CN104164573A - 用于生产加氢反应器容器钢的预熔渣及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于生产加氢反应器容器钢的预熔渣及其应用。该预熔渣的组成和重量百分比例为：CaF₂：45～55％；Al₂O₃：20～30％；CaO：15～25％；SiO₂：0～5％；MgO：0～5％。该预熔渣在生产加氢反应器容器钢的应用包括电渣重熔冶炼步骤和钢板轧制步骤，钢板轧制完成后进行正火热处理。本发明针对加氢反应器容器钢低硅的成分要求，预熔渣采用五元渣系，其中SiO₂和CaF₂的含量较低，避免了提高加氢反应器容器钢的硅含量，减少了CaF₂的挥发，通过与Al₂O₃、CaO、和MgO发生协同作用，能够明显降低预熔渣的电导率，减少电耗，提高生产率；利用本发明的预熔渣可以生产高纯度加氢反应器容器钢板。

Description

用于生产加氢反应器容器钢的预熔渣及其应用

技术领域

本发明属于金属冶炼技术领域，具体涉及一种用于生产加氢反应器容器钢的预熔渣及其在生产加氢反应器容器钢的应用。

背景技术

压力容器钢用途极广，被广泛用于石油、化工、电站、锅炉等行业，一般用于制作反应器、热换器、分离器、导气管、锅炉汽包等。12Cr2Mo1R容器钢主要用于加氢反应器,它是现代炼油工业的重大关键设备，其通常是在高温高压、加氢、有硫化氢等腐蚀介质的恶劣工作条件下运行，因此需要抗回火脆化能力、抗氢浸蚀能力强的原材料来制作加氢反应器。

由于加氢反应器在高温、高压与加氢条件下工作，对材料纯净度、抗脆化能力、内部质量等一系列主要技术指标要求极为苛刻。制造加氢反应器的装置使用大单重、超厚(大于100mm)钢板的需求量也越来越大，为降低制造加氢反应器装置的成本和提高装置的安全可靠性，对使用的钢板质量要求越来越严格。目前特厚板生产方式除了采用原有的锻造法之外，还有比较流行的连铸法。但是连铸生产受技术条件的限制无法生产厚度过大的特厚板。目前世界上最大的转炉连铸板坯厚度为390mm，但由于转炉连铸坯内部偏析和压缩比的限制，只能生产厚度小于100mm的高性能特厚板。

经过电渣重熔冶炼的钢，具有纯度高、硫含量低、非金属夹杂物少、钢锭表面光滑、结晶均匀致密、金属组织和化学成分均匀的优点。而在电渣重熔过程中，预熔渣是影响钢锭内部质量的一个关键因素，电渣重熔可提高纯洁度，通常认为很大程度上取决于预熔渣成分，其次与自耗电极母材的纯洁度有关。不同预熔渣的化学成分决定了预熔渣的电导率、粘度、熔点及表面张力，预熔渣的粘度不仅影响钢锭的表面质量，也影响预熔渣的表面张力及界面张力，预熔渣的表面张力及钢液界面表面张力最终影响非金属夹杂物的吸附能力。而不同的钢种化学成分不一样，对预熔渣的要求不一样。现有技术中为降低预熔渣的熔点和电导率，提高预熔渣的高温塑性，使铸锭表面光洁，预熔渣中常加入15％以上的二氧化硅。但是，高含量二氧化硅的预熔渣无法适应加氢反应器容器钢低硅的要求。

发明内容

本发明的一个目的旨在提供一种用于生产加氢反应器容器钢的预熔渣，该预熔渣在用于制备加氢反应器容器钢时，能有效降低钢种非金属夹杂物含量、提高钢种的纯洁度。

本发明的另一个目的在于提供上述预熔渣在生产加氢反应器容器钢的应用。

为实现上述第一个目的，本发明的技术方案为：

一种用于生产加氢反应器容器钢的预熔渣，该预熔渣的组成和重量百分比例为：

CaF₂(氟化钙)45～55％；

Al₂O₃(氧化铝)20～30％；

CaO(氧化钙)15～25％；

SiO₂(二氧化硅)0～5％；

MgO(氧化镁)0～5％。

优选地，该所述预熔渣的组成和重量百分比例为：

CaF₂(氟化钙)45～50％；

Al₂O₃(氧化铝)25～28％；

CaO(氧化钙)20～23％；

SiO₂(二氧化硅)1～3％；

MgO(氧化镁)3～5％。

优选地，所述预熔渣的组成和重量百分比例为：CaF₂(氟化钙)45～50％；Al₂O₃(氧化铝)25～28％；CaO(氧化钙)20～23％；SiO₂(二氧化硅)1～3％；MgO(氧化镁)3～5％。

