2.25Cr-1Mo-0....尾部分层缺陷分析及控制工艺_侯敬超.pdf

书书书作者简介:侯敬超(1989 )，男，硕士，工程师;E-mail:hou_jingchao163 com;收稿日期:2022-08-20DOI:10 20057/j 1003-8620 2022-001052 25Cr-1Mo-0 25V 钢 148 mm 厚板尾部分层缺陷分析及控制工艺侯敬超1，赵国昌1，庞辉勇1，吴艳阳1，甄光楠1，赵燕青2(1 河钢集团舞钢公司，舞钢 462500;2 河钢集团钢研总院，石家庄 050023)摘要:采用扫描电镜及电子探针对 55 t 钢锭成材 148 mm 厚 2 25Cr-1Mo-0 25V 钢板尾部分层缺陷进行观察分析，结果表明:分层缺陷是由于模铸保护渣卷入钢液造成的。为减少钢板尾部分层缺陷，对冶炼工艺进行优化，精炼过程中采用碳粉、电石及 1 2 2 0 kg/t钢Al 线复合脱氧工艺，真空后软吹12 14 min，采用高粘度、低熔点、高熔速及膨胀系数较大的模铸保护渣。优化工艺后，钢板尾部分层缺陷出现概率分别为11 3%、9 6%、6 9%，分层缺陷导致钢板废品率由原 8 1%降至 1 7%。关键词:2 25Cr-1Mo-0 25V 钢;148 mm 厚板分层缺陷;模铸保护渣;浇铸;Al2O3夹杂物Analysis on Causes of Delamination Defect at 148 mm Heavy Thick-ness Plate Tail of 225Cr-1Mo-025V Steel and Control ProcessHou Jingchao1，Zhao Guochang1，Pang Huiyong1，Wu Yanyang1，Zhen Guangnan1，Zhao Yanqing2(1 Hesteel Group Wugang Company，Wugang 462500，2 Hesteel Group Technology esearch Institute，Shijiazhuang 050023)Abstract:The delamination defects at the tail of 148 mm thickness 2 25Cr-1Mo-0 25V steel plate made of 55 t ingot is ob-served and analyzed by scanning electron microscope and electron probe microanalysis The results show that the delamina-tion defects are caused by the involvement of mold flux in the molten steel In order to reduce the delamination defects atthe tail of steel plate the smelting process is optimized，i e in refining process，the composite deoxidation process of car-bon powder，calcium carbide and 1 2-2 0 kg/tsteelAl line is adopted After vacuum，it is soft blown for 12-14 min Themold casting protective slag with high viscosity，low melting point，high melting rate and large expansion coefficient isused After optimizing the smelting process，the ratio of delamination defects at the tail of steel plate is 11 3%，9 6%and6 9%respectively，and the scrap rate of steel plate caused by delamination defects decreases from original 81%to 17%Key Words:2 25Cr-1Mo-0 25V Steel;148 mm Heavy Thickness Delamination Defect;Mold Flux;Casting;Al2O3In-clusion添加 V 的改进型 2 25Cr-1Mo-0 25V 钢板1-2 常用于制造加氢反应器、热高压分离器等设备3-4，是国际上近年发展起来的高温高压反应器材料，在强度、抗氢性能、抗回火脆化能力、抗氢致剥离能力等方面都强于传统的 2 25Cr-1Mo 类钢板。随着石化行业向着集约化、大型化、绿色化的趋势发展5，国内市场上对大厚度 2 25Cr-1Mo-0 25V 钢板需求量逐渐增加。为满足钢板生产过程中对内部质量及轧制压缩比的要求，大厚度 2 25Cr-1Mo-0 25V 钢板均采用钢锭成材。舞钢公司从 2006 年就开始研发并批量生产 2 25Cr-1Mo-0 25V 钢板，对于钢锭成材钢板，钢锭固有的冒口处疏松、缩孔及成分偏析缺陷，通过控制浇铸过热度、通钢量及改善冒口保温性等措施，已基本得到控制6-7。但钢锭成材钢板易出现的尾部分层缺陷仍然难以解决，对舞钢大厚度2 25Cr-1Mo-0 25V 钢板生产顺行造成较大的影响，并造成钢板探伤不合格产生较大的经济损失。针对 2 25Cr-1Mo-0 25V 钢板尾部分层缺陷问题，对缺陷进行深入的剖析和研究，针对性的制定工艺改进措施，取得显著的效果。1钢板尾部分层缺陷概况1 1分层缺陷分布位置前期在生产 2 25Cr-1Mo-0 25V 钢板时，钢板易出现尾部分层缺陷，尾部分层缺陷比率为 17 3%，尾部分层缺陷废品率为 8 1%。