ASTM/A743A CK3MCuN鋼冶煉工藝研究

摘要：為美國(guó)生產(chǎn)導(dǎo)流殼鑄件，重8噸，材質(zhì)為ASTM/A743A CK3MCuN，屬超低碳低硫奧氏體不銹鋼，我公司首次接觸這一鋼種，拒有關(guān)信息國(guó)外僅有美國(guó)和印度能夠冶煉此鋼，國(guó)內(nèi)可能僅我們一家企業(yè)敢于承擔(dān)此項(xiàng)任務(wù)，本文重點(diǎn)闡述CK3MCuN鋼的冶煉工藝研究，并成功冶煉出完全符合用戶技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的CK3MCuN鋼，添補(bǔ)了我公司及國(guó)內(nèi)一項(xiàng)技術(shù)空白。

關(guān)鍵詞：ASTM/A743A CK3MCuN鋼冶煉

1 概述

ASTM/A743 CK3MCuN是為美國(guó)所生產(chǎn)導(dǎo)流殼鑄件的鋼種，技術(shù)要求極高，驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)按ASYM/743M-06標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。此鋼種是超低碳-低硫-鉻鎳鉬-奧氏體不銹鋼，我公司首次接觸此鋼種牌號(hào)，自我公司1994年引進(jìn)了AOD氧氬混吹精煉爐以后，我們?cè)谝睙挸吞紛W氏體和雙相不銹鋼技術(shù)取得了發(fā)展，十幾年中我公司共為軍工，核電站生產(chǎn)出大量鑄鋼件，在我們生產(chǎn)的幾十種超低碳不銹鋼中，一般來(lái)說(shuō)鋼中S含量大部分小于0.030，利用AOD爐精煉技術(shù)能使合金含量在15.0-18.0%的鋼種S可控制在0.030%以下，當(dāng)合金含量超過(guò)20.0%則去硫相當(dāng)困難，該鋼的化學(xué)成分% C<0.025Si<1.0、Mn<1.20、S<0.010、P<0.04、Cr19.50-20.50Ni17.50-19.50、Mo6.0-7.0、Cu0.5-1.0、N0.18-0.24 總合金含量約占50%，由此可見(jiàn)冶煉此鋼難度較大的就是如何控制C-S-N三個(gè)元素，為此如何成功冶煉CK3MCuN鋼，是我們?cè)谥贫ㄒ睙捁に囍兄饕芯磕繕?biāo)和公關(guān)內(nèi)容。

2 設(shè)計(jì)工藝方法

依具該鋼的化學(xué)成分規(guī)格，我們首先計(jì)算它是否有鐵素體含量，利用舍菲利而圖表法，ASTM/800-1標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算方法，經(jīng)過(guò)對(duì)比得出該鋼的鐵素體含量?jī)H有1-3%，屬于奧氏體不銹鋼，由此我們?cè)谘芯恐贫üに噭t完全按奧氏體不銹體的冶煉方法考慮思路，確定各元素的比例關(guān)系，計(jì)算并確定各元素的最終控制目標(biāo)，根據(jù)控制目標(biāo)確定采取雙聯(lián)法和雙渣法的冶煉工藝，利用AOD爐吹氮的條件提高氮元素含量，可節(jié)約氮化鉻合金的加入，每噸鋼可節(jié)約50KG的氮化鉻合金，每噸可節(jié)約1000元，理清思路后，研究工藝方法相對(duì)輕松了許多。