为实现上述第二个目的，本发明采用如下的技术方案：

上述预熔渣在生产加氢反应器容器钢的应用，包括电渣重熔冶炼步骤和钢板轧制步骤：

1)电渣重熔冶炼步骤：采用低频(1-5Hz)双极串联板坯电渣重熔炉进行重熔冶炼电极母材。所述低频双极串联板坯电渣重熔炉的自耗电极母材电极母材的化学成分和重量百分比例组成满足下列要求：

C：0.08～0.12％、Si：0.05～0.12％、Mn：0.30～0.45％、P：≤0.012％、S：≤0.010％、Cr：2.10～2.25％、Ni：≤0.18％、Mo：0.95～1.10％、Cu：≤0.12％、Sn：≤0.005％、As：≤0.004％、Sb：≤0.003％、N：≤0.008％,O≤0.003％，其余为Fe和不可避免的杂质；

所述预熔渣混合后，在1650～1750℃的温度下进行烘烤，烘烤时间为4～5小时；烘干后倒入化渣包进行化渣，待预熔渣化成液体后，倒入电渣重熔炉结晶器中进行重熔冶炼，以控制钢坯内部A、B、C、D类夹杂物总量不超过1.0级，其中不允许出现A、B两类夹杂，气体含量控制为：[O]≤28ppm、[N]≤55ppm；

2)钢板轧制步骤：采用宽厚板轧机轧制厚度120～160mm加氢反应器容器钢钢板，轧制工艺为：加热温度1200～1260℃，加热速率11～13℃/mm；第一阶段轧制采用奥氏体再结晶轧制，开轧温度为1070℃～1180℃，轧制3～5道次，一阶段道次总压下率50～70％，中间坯厚度为1.3～1.4倍成品厚度，第二阶段轧制采用奥氏体未再结晶轧制，开轧温度为860～900℃，终轧温度为830～860℃，轧制4～6道次，二阶段道次总压下率30～50％；钢板轧制完成后进行正火热处理。

本发明针对加氢反应器容器钢低硅的成分要求，预熔渣采用五元渣系，其中SiO₂和CaF₂的含量较低，避免了提高加氢反应器容器钢的硅含量，减少了CaF₂的挥发，通过与Al₂O₃、CaO、和MgO发生协同作用，能够明显降低预熔渣的电导率，减少电耗，提高生产率；利用本发明的预熔渣可以在板坯电渣重熔炉上生产高纯度的加氢反应器容器钢铸坯，通过宽厚板轧机轧制处理，可以生产高纯度加氢反应器容器钢板。本发明的工艺流程提高了厚规格加氢反应器容器钢的生产效率，降低了成本，提升了产品竞争力。

附图说明

图1为本发明的预熔渣生产的加氢反应器容器钢12Cr2Mo1R金相检验组织图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明生产120～160mm厚高纯洁度加氢反应器容器钢的生产工艺跟现有技术一样包括电渣重熔冶炼步骤和钢板轧制步骤，且所述电渣重熔冶炼步骤采用低频双极串联板坯电渣重熔炉进行重熔冶炼，不一样的是本发明所述低频双极串联板坯电渣重熔炉的电极母材化学成分和重量百分比满足下列要求：

C：0.08～0.12％、Si：0.05～0.12％、Mn:0.30～0.45％、P:≤0.012％、S:≤0.010％、Cr：2.10～2.25％、Ni：≤0.18％、Mo：0.95～1.10％、Cu：≤0.12％、Sn：≤0.005％、As：≤0.004％、Sb：≤0.003％、N：≤0.008％,O≤0.003％,其余为Fe和不可避免的杂质；

本发明的用于生产120～160mm厚加氢反应器容器钢的预熔渣的组成和重量百分比例为：CaF₂(氟化钙)45～55％；Al₂O₃(氧化铝)20～30％；CaO(氧化钙)15～25％；SiO₂(二氧化硅)0～5％；MgO(氧化镁)0～5％。

预熔渣在本实施例中具体为CaF₂(氟化钙)50％、Al₂O₃(氧化铝)25％、CaO(氧化钙)20％、SiO₂(二氧化硅)2％、MgO(氧化镁)3％，将上述组分混合成预熔渣渣料；

