68 t加氫反應(yīng)器電渣錠質(zhì)量問題分析

溫培建 向大林

(浙江電渣核材有限公司，浙江314305)

68 t加氫反應(yīng)器電渣錠質(zhì)量問題分析

溫培建 向大林

(浙江電渣核材有限公司，浙江314305)

爐號13ESR032加氫反應(yīng)器電渣錠在電渣重熔過程中出現(xiàn)爐口冒黃煙，渣變黑，渣由還原性變?yōu)檠趸?。通過分析電渣錠質(zhì)量問題產(chǎn)生原因，提出解決措施并實(shí)施生產(chǎn)改進(jìn)。改進(jìn)后的電渣錠成分合格，成功交貨。

電渣錠；加氫反應(yīng)器；質(zhì)量問題

公司生產(chǎn)了多支鋼號為2.25Cr-1Mo、重量為56 t～79 t的加氫反應(yīng)器筒體用電渣錠，其中爐號為13ESR032，錠重68 t的電渣錠出現(xiàn)了質(zhì)量問題。本文分析了電渣錠質(zhì)量問題出現(xiàn)的原因，提出了解決措施并介紹了生產(chǎn)改進(jìn)具體實(shí)施情況。

1 生產(chǎn)過程

1.1 電極制備

加氫反應(yīng)器用鋼2.25Cr-1Mo，化學(xué)成分要求見表1[1]。

因交貨期緊張，電極分批從煉鋼廠家運(yùn)至公司生產(chǎn)現(xiàn)場，在驗(yàn)證電極成分合格后，馬上組織焊接，而沒有對全部電極進(jìn)行組配使用。爐號13ESR032電渣錠用電極成分見表2。電極規(guī)格為K480和K380兩種，前9組K480為正常熔煉電極，第10組 K380為補(bǔ)縮電極。電極使用方式見表3。

表1 2.25Cr1Mo鋼的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù), %)Table 1 Chemical composition of 2.25Cr1Mo steel(mass fraction, %)

表2 電極化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù), %)Table 2 Chemical composition of electrodes(mass fraction, %)

電極使用是有其自身規(guī)律的，是保證電渣錠成分均勻的基礎(chǔ)。用多爐號電極以小拼大是電渣重熔的一大特點(diǎn)，同時(shí)兼顧多爐號成分的差異?？紤]各元素?zé)龘p規(guī)律和渣系在重熔過程中的變化規(guī)律等因素，制定出符合規(guī)律的電極組配方案。但對13ESR032沒有按照這個(gè)規(guī)律去執(zhí)行，只考慮交貨期，這存在質(zhì)量隱患。

表3 電極使用方式Table 3 The usage of electrodes

表4 電渣錠取樣部位的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù), %)Table 4 Chemical composition of sampling location of ESR ingot(mass fraction, %)

表5 電渣錠化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù), %)Table 5 Chemical composition of ESR ingot(mass fraction, %)

1.2 電渣重熔過程

第6組電極在熔化一半時(shí)出現(xiàn)異常，爐口開始冒出黃煙，并越來越濃?，F(xiàn)場馬上分析原因。爐口冒出黃煙是因?yàn)樵蛇€原性氣氛逐漸變化為氧化性氣氛。引起渣性質(zhì)變化的原理為：

FeO=Fe+O

(1)

氧在渣和熔池的分配系數(shù)[2]公式：

(2)

分析電渣錠中氧的來源為：

(1)自耗電極中的氧；

(2)空氣(包含水)通過熔池帶入的氧；

(3)熔渣組元帶入的氧。

從三個(gè)方面查找原因：

(1)是否有地方滲水；

(2)脫氧是否有問題；

(3)電極是否有問題。

根據(jù)以上分析，在電渣重熔過程中加大脫氧力度，以控制渣的還原性氣氛。但一直到重熔結(jié)束，渣的顏色也沒有變化，只是控制渣氧化性沒有持續(xù)升高。

電渣重熔結(jié)束滿足模冷時(shí)間后，脫模，放倒后，電渣錠頂部有大量的液體流出，出現(xiàn)一個(gè)空洞?？斩吹膶捈s為電渣錠直徑的一半，深度約為直徑的1/4。模冷時(shí)間足夠，脫模后出現(xiàn)孔洞，說明最后補(bǔ)縮部分是鋼渣混合物。

2 原因分析

電渣重熔結(jié)束后，對電渣錠本體底部和頂部取樣，分析結(jié)果見表4。

根據(jù)氧來源的三種方式，分析原因：

(1)檢查結(jié)晶器是否漏水

脫模后，結(jié)晶器做打壓試驗(yàn)，檢查結(jié)晶器完好，沒有滲水的現(xiàn)象。

(2)脫氧制度

已連續(xù)生產(chǎn)了20多支同鋼種電渣錠，均使用相同的工藝和脫氧制度，而其他電渣錠成分均勻并且重復(fù)性很好，排除脫氧制度的問題。

(3)電極質(zhì)量問題

對這一爐使用的電極進(jìn)行取樣，分析化學(xué)成分。發(fā)現(xiàn)爐號為21的電極Si 0.03%，O 300×10-6，屬于嚴(yán)重脫氧不良。

通過以上原因分析得出，電渣重熔過程中爐口冒黃煙，渣色變黑，渣氧化性增加是由電極質(zhì)量問題引起的。

3 解決措施

爐號為64、77的電極是合格的，組配使用電極的前5組是合格的，第6組也可以使用。K480電極每組重為8.4 t，除去冒口后，前6組總重約45 t，高度約為2 300 mm。考慮到熔池深度的影響，可以利用部分約40 t。把電渣錠頂端其余部分鋸掉，保留高度約為2 300 mm，然后取樣分析成分，見表5。電渣錠已改鍛成加氫反應(yīng)器筒體，成功交貨。

4 結(jié)論

針對爐號13ESR032電渣錠在電渣重熔過程中出現(xiàn)的質(zhì)量問題，分析原因、提出解決措施。通過采取改進(jìn)措施生產(chǎn)的電渣錠質(zhì)量合格，成功交貨。

[1] 溫培建，等.56～79t加氫反應(yīng)器用電渣錠批量生產(chǎn).大型鑄鍛件，2015(04) 29-33.

[2] 郭漢杰. 電渣冶金過程物理化學(xué). 2014年全國特種冶金技術(shù)學(xué)術(shù)會議論文集，2014，09：17-25.

編輯 杜 敏

Analysis of Quality Issue of 68 t ESR Ingot for Hydrogenation Reactor

Wen Peijian, Xiang Dalin

During the electroslag remelting process of ESR ingot for hydrogenation reactor, the fire door appeared the yellow mist, the slag turned to be black and the reducibility of slag turned to oxidability. By analyzing the cause of quality issue of ESR ingot, the solution has been put forward and the improvement has been performed. The composition of improved ESR ingot meets the requirements.

ESR ingot; hydrogenation reactor; quality issue

2016—08—01

溫培建(1982—)，男，從事高品質(zhì)巨型電渣錠工藝研究和新材料研發(fā)工作。

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