68 t加氢反应器电渣锭质量问题分析

温培建 向大林

(浙江电渣核材有限公司，浙江314305)

68 t加氢反应器电渣锭质量问题分析

温培建 向大林

(浙江电渣核材有限公司，浙江314305)

炉号13ESR032加氢反应器电渣锭在电渣重熔过程中出现炉口冒黄烟，渣变黑，渣由还原性变为氧化性。通过分析电渣锭质量问题产生原因，提出解决措施并实施生产改进。改进后的电渣锭成分合格，成功交货。

电渣锭；加氢反应器；质量问题

公司生产了多支钢号为2.25Cr-1Mo、重量为56 t～79 t的加氢反应器筒体用电渣锭，其中炉号为13ESR032，锭重68 t的电渣锭出现了质量问题。本文分析了电渣锭质量问题出现的原因，提出了解决措施并介绍了生产改进具体实施情况。

1 生产过程

1.1 电极制备

加氢反应器用钢2.25Cr-1Mo，化学成分要求见表1[1]。

因交货期紧张，电极分批从炼钢厂家运至公司生产现场，在验证电极成分合格后，马上组织焊接，而没有对全部电极进行组配使用。炉号13ESR032电渣锭用电极成分见表2。电极规格为K480和K380两种，前9组K480为正常熔炼电极，第10组 K380为补缩电极。电极使用方式见表3。

表1 2.25Cr1Mo钢的化学成分(质量分数, %)Table 1 Chemical composition of 2.25Cr1Mo steel(mass fraction, %)

表2 电极化学成分(质量分数, %)Table 2 Chemical composition of electrodes(mass fraction, %)

电极使用是有其自身规律的，是保证电渣锭成分均匀的基础。用多炉号电极以小拼大是电渣重熔的一大特点，同时兼顾多炉号成分的差异。考虑各元素烧损规律和渣系在重熔过程中的变化规律等因素，制定出符合规律的电极组配方案。但对13ESR032没有按照这个规律去执行，只考虑交货期，这存在质量隐患。

表3 电极使用方式Table 3 The usage of electrodes

表4 电渣锭取样部位的化学成分(质量分数, %)Table 4 Chemical composition of sampling location of ESR ingot(mass fraction, %)

表5 电渣锭化学成分(质量分数, %)Table 5 Chemical composition of ESR ingot(mass fraction, %)

1.2 电渣重熔过程

第6组电极在熔化一半时出现异常，炉口开始冒出黄烟，并越来越浓。现场马上分析原因。炉口冒出黄烟是因为渣由还原性气氛逐渐变化为氧化性气氛。引起渣性质变化的原理为：

FeO=Fe+O

(1)

氧在渣和熔池的分配系数[2]公式：

(2)

分析电渣锭中氧的来源为：

(1)自耗电极中的氧；

(2)空气(包含水)通过熔池带入的氧；

(3)熔渣组元带入的氧。

从三个方面查找原因：

(1)是否有地方渗水；

(2)脱氧是否有问题；

(3)电极是否有问题。

根据以上分析，在电渣重熔过程中加大脱氧力度，以控制渣的还原性气氛。但一直到重熔结束，渣的颜色也没有变化，只是控制渣氧化性没有持续升高。

电渣重熔结束满足模冷时间后，脱模，放倒后，电渣锭顶部有大量的液体流出，出现一个空洞。空洞的宽约为电渣锭直径的一半，深度约为直径的1/4。模冷时间足够，脱模后出现孔洞，说明最后补缩部分是钢渣混合物。

2 原因分析

电渣重熔结束后，对电渣锭本体底部和顶部取样，分析结果见表4。

根据氧来源的三种方式，分析原因：

(1)检查结晶器是否漏水

脱模后，结晶器做打压试验，检查结晶器完好，没有渗水的现象。

(2)脱氧制度

已连续生产了20多支同钢种电渣锭，均使用相同的工艺和脱氧制度，而其他电渣锭成分均匀并且重复性很好，排除脱氧制度的问题。

(3)电极质量问题

对这一炉使用的电极进行取样，分析化学成分。发现炉号为21的电极Si 0.03%，O 300×10-6，属于严重脱氧不良。

通过以上原因分析得出，电渣重熔过程中炉口冒黄烟，渣色变黑，渣氧化性增加是由电极质量问题引起的。

3 解决措施

炉号为64、77的电极是合格的，组配使用电极的前5组是合格的，第6组也可以使用。K480电极每组重为8.4 t，除去冒口后，前6组总重约45 t，高度约为2 300 mm。考虑到熔池深度的影响，可以利用部分约40 t。把电渣锭顶端其余部分锯掉，保留高度约为2 300 mm，然后取样分析成分，见表5。电渣锭已改锻成加氢反应器筒体，成功交货。

4 结论

针对炉号13ESR032电渣锭在电渣重熔过程中出现的质量问题，分析原因、提出解决措施。通过采取改进措施生产的电渣锭质量合格，成功交货。

[1] 温培建，等.56～79t加氢反应器用电渣锭批量生产.大型铸锻件，2015(04) 29-33.

[2] 郭汉杰. 电渣冶金过程物理化学. 2014年全国特种冶金技术学术会议论文集，2014，09：17-25.

编辑 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

温培建(1982—)，男，从事高品质巨型电渣锭工艺研究和新材料研发工作。

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