%，且最大不超過15 mm。

1.3 表面質量

圓管坯表面不得有裂紋、結疤、折疊和夾雜。允許有從實際尺寸算起不超過直徑負偏差的凹坑和深度或高度不大于0.5 mm的裂紋存在。

1.4 低倍

（1）在圓管坯橫截面的酸浸低倍組織試片上不得有肉眼可見的翻皮、白點等影響軋制的缺陷。

（2）允許存在的低倍組織缺陷應符合表2規定。

2 生產工藝

2.1 工藝流程

70T轉爐—2座70TLF爐—70TVD爐—5機5流圓坯連鑄機—緩冷。

2.2 生產工藝

2.2.1轉爐工序

終點控制：采用石灰+輕燒+自產棄渣球（主要成分FeO）造渣，高拉補吹操作，控制終點C≥0.10%，P≤0.010%。

出鋼控制：放鋼過程采用滑板雙滑，留鋼操作，防止后期鋼渣混出。

脫氧合金化：合金加入順序：低碳增碳劑、金屬錳、硅鐵、渣料。中吹過程喂入鋁線進行弱脫氧，控制精煉到站Al含量0.020%～0.040%，出鋼過程加入石灰300 kg，精煉渣300 kg，進行渣洗操作。

2.2.2精煉工序

使用雙LF爐交替精煉，精煉過程采用碳化硅+電石+鋁粒進行造渣（到站加入適量碳化硅+鋁粒+電石混合物），保證全程埋弧效果，防止精煉過程電極及渣料增碳；在精煉爐下料口必須使用氬氣充氣密封；精煉過程調整好翻板的角度及爐體密閉性，控制精煉過程氛圍在微正壓狀態，防止過程吸氮；精煉離站前5 min，使用硅石對精煉渣組成進行調整，將精煉渣堿度控制到1.8～2.2，；目標渣堿度2.0。

對于開澆第一包，若精煉離站碳含量≤0.06%，則開澆第一爐采用深真空處理結束后二次升溫、軟吹的方式上鋼；若精煉離站碳含量>0.06，則開澆第一爐不采取二次精煉工藝；

鋼水進入VD工序后，立刻喂入硅鋇線，之后在67pa下保真空，破空后參照目標成分適量補充C、Al。保證軟吹時間后上鋼澆注。

2.2.3連鑄工序

為提高鋼管耐腐蝕性能，在轉爐、精煉過程中添加的cu、Sb元素，雖然Cu、Sb鋼具有良好的耐蝕性能，但Cu、Sb元素在鋼中具有富集作用，當鑄坯表面的鐵被氧化后，鋼表層的鐵含量降低，cu含量因而相對增加，形成網狀富集銅相，連鑄坯矯直時容易產生星狀裂紋。為防止此類表面裂紋，采取以下措施：

（1）連鑄中間包開澆前，對中包、大包水口進行吹氬，避免空氣進行二次氧化；

（2）控制過熱度：開澆第一爐15 min后過熱度≤40℃（目標溫度≤35℃），拉速控制0.65 m/min，在連澆爐過熱度控制按15℃～30℃；

（3）使用結晶器電磁攪拌；

（4）保證二冷工況的正常穩定，比水量0.17 L/kg。

控制連鑄矯直溫度在950℃以上，控制連鑄坯在包晶鋼裂紋敏感區外進行緩慢冷卻。

2.2.4緩冷工序

鑄坯入箱緩冷，入箱溫度≥500℃，緩冷時間≥48h，表面溫度≤200℃允許倒運，使之有效進行氫擴散，并嚴禁雨雪天氣倒運。

3 產品質量檢驗

3.1 09CrCuSb化學成分及氣體

3.2 09CrCuSb低倍

3.3 09CrCuSb表面質量

圓管坯表面無裂紋、結疤、折疊和夾雜等質量缺陷。完全符合客戶技術協議要求。

3.4 穿管后的耐硫酸腐蝕性結果

耐硫酸露點腐蝕性能滿足標準及客戶使用需求。

4 結語

抗硫酸露點腐蝕鍋爐管09CrCuSb生產工藝路線可行。生產出φ350規格的連鑄圓坯經檢測符合相關要求，可進行規模化生產。

參考文獻

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