王 勇/唐山鋼鐵國際工程技術(shù)股份有限公司

壓力容器用鋼氧化物冶金技術(shù)研究

王 勇/唐山鋼鐵國際工程技術(shù)股份有限公司

壓力容器在工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用，工業(yè)應(yīng)用對壓力容器的質(zhì)量及性能有較高的要求，高強度及高韌性是確保壓力容器適應(yīng)安全的保障。針對壓力容器在焊接過程個容易出現(xiàn)晶體粗化、焊接裂紋等問題，氧化物冶金技術(shù)由于具有抑制粗化及減少裂紋的優(yōu)點而成為目前壓力容器生產(chǎn)過程中應(yīng)用較為重要的一項技術(shù)手段。本文就壓力容器用鋼氧化物冶金技術(shù)的有關(guān)內(nèi)容進行了探討，旨在促進壓力容器用鋼整體質(zhì)量及性能的提高，確保使用安全。

壓力容器；鋼材料；氧化物冶金技術(shù)

前言

壓力容器在工業(yè)領(lǐng)域有著非常廣泛的引用，隨著我國工業(yè)化進程的不斷加快，對壓力容器用鋼的質(zhì)量及性能也提出了更高的要求。雖然說隨著工業(yè)及科學技術(shù)的快速發(fā)展，焊接技術(shù)也得到大幅的提升，但是傳統(tǒng)焊接技術(shù)下，在焊接過程中非常容易出現(xiàn)晶體粗化及裂紋的問題，從而降低壓力容器的整體性能。氧化物冶金技術(shù)是一種新型的焊接技術(shù)，相比于其他焊接技術(shù)，其具有抑制晶體粗化及防止焊接裂紋產(chǎn)生等優(yōu)點，因此加強對氧化物冶金技術(shù)的研究并推廣其在壓力容器制造中的應(yīng)用意義重大。

一、氧化物冶金技術(shù)概述

在煉鋼過程中，鋼材料中的非金屬雜物對鋼材料的整體質(zhì)量及性能有很大的影響，如果不采取有效的方法進行有效的控制，將會對在很大程度上降低由鋼材料制成的產(chǎn)品的質(zhì)量和性能，從而難以確保鋼材料制品使用的安全與穩(wěn)定性。但是隨著科學技術(shù)的不打斷發(fā)展，科學研究發(fā)現(xiàn)，通過對鋼材料中的非金屬雜質(zhì)進行合理的控制，也能將其轉(zhuǎn)變成有利于制品整體質(zhì)量與性能提升的一面，因此，從這方面看，鋼材料中的非金屬雜質(zhì)是不能完全以壞處論之的，在這種情況下，氧化物冶金技術(shù)被提出并得到廣泛的推廣應(yīng)用。

氧化物冶金技術(shù)在煉鋼過程中的應(yīng)用，主要是過程對鋼材料中比較小的雜質(zhì)進行合理處理，使其在大小和分布方面能夠滿足一定的要求而達到提升鋼材料的硬度和強度的目的。鋼材料中的氧化物有大有小，大小的不同其在鋼材料中的作用也截然不同。一般情況下，比較大的氧化物會對鋼材料的各方面性能造成影響，被視作雜物；而對于比較細小的氧化物，當其尺寸足夠小，并且呈彌散分布，就能夠作為鋼材料中晶體內(nèi)針狀鐵素體形核核心，這種情況下，細小雜質(zhì)不僅不會影響鋼材料的質(zhì)量，而且還具有提升鋼材料基本性能的作用。

氧化物冶金技術(shù)提升鋼材料自制品基本性能優(yōu)勢的發(fā)揮是以鋼材料中雜質(zhì)促進壓力容器用鋼的晶體針狀內(nèi)鐵素體的形核為前提的，但是由于并不是所有的非金屬夾雜物都能夠形成形核，目前發(fā)現(xiàn)只有Ti2O3、ZrO2、Al2O3等是有效的非金屬氧化物，除此之外，硫化物及氮化物在氧化物上的析出也會給壓力容器用鋼的質(zhì)量和性能產(chǎn)生影響。因此，在氧化物冶金技術(shù)的運用過程中，不僅要高度注意合金元素氧化物對晶內(nèi)鐵素體形成的影響，而且還要加強對非金屬元素在氧化物上的析出，只有滿足這兩方面的條件，才能實現(xiàn)利用氧化物冶金技術(shù)來提升壓力容器用鋼質(zhì)量及性能的目的。

