30Cr2Ni4MoV超纯净钢冶炼技术研究

随着我国对燃气轮机基础研究的高度重视，2014年3月，四川省燃气轮机产业联盟在德阳成立，由二重等22家单位共同组成，二重负责30Cr2Ni4MoV超纯净材料的研究，用于该项目的叶轮、轮盘、转子等部件的制造。从2014年开始至今，二重已成功制造出燃机叶轮、燃机轮盘、燃机转子等，这给我国燃气轮机用超纯净锻件的制造积累了宝贵的技术经验。

超纯净钢对钢液中的残余元素要求非常严格，特别是Mn、Si、P、Sn、Sb和J系数，如果钢液中残余有害杂质元素及非金属夹杂物含量过高，则很难达到该产品各方面的性能要求。由于超纯净钢产品要求超纯净、高寿命，对金属内部缺陷控制和力学性能要求极为严格，加上该钢显微组织复杂，极易形成混晶和粗晶，相变应力大，极易开裂，制造风险相当大。因此，在整个冶炼工序控制过程中，必须严格控制残余有害元素的含量，并尽可能降低钢液中的气体含量和非金属夹杂物含量，以提高钢液的纯净度。

30Cr2Ni4MoV超纯净钢冶炼技术难点分析：

（1）标准要求熔炼分析Si≤0.03%、Mn≤0.05%、Al≤0.008%。所以在冶炼过程中没有很好的脱氧元素能够在保证前述三者化学元素熔炼要求的前提下还要进行彻底的脱氧，此为难点之一。

（2）P、S、As、Sn、Sb等残杂元素要求高，且标准要求系数J≤8。As、Sn、Sb等元素的还原性均比Fe弱，它们在冶炼过程中不可能被氧化去除。因此，按照一般工艺技术方法不可能将As、Sn、Sb控制在技术条件要求的限制范围内。市场上绝大部分废钢无法满足要求，冶炼过程中大量的铁合金加入对此类残杂元素的影响也很大，所以要使用残杂元素极低的专用废钢、铁合金。在保证技术要求的同时，如何控制生产成本又是一大难题。

（3）以现有设备及成熟的工艺模式，采用传统流程生产此类超纯净钢，如何进行冶炼过程钢水纯净的的控制、浇注环节的防污染控制、凝固过程中的均匀化控制也极为困难。

经过分析，二重在原有成熟的双真空冶炼浇注工艺流程的基础上，增加新的工艺措施和浇注保护措施，即优化后的工艺流程为：电炉（初炼）+钢包炉（真空精炼）+真空浇注（真空直接浇注）。

实践证明，以此工艺生产的30Cr2Ni4MoV超纯净钢，各项技术指标达到技术条件要求，成功制造了以燃气机轮盘、叶轮、600MW汽轮机超纯净低压转子等为代表的典型超纯净钢产品，证明用双真空冶炼浇注工艺流程制造超纯净产品是可行的。