本發(fā)明屬于煉鋼技術領域，涉及一種含氮鋼冶煉工藝。

背景技術：

p92鋼為新型9cr鐵素體系耐熱鋼，是實現(xiàn)超超臨界火電機組主蒸汽溫度由600℃向620℃過渡的關鍵材料之一。超超臨界火電機組蒸汽參數(shù)超過600℃/25mpa后，主蒸汽和再熱蒸汽管道用材料要求具有更高的抗拉強度、抗高溫蠕變和抗氧化腐蝕性能，現(xiàn)有的p91鋼已不能滿足此要求，必須使用p92鋼；p92鋼氮含量的控制通常是在鋼液真空脫氣后加入氮化鉻，冶煉時間長，鋼液易吸氣。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術中存在的不足而提供一種生產工藝經濟科學且生產的產品質量穩(wěn)定的含氮鋼冶煉工藝。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：一種含氮鋼冶煉工藝，該工藝包括如下步驟：

（1）、精選配料，控制有害元素[as]、[sn]、[pb]、[sb]、[bi]的含量均≤0.015%，[as]+[sn]+[pb]+[sb]+[bi]≤0.04%；

（2）、電弧爐冶煉：控制終點[c]≥0.10%、[p]≤0.004%，出鋼溫度≥1640℃，出鋼1/4～3/4過程中隨鋼流加入鋁塊1～3kg/t、增碳劑1～2kg/t及石灰2～3kg/t，不允許加硅鐵；

（3）、中頻爐冶煉：將高鉻低磷料頭、高碳鉻鐵及鉬鐵中任意一種、任意兩種或三種放入中頻爐中進行熔化，出鋼前加ca-si粉1～1.5kg/t對爐渣進行脫氧，出鋼前進行挑渣操作，只出鋼不出渣，[p]≤0.02%，溫度≥1640℃，滿足出鋼條件后與電弧爐配合出鋼后倒入aod爐中；

（4）、aod爐冶煉：兌鋼前aod爐內烘烤溫度≥900℃，爐內提前加入石灰400～600kg，兌鋼后攪拌1～2分鐘測溫，使用氮氣進入自動吹煉模式，吹煉過程中根據(jù)需要補加2000～4000kg石灰及合金；碳含量≤0.04%、溫度≥1650℃時，加入硅鐵或硅錳10～16kg/t，吹氮氣還原5～8分鐘；測溫、取樣，扒除50%以上的爐渣后重新加入石灰約300～800kg、螢石約150～400kg、鋁塊40～100kg造渣脫氧、脫硫；溫度≥1580℃出鋼，出鋼前取玻璃管樣分析[h]、[o]、[n]氣體含量，然后轉lf爐精煉；

（5）、lf爐精煉：轉入lf鋼包精煉爐后接通氬氣送電，期間加入硅鐵粉或硅鈣粉2～4kg/t進行脫氧，渣白后溫度≥1560℃取樣按內控成分精調化學成分，其中[cr]按8.0～8.5%控制，溫度1650～1660℃吊包進入真空罐脫氣，吊包前取玻璃管樣分析氣體含量；

（6）、真空罐除氣：鋼包吊入真空罐后測溫，接通氮氣，在真空度≤0.7mbar下保持時間≥15分鐘，破空后調整氮氣壓力≥0.25mpa、流量250nl/min，吹氮氣0～20分鐘，之后抬蓋，在線定氫，控制[h]≤1.5ppm，取氣體樣分析[o]、[n]含量；

（7）、lf爐二次冶煉：除氣之后將鋼包吊回lf鋼包精煉爐，接通氬氣，根據(jù)分析出的氮含量，按目標值調整[n]、[cr]成分，合金加完后氬氣小流量攪拌，弱攪拌時間≥10分鐘后吊包澆鋼。

冶煉超超臨界高壓鍋爐管坯用鋼時，其化學成分重量百分比如下：c：0.06-0.15%、mn≤0.60％、si≤0.40％、cr：8.00－10.0％、mo：0.40-0.60％、ni≤0.40％、v：0.15－0.35％、w：1.5－1.80％及n：0.03－0.10％，余量為鐵，還可含有一種或一種以上下列重量含量的成分：nb≤0.10％、b≤0.01％。

冶煉超超臨界高壓鍋爐管坯用鋼時各元素重量百分比最佳選擇為：c：0.08-0.13%、mn：0.40～0.60％、si≤0.30％、cr：8.50－9.50％、mo：0.45-0.55％、v：0.20－0.30％、w：1.7－1.80％及n：0.05－0.10％。

中頻爐原材料選用高鉻低磷料頭、鉻鐵、鉬鐵及釩鐵合金，將中頻爐熔化的合金鋼水與電爐鋼水一并兌入aod爐中進行精煉，使用氮氣進入自動吹煉模式，吹煉結束后兌入鋼包爐精煉、升溫，調整溫度，加石灰、螢石調整渣量，微調合金，調整爐渣堿度（r）2.0～3.0。

真空罐底部通入氮氣對鋼液進行攪拌，在真空度≤0.70mbar下保持時間≥15分鐘，破空后在線定氫、定氧、測溫、檢測成分，然后對鋼水成分進行微調整，滿足要求后即可中吊包澆鑄。