图 1 是近年来生产的 110 170 mm 厚 2 25Cr-1Mo-0 25V钢板尾部分层缺陷分布图。从图1 可以看出，225Cr-1Mo-025V34第 44 卷第 2 期特殊钢Vol 44 No 22023 年 4 月SPECIAL STEELApril2023图 1钢板尾部分层缺陷分布图Fig 1Distribution diagram of delamination defect at tail ofplate钢板尾部分层缺陷主要分布在板宽 1/4 处附近，而钢板边部及板宽中心的分层缺陷较少。1 2分层缺陷宏观观察采用 CTS-9003 超声波探伤仪对钢板进行探伤，探伤标准执行 NB/T47013 3-2015 及第1 号修改单，要求 TI 级合格。用前期生产的 2 25Cr-1Mo-0 25V有缺陷钢板进行探伤，缺陷处探伤结果显示底面回波完全消失，因此，缺陷定性为分层。为进一步对分层缺陷进行分析，选择了一块示例钢板，该钢板为:采用 55 t 钢锭轧制规格为148 mm 2 540 mm 12 450 mm的 2 25Cr-1Mo-0 25V 钢板，成分见表 1，生产工艺流程为:钢锭加热温度1 250 1 290，轧制压下量最大 35 mm。表 12 25Cr-1Mo-0 25V 钢板成分/%Table 1Composition of 2 25Cr-1Mo-0 25V steel plate/%CSiMnPSCrMoVAsSnSb0 140040 530 0050 0022 321 020 29000500020001钢板轧后探伤结果表明，距钢板尾部(钢锭水口处)1 500 mm 处存在一处大小为 30 mm 60 mm分层缺陷。在钢板探伤缺陷处取一块规格为150 mm 250 mm试样，采用带锯将试样上探伤缺陷沿钢板轧制方向切开，在钢板板厚 1/2 处肉眼可见一黑色分层缺陷，缺陷宽度 1 mm 左右，长度 40 mm 左右，如图 2 所示。图 2148 mm 厚板分层缺陷形貌Fig 2Delamination defects morphology of 148 mm heavythickness plate1 3分层缺陷微观观察将钢板分层缺陷处切成小试样，采用 ULTA55扫描电镜观察分层缺陷如图 3 所示。从图 3 可以看出，分层缺陷处存在大量形貌不规则的黑色块状组织，直径 1 30 m 不等。分层处还可以观察到形貌不规则的高亮度组织，有的单独分布，有的分布于黑色块状组织之间。黑色块状中包含有灰色块状组织，与基体形貌接近。图 3148 mm 厚板分层缺陷 SEM 观察Fig 3SEM observation of delamination defects of 148 mmheavy thickness plate2钢板尾部分层缺陷成因分析对 148 mm 厚 2 25Cr-1Mo-0 25V 钢板尾部分层缺陷处进行形貌观察后，可以初步判断分层缺陷是由于异物卷入造成的，下一步需要对缺陷进行成分组成分析，确定异物来源。针对分层缺陷处观察到的黑色块状组织、高亮度组织和灰色组织，进行能谱仪分析，能谱数据采集位置如图 4(a)所示，黑色块状组织对应谱图1，高亮度组织对应谱图2，灰色44特殊钢第 44 卷图 4能谱数据采集位置(a)和谱图 1(b)，2(c)，3(d)能谱分析Fig 4Energy spectrum data acquisition position(a)and energy spectrum analysis on spectrogram 1(b)，2(c)and 3(d)组织对应谱图 3，各位置能谱图如图 4(b、c、d)所示。根据图 4(a)可以看出，谱图 1 测定的黑色块状组织和谱图 2 测定的高亮度组织中 C、O、Al、Si、Ca元素有较高的峰值，结合测定的各元素的含量，上述元素占到总量的 89 93%95 3%，但其来源还难以确定。谱图 3 测定的灰色组织成分主要为 Fe，且灰色组织与基体形貌接近，可以确定分层缺陷中的灰色组织为钢板基体。舞钢公司在钢锭浇铸过程采用下铸法，根据下铸法浇铸工艺8，可能进入钢锭的非金属物质主要有引流砂、精炼顶渣及模铸保护渣。所用的引流砂主要成分为 Cr2O3、SiO2、Al2O3等，与测定成分不相符，排除引流砂造成分层缺陷;精炼顶渣及模铸保护渣成分如表 2 所示，从表 2 可以看出，精炼顶渣及模铸保护渣成分均为 SiO2、CaO、Al2O3等，但模铸保护渣中含有 4%左右的 Na 元素，是否含有 Na 元素是确定分层缺陷来源的关键9。根据图 4 及图 5，谱图 1 测定的黑色块状组织和谱图 2 测定的高亮度组织均含有一定量的 Na 元素，但能谱仪中测定的 Na元素含量较少，可能与测量误差有关，还需要对缺陷处组织中是否含 Na 元素作进一步分析。采用 EM-PA-1720 电子探针对分层缺陷处 Na 元素含量进行检测，检测结果如图 5 所示，从图 5 可以看出，分层缺陷处含有 Na 元素，Na 元素质量分数为 1 29%4 53%。综上分析，尾部分层缺陷处测定成分与模铸保表 2精炼顶渣及模铸保护渣成分/%Table 2Composition of refining top slag and mold castingprotective slag/%实验渣SiO2CaOAl2O3MgOFe2O3MnONa2O精炼顶渣10 84494329736981521 5模铸保护渣 45 45290512964483834 23图 5分层缺陷处电子探针 Na 元素含量检验结果Fig 5Test results of Na element content of electron probe atdelamination defects护渣成分接近，并且其中含有 Na 元素，可以确定分层缺陷处的黑色块状组织和高亮度组织均为模铸保护渣，分层缺陷是由模铸保护渣卷