30Cr2Ni4MoV转子钢冶炼过程中N含量的控制
2018-07-06 09:04:32上海电气上重铸锻有限公司冶铸分厂上海200245
大型铸锻件
2018年4期
黄 飞(上海电气上重铸锻有限公司冶铸分厂，上海200245)
汽轮机低压转子是发电设备的关键零件，一般要求其使用寿命在10年以上，为了达到这一技术标准，需要低压转子材料具有足够的强度、较高的塑性、韧性和低的韧脆转变温度(FATT)，以满足其在350℃左右长期高速运行中承受的巨大离心力和扭转力矩作用[1]。30Cr2Ni4MoV作为国内常用的低压转子材料，其对FATT有严格的要求[2-3]。相关的研究表明，随着N元素含量在30Cr2Ni4MoV钢中的增加，其FATT温度明显升高[4]；同时，当钢中[N]含量较高时，随着工作时间的延长，钢材会产生应变时效，塑性和韧性明显下降[5]，所以生产上要求30Cr2Ni4MoV熔炼钢水中的[N]≤70×10-6。我公司针对30Cr2Ni4MoV的生产工艺流程分析钢中[N]的来源，使30Cr2Ni4Mo冶炼生产中的[N]含量满足工艺要求。
1 30Cr2Ni4MoV钢生产工艺流程
30Cr2Ni4MoV是中合金结构钢，主要合金成分为Cr、Ni、Mo和V，其化学成分要求如表1所示。
由于低压转子运行过程中，Si会加速P、As、Sn等杂质元素的晶界偏聚，使FATT显著上升，所以对30Cr2Ni4MoV钢应严格控制Si含量。同时，转子钢对检测要求严格，所以我公司采用真空碳脱氧工艺(VCD)，利用在真空条件下C的脱氧能力增强到和Si、Al相近的水平，来去除钢液中的N。由于VCD的脱氧产物是CO气体，会迅速逸出钢液，能显著减少夹杂物的量[6]。我公司30Cr2Ni4MoV钢的生产工艺流程为：EBT→LF→VD→中间包→VCD，其中电炉采用偏心炉底出钢(EBT)，直接将氧化钢水放钢至精炼炉进行还原、真空脱气及合金化，待精炼炉钢水成分和温度满足工艺，至真空坑进行真空浇铸。
