为了提高锅炉压力容器用钢的纯净度,采用了各种先进的冶炼技术和精炼措施,非金属夹杂物是在钢的冶炼和浇铸过程中的理化反应和炉渣、耐火材料侵蚀剥落进入钢液中形成的<2>。夹杂物破坏了钢基体的连续性,是影响钢板力学性能和探伤合格率的重要因素。钢液在凝固过程的初期,温度梯度比较大,钢液冷却速率快,钢中的易偏析元素碳、硫、磷及锰等都偏聚中心部位,气体在凝固过程中也向钢中的这些薄弱部位处聚集。
钢中的硫化物和硅酸盐均属于可变形的塑性夹杂物,其中MnS含量较高,它与钢中硫的含量有关。硅酸盐(MnOSiO2和CaOSiO2)是炼钢时的脱氧产物,它的形成温度比硫化物的形成温度要高。
经轧制之后,硫化物形成不连续的带状并平行于轧向,且分布在不同高低的平面内,其小颗粒长度一般在530Lm,大颗粒夹杂物的直径可达50Lm以上。
含SiO2多的硅酸盐为玻璃状的硅石,轧制温度在1200e以上时,所有硅酸盐都呈可变形的塑性状态。但在9001000e,部分硅酸盐夹杂物呈脆性状态,易被轧成彼此分离的颗粒状;当轧制温度在900e以下时,部分硅酸盐夹杂物将不产生变形。
控制夹杂物的措施由于夹杂物造成应力集中的程度与夹杂物本身的形状、大小和分布以及夹杂物在轧制过程中的行为有着密切的关系,因此提高钢液的洁净度,同时对夹杂物进行变性处理,控制轧制方式,是提高探伤合格率、改善钢板力学性能的重要手段。根据检测分析结果可知,压力容器钢中的夹杂物主要是氧化物和硫化物等非金属夹杂物。从化学成分的分析结果看,是二次氧化产物、卷渣和耐火材料侵蚀产物。
因此,根据生产实际,应采取如下技术改进措施:从强化冶炼操作入手,提高终点控制水平,防止钢液过氧化,降低钢液中氧含量,减少脱氧剂用量,以达到降低钢中夹杂物总量的目的,VD真空精炼处理可进一步提高钢液纯净度,促使夹杂物充分碰撞、聚集、长大进而上浮排除。控制炼钢入炉原材料和铁合金的清洁干燥,对加入钢包的顶渣和精炼用料的水分及加入量进行控制;加强钢包、中间包的烘烤及管理使用,确保钢包在线吹氩及软吹时间,促进钢液中气体尽可能上浮;在浇注过程中采用全程保护浇注,同时控制合理的浇注温度及浇注速度,防止钢水的二次氧化吸气,从而保证钢液中较低的气体含量;稳定连铸拉速,保持结晶器液面稳定,选择合适的浸入式水口插入深度和出口倾角,减少结晶器卷渣。确定合适的保护渣性能,使保护渣尽可能吸收上浮的夹杂物。