2.1 原材料的要求

2.1.1 冶煉此鋼必須選用優(yōu)質(zhì)低S、P的碳素廢鋼，各種鐵合金的S、P含量必須符合工藝要求。

2.1.2 造渣所用的CaO必須選用含S較低的優(yōu)質(zhì)冶金石灰。

2.1.3 調(diào)整成分所用的鐵合金必須經(jīng)嚴(yán)格烘烤。

2.2 操作原則

2.2.1 爐料在全熔化后，取樣分析各元素是否滿足工藝要求，C>0.60 S<0.030 P<0.030Cr>19.0 Ni>17.00 Mo>6.00。

2.2.2 熔化期禁止吹氧助熔，減少鐵合金的損失。

2.2.3 扒除氧化渣，造新的堿性渣，降低鋼液中S含量。

2.2.4 當(dāng)鋼液溫度>1600，各元素達(dá)工藝要求即可出鋼。兌入AOD爐精煉。

2.2.5 按AOD爐的操作程序進(jìn)行精煉，使鋼液中C<0.015以下。

2.2.6 采用AI/FeSi還原法進(jìn)行還原操作。注意氮元素的變化，便于后期的充氮。

2.2.7 全部程序結(jié)束，取樣，進(jìn)行最后成份微調(diào)，計(jì)算氮?dú)獬淙肓俊?/p>

2.2.8 要求化學(xué)成分必須達(dá)到控制規(guī)格，出鋼前10分鐘內(nèi)進(jìn)行充氮操作。

2.2.9 溫度符合工藝要求即可出鋼。澆注鑄件。

3 實(shí)際熔煉方法

為確保鋼液的去S效果，解決高合金鋼脫S難的問(wèn)題，我們把重點(diǎn)放在脫S的工藝研究上，根據(jù)脫S的冶金反應(yīng)原理，硫在鋼液與爐渣中均以FeS形態(tài)存在，鋼液中的[FeS]與爐渣中的(FeS)可以通過(guò)擴(kuò)散互相轉(zhuǎn)移，在一定溫度下，兩者質(zhì)量分?jǐn)?shù)比是一個(gè)常數(shù)，脫S過(guò)程，就是利用這一原理。在鋼液脫氧還原充分的條件下，促使?fàn)t渣中的(FeS)與Ca作用形成CaS，減少渣中的(FeS)，從而導(dǎo)致鋼液中的[FeS]往渣中擴(kuò)散，來(lái)達(dá)到鋼液脫S的目的，其反應(yīng)式為：(FeS)+(CaO)=(CaS)+(FeO)。因此，做好脫硫工作注意以下方面:①鋼液脫氧越充分越好，鋼液在還原期必須做好脫氧工作，這是脫硫的必要前提條件。②增加渣的堿度，以使渣有足夠的(CaO)參與反應(yīng)。爐渣堿度以2.5-3.5為最佳。③提高鋼液的溫度可以降低爐渣的黏度，有利于FeS的擴(kuò)散，提高脫硫效率。④加強(qiáng)鋼液與渣的攪拌作用，脫硫過(guò)程是緩慢的擴(kuò)散過(guò)程，利用AOD爐混吹條件增強(qiáng)鋼液與爐渣的接觸面積是提高脫硫效率的最有效的措施。⑤采用雙渣法是最大限度脫除鋼液中硫的一種有效措施。

4實(shí)際檢驗(yàn)結(jié)果

按此冶煉工藝我公司于2009年7月進(jìn)行了正式生產(chǎn)，由于首件生產(chǎn)時(shí)沒(méi)有采購(gòu)到優(yōu)質(zhì)冶金石灰，所以在冶煉中去S的效果不理想，導(dǎo)致S元素略高于規(guī)格0.003，到11月份，我公司共冶煉5爐CK3MCuN鋼，在冶煉過(guò)程中，化學(xué)成份全部按控制目標(biāo)進(jìn)行控制，經(jīng)成品分析結(jié)果全部符合用戶的技術(shù)要求，鋼水量達(dá)80余噸，生產(chǎn)鑄鋼件產(chǎn)值近400萬(wàn)元。

5 結(jié)論

經(jīng)過(guò)公司技術(shù)人員和操作人員的共同努力，成功冶煉出超低碳低硫奧氏體不銹鋼，填補(bǔ)了我公司冶煉低硫不銹鋼技術(shù)空白，也為我們沈陽(yáng)鑄鍛工業(yè)有限公司開(kāi)辟了新的發(fā)展領(lǐng)域，沒(méi)有挑戰(zhàn)，就沒(méi)有進(jìn)步。通過(guò)我們?cè)谝睙扖K3MCuN鋼的過(guò)程中，確定合理的、科學(xué)的冶煉工藝，是解決冶煉超低碳低硫不銹鋼的關(guān)鍵。同時(shí)優(yōu)質(zhì)的原材料和精心的操作，是確保產(chǎn)品質(zhì)量的保證。

參考文獻(xiàn):

[1]鑄鋼手冊(cè)編寫(xiě)組.鑄鋼手冊(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社.1985.

[2]肖克建.20Cr1 Mo1 VTiB鋼冶煉工藝研究[J].特鋼技術(shù).2003，06，15.

作者簡(jiǎn)介：李紅（1978-）女，遼寧北鎮(zhèn)人，工程師，主要從事鑄鋼工藝研究與設(shè)計(jì)工作。孫振國(guó)（1980-）男，遼寧開(kāi)原人，工程師。主要從事鑄鋼工藝研究與設(shè)計(jì)工作。范壽悅（1977-）男，江蘇淮安人，助理工程師，主要從事機(jī)械工藝研究與銷售工作。