本發(fā)明的技術方案產生的積極效果如下：超超臨界火電機組蒸汽參數(shù)超過600℃/25mpa后，主蒸汽和再熱蒸汽管道用材料要求具有更高的抗拉強度、抗高溫蠕變和抗氧化腐蝕性能，現(xiàn)有的p91鋼已不能滿足此要求，通過對其成分進行優(yōu)化，本發(fā)明的含氮鋼冶煉工藝適當降低mo的含量并加入w，形成以w為主的w-mo復合固溶強化，加入n形成氮的間隙固溶強化，與v和nb形成碳氮化物沉淀彌散強化，從而研制的新型鐵素體系耐熱鋼，p92鋼為新型9cr鐵素體系耐熱鋼，是實現(xiàn)超超臨界火電機組主蒸汽溫度由600℃向620℃過渡的關鍵材料之一，為改善625—650c高溫瞬時強度和長期持久性能，v、nb和n及v/n比控制是其中關鍵之一，這樣在合適的冶煉鍛造熱處理條件下可確保數(shù)量適中的細小一次mx相和細小均布的二次mx相，b和n以固溶形式存在對高溫性能有利。

通過在aod冶煉過程中通入氮氣來提高鋼中氮含量，可取代真空脫氣后重新加入氮化鉻來調整氮含量。本發(fā)明加入n形成氮的間隙固溶強化，與v和nb形成碳氮化物沉淀彌散強化，從而研制的新型鐵素體系耐熱鋼，本鋼種為新型9cr鐵素體系耐熱鋼，是實現(xiàn)超超臨界火電機組主蒸汽溫度由600℃向620℃過渡的關鍵材料之一。

在配料時選用優(yōu)質廢鋼、優(yōu)質生鐵、海綿鐵等原材料，特別是控制其中的as、sn、pb、sb、bi等有害雜質含量，大大提高了鋼水純凈度，從而可進一步提高超高壓鍋爐用鋼的使用壽命；電弧爐出鋼時只出鋼不出渣，有效防止了出鋼過程中渣鋼混沖回磷。

具體實施方式

以下以具體實施例來說明本發(fā)明的技術方案，但本發(fā)明的保護范圍不限于此。

一種含氮鋼冶煉工藝，冶煉超超臨界高壓鍋爐管坯用鋼，包括如下步驟：(1)冶煉用原材料選用優(yōu)質廢鋼、優(yōu)質生鐵、海綿鐵，控制原材料的[as]、[sn]、[pb]、[sb]、[bi]均≤0.015%，as+sn+pb+sb+bi≤0.04%；原材料中化學成分重量百分組成如下：c0.06-0.15%、mn≤0.60％、si≤0.40％、cr8.00－10.0％、mo0.40-0.60％、ni≤0.40％、v0.15－0.35％、w1.5－1.80％、n0.03－0.10％，余量為鐵，還可含有一種或一種以上下列重量含量的成分：nb≤0.10％、b≤0.01％；（2）電弧爐冶煉時，按常規(guī)方法脫磷、升溫、脫碳、去氣去夾雜，電爐出鋼只出鋼不出渣，[c]≥0.10%、[p]≤0.004%，溫度≥1640℃；（3）電弧爐出鋼1/4～3/4過程中鋼包中加入鋁塊1.5kg/t、增碳劑1.0kg/t及石灰2.5kg/t，不加硅鐵；（4）將高鉻低磷料頭、高碳鉻鐵、鉬鐵放入中頻爐中進行熔化，出鋼前加ca-si粉1.5kg/t對爐渣進行脫氧，溫度≥1640℃，滿足出鋼條件后與電弧爐配合出鋼后倒入aod爐中；（5）、兌鋼前aod爐內溫度應≥900℃，爐內提前加入石灰400～600kg，兌鋼后攪拌1～2分鐘測溫，使用氮氣進入自動吹煉模式。吹煉過程中根據(jù)需要補加石灰2000～4000kg；碳含量≤0.04%、溫度≥1650℃時，加入硅錳12kg/t，吹氮氣還原5～8分鐘；測溫、取樣，扒除50%以上的爐渣后重新加入石灰約500kg、螢石約200kg、鋁塊80kg造渣脫氧、脫硫；溫度≥1580℃出鋼，出鋼前取玻璃管樣分析氣體含量,控制[n]的含量0.05～0.10%;（6）、轉入lf鋼包精煉爐后接通氬氣送電，期間加入硅鐵粉或硅鈣粉～3kg/t進行脫氧，渣白后溫度≥1560℃取樣按內控成分精調化學成分，其中[cr]按8.0～8.5%調整，溫度1650～1660℃吊包進入真空罐脫氣，吊包前取玻璃管樣分析氣體含量,控制[n]的含量0.05～0.10%;（7）、鋼包吊入真空罐后測溫，接通氮氣，在真空度≤0.7mbar下保持時間≥15分鐘，破空后調整氮氣壓力≥0.25mpa、流量250nl/min，吹氮氣0～20分鐘，之后抬蓋，在線定氫，控制[h]≤1.5ppm，取氣體樣分析[o]、[n]含量，控制[o]≤30ppm，控制[n]0.04～0.07%；（8）、將鋼包重新吊回lf鋼包精煉爐，接通氬氣，根據(jù)分析出的氮含量，若[n]0.04～0.07%則用微鉻調整鉻成分，若[n]含量不滿足0.04～0.07%，則用低氮氮化鉻調整cr、n成分，合金全部加完后氬氣小流弱攪拌時間≥10分鐘后吊包模鑄成鋼錠。

本發(fā)明在控制氮含量方面采取在aod爐中使用氮氣代替氬氣進行吹煉，在真空除氣時又用吹氮代替吹氬進行真空精煉，使vd后氮含量基本能進入要求范圍，不用再用氮化鉻調整氮含量。利用本實施例的工藝進行了三組冶煉，三組冶煉的各個元素重量百分比及cr當量如下表中所示：

本實施例冶煉的超超臨界高壓鍋爐管坯用鋼，鉻當量均未超過10，鐵素體嚴格控制在1.0%c以內，質量穩(wěn)定，其生產工藝更加經濟、科學。