然后将预熔渣渣料在1650～1750℃的温度下进行烘烤，烘烤时间为4～5小时；烘干后倒入化渣包进行化渣，经过2～2.5小时预熔渣化成液态；倒入电渣重熔炉结晶器中进行重熔冶炼，以控制钢坯内部A、B、C、D类夹杂物总量不超过1.0级，其中不允许出现A、B两类夹杂；气体含量严格控制，[O]≤28ppm、[N]≤55ppm。

本发明的钢板轧制步骤为：

轧制工艺为：加热温度1200～1260℃，加热速率11～13℃/mm；第一阶段轧制采用奥氏体再结晶轧制，开轧温度为1070℃～1180℃，轧制3～5道次，一阶段道次总压下率50～70％，中间坯厚度1.3～1.4倍成品厚度，第二阶段轧制采用奥氏体未再结晶轧制，开轧温度为860～900℃，终轧温度为830～860℃，轧制4～6道次，二阶段道次总压下率30～50％；钢板轧制完成后进行正火热处理。

采用本发明实施例生产的加氢反应器容器钢(两个平行样)，对钢板进行各项检验，检测非金属夹杂物数据见表1所示，力学性能如表2所示。

从图1的结果可以看出，采用本发明的预熔渣生产的加氢反应器容器钢，金相组织比较均匀，其内部非金属夹杂物只有C、D类，纯洁度较高，力学力学性能较好。

表1加氢反应器容器钢钢板非金属夹杂物数据

表2加氢反应器容器钢力学性能检验结果对比

Claims (4)

1.一种用于生产加氢反应器容器钢的预熔渣，其特征在于：该预熔渣的组成和重量百分比例为：

CaF₂：45～55％；Al₂O₃：20～30％；CaO：15～25％；SiO₂：0～5％；MgO：0～5％。

2.根据权利要求1所述的用于生产加氢反应器容器钢的预熔渣，其特征在于：该预熔渣的组成和重量百分比例为：

CaF₂：45～50％；Al₂O₃：25～28％；CaO：20～23％；SiO₂：1～3％；MgO：3～5％。

3.根据权利要求2所述的用于生产加氢反应器容器钢的预熔渣，其特征在于：该预熔渣的组成和重量百分比例为：

CaF₂：45～50％；Al₂O₃：25～28％；CaO：20～23％；SiO₂：1～3％；MgO：3～5％。

4.权利要求1至3任一项所述的预熔渣在生产加氢反应器容器钢的应用，其特征在于：包括电渣重熔冶炼步骤和钢板轧制步骤：

1)电渣重熔冶炼步骤：采用低频双极串联板坯电渣重熔炉进行重熔冶炼电极母材；所述低频双极串联板坯电渣重熔炉的自耗电极母材电极母材的化学成分和重量百分比例组成满足下列要求：

C：0.08～0.12％、Si：0.05～0.12％、Mn：0.30～0.45％、P：≤0.012％、S：≤0.010％、Cr：2.10～2.25％、Ni：≤0.18％、Mo：0.95～1.10％、Cu：≤0.12％、Sn：≤0.005％、As：≤0.004％、Sb：≤0.003％、N：≤0.008％,O≤0.003％，其余为Fe和不可避免的杂质；

所述预熔渣混合后，在1650～1750℃的温度下进行烘烤，烘烤时间为4～5小时；烘干后倒入化渣包进行化渣，待预熔渣化成液体后，倒入电渣重熔炉结晶器中进行重熔冶炼，以控制钢坯内部A、B、C、D类夹杂物总量不超过1.0级，其中不允许出现A、B两类夹杂，气体含量控制为：[O]≤28ppm、[N]≤55ppm；

2)钢板轧制步骤：采用宽厚板轧机轧制厚度120～160mm加氢反应器容器钢钢板，轧制工艺为：加热温度1200～1260℃，加热速率11～13℃/mm；第一阶段轧制采用奥氏体再结晶轧制，开轧温度为1070℃～1180℃，轧制3～5道次，一阶段道次总压下率50～70％，中间坯厚度为1.3～1.4倍成品厚度，第二阶段轧制采用奥氏体未再结晶轧制，开轧温度为860～900℃，终轧温度为830～860℃，轧制4～6道次，二阶段道次总压下率30～50％；钢板轧制完成后进行正火热处理。