二、壓力容器用鋼成分設(shè)計

（一）壓力容器用鋼合金元素分析

在壓力容器用鋼的成分設(shè)計中，由于不同的合金元素在壓力容器用鋼中發(fā)揮的作用是不同的，因此了解每一種合金元素在壓力容器用鋼中的作用是進行成分設(shè)計的關(guān)鍵。C、Si、Mn、Nb、Mo、V 等是壓力容器用鋼中常見的合金元素，這些合金元素在其中發(fā)揮的作用是不一樣的，例如 C在壓力容器用鋼中的主要作用主要體現(xiàn)在強度、韌度及焊接性三個方面，通過在壓力容器用鋼中合理的加入一些C合金元素就可以有效提升壓力容器用鋼的強度、韌度及焊接性。而其他合金元素在壓力容器用鋼中的作用有體現(xiàn)在不同的方面，因此，全面掌握才能更好地進行設(shè)計利用。在壓力容器用鋼中使用各種合金元素，合理控制地對各種合金元素的質(zhì)量分數(shù)進行控制是關(guān)鍵。

（二）壓力容器用鋼成分設(shè)計基本原則

壓力容器永剛成分設(shè)計需要遵循一定的原則：一是要根據(jù)壓力容器用鋼的承受能力分析進行適當?shù)奈⒑辖鸹幚?。在充分分析壓力容器用鋼承受能力的基礎(chǔ)上，對合金元素的質(zhì)量分數(shù)進行合理的控制，使合金元素具備高強度和高韌性的基本特質(zhì)，在氧化物冶金技術(shù)的應(yīng)用下形成高熔點第二相粒子以抑制奧氏體晶體粗化的現(xiàn)象，從而提升壓力容器用鋼的質(zhì)量和性能。二是要對熱處理工藝技術(shù)的合理采用。，在壓力容器用鋼冶煉結(jié)束以后，要根據(jù)壓力容器用鋼的實際情況進行鍛造參數(shù)和軋制參數(shù)的設(shè)置，以合理的控制析出相的析出和鋼板組織。

三、壓力容器用鋼的制備過程

（一）壓力容器用鋼的冶煉和澆鑄

壓力容器用鋼的冶煉工藝應(yīng)用主要包括純鐵熔化、脫氧、合金化及真空澆鑄等流程。

（二）壓力容器用鋼的鍛造和軋制

對于壓力容器用鋼的鍛造與軋制過程要注意以下幾方面：一是對鍛造溫度的控制，一般來說，鍛造加熱溫度為1200℃，終鍛溫度要在950℃以上；二是軋制過程中控軋控冷技術(shù)的合理應(yīng)用，在進行壓力容器用鋼熱軋的過程中必須運用控軋空冷技術(shù)對加熱溫度和軋制溫度進行控制，以確保軋制的質(zhì)量。而由于軋制冷卻的速度對壓力容器用鋼中晶粒粗化的現(xiàn)象有很大影響，適當提升不僅可以抑制晶粒粗化的現(xiàn)象，而且還能提升壓力容器用鋼的韌性和強度，，加快超細鐵素體組織在壓力容器用鋼中的形成速度，因此，要在熱軋的基礎(chǔ)上應(yīng)用控冷技術(shù)。

四、脫氧工藝對壓力容器用鋼相關(guān)性能的影響

由于壓力容器用鋼的質(zhì)量和性能直接受夾雜物在壓力容器用鋼中的尺寸和分布的影響，因此在運用氧化物冶金技術(shù)進行壓力容器用鋼的煉化前對夾雜物金相進行系統(tǒng)的分析是一個重要的環(huán)節(jié)。通過對壓力容器用鋼中的夾雜物金相進行分析，才能在準確解夾雜物尺寸及分布情況的基礎(chǔ)上對其進行更加準確的細化和合理分布。另外，合金元素在壓力容器用鋼煉制過程中產(chǎn)生的析出相也會影響壓力容器用鋼的強度和韌性，因此，加強對這些析出相的控制也非常重要。只有充分考慮這兩方面，才能充分利用氧化物冶金技術(shù)來提升壓力容器用鋼的質(zhì)量及性能。

五、結(jié)束語

綜上所述，氧化物冶金技術(shù)在壓力容器用鋼制造中有著突出的優(yōu)點，合理應(yīng)用可以有效抑制晶體粗化及裂紋的出現(xiàn)，對于壓力容器用鋼質(zhì)量及性能的提升有積極作用，因此應(yīng)進一步加強對氧化工藝對壓力容器用鋼中夾雜物、析出相及鋼組織等方面對性能影響的研究，以不斷提升氧化物冶金技術(shù)應(yīng)用水平。出于該目的，上文在充分結(jié)合筆者對相關(guān)文獻研究以及自己多年工作實踐基礎(chǔ)上主要對壓力容器用鋼氧化物冶金技術(shù)進行淺探，以供相關(guān)從業(yè)人員參考。

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