CN109161786A - 一种临氢设备用铬钼钢的冶炼方法 - Google Patents
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Abstract
一种临氢设备用铬钼钢的冶炼方法,主要生产步骤包括铁水预处理、转炉、VD真空处理、LF精炼、RH真空处理,然后浇注成坯或锭。本发明利用现有冶炼生产设备,提供了一种低磷、低锡、低砷钢水的冶炼工艺,钢水中磷含量≤0.006%、锡含量≤0.003%、砷含量≤0.006%。采用本发明方法冶炼的钢水适用于15CrMoR、12Cr2Mo1R等临氢铬钼钢的生产,使其具有良好的抗高温回火脆化能力。
Description
技术领域
本发明属于钢水冶炼生产技术领域,特别是涉及一种临氢设备用铬钼钢的冶炼方法,冶炼出低磷、低锡、低砷的钢水,使生产的铬钼钢具有良好的抗高温回火脆化能力。
背景技术
临氢设备用钢使用条件苛刻,长期在高温、高压、临氢环境中使用,由于铬钼钢具有良好的高温持久强度,目前已成为临氢设备用钢的主要材料,如15CrMoR、12Cr2Mo1R等,然而随铬、钼含量的增加,铬钼钢高温回火脆化倾向增大。根据ASTM A387标准,对临氢铬钼钢,回火脆化敏感系数有:J=(Mn+Si)(P+Sn)×104和X=(10P+5Sb+4Sn+As)×10-4,J和X越大,高温回火脆化倾向越大。因此,临氢铬钼钢对钢中有害元素磷、锡、砷等的含量要求极为严格,锰和硅也应控制在一个适当范围内。
发明内容
本发明的目的在于提供一种临氢设备用铬钼钢的冶炼方法,通过铁水预处理、转炉双渣法、VD+LF+RH的炉外精炼、重钙处理等工艺,获得磷含量≤0.006%、锡含量≤0.003%、砷含量≤0.006%的钢水。本发明冶炼的钢水适用于临氢设备用铬钼钢的生产。
本发明的技术方案:
一种临氢设备用铬钼钢的冶炼方法,生产步骤包括:
(1)铁水预处理:铁水成分按重量百分比为C=3.5%~5.5%,Si=0.30%~0.60%,Mn=0.25%~0.45%,S≤0.05%,P≤0.17%,Sn≤0.005%,As≤0.008%;采用KR搅拌法脱硫,脱硫前扒去高炉渣,脱硫后将脱硫渣扒干净,然后测温取样,控制铁水中硫含量≤0.005%,铁水温度≥1250℃;
(2)转炉:采用双渣法进行脱磷,加入优质废钢和造渣料,主吹12~15min后测温取样并倒渣,然后再次造渣进行3~5min的副吹,控制终点出钢温度≥1650℃,钢水中氧含量为0.02%~0.04%、磷含量≤0.010%、硫含量≤0.010%;出钢时加入精炼合成渣调整钢包的顶渣组成,然后依次加入钼铁、金属铬、金属锰进行合金化,并控制下渣量15~25kg/t;
(3)VD真空处理:采用高真空度,并底吹氩强搅拌继续脱磷,破真空后保证软吹时间≥10min,然后扒渣;扒渣后喂入铝线脱氧,并加入铝粒对渣进行改质;控制出站时钢水磷含量≤0.005%、酸溶铝含量为0.050%~0.075%;
(4)LF精炼:进站测温取样,然后升温、造白渣、调整成分并重钙处理,钙处理前控制钢水中硫含量≤0.0010%,钙处理后软吹5~8min;
(5)RH真空处理:采用高真空度全程底吹氩,软吹时间≥10min;真空处理后上台浇注。
进一步地,步骤(2)中,所述的双渣法包括:开吹时造前渣,然后以2.5~3.0m3/t/min的供氧强度进行主吹,主吹结束前2~3min提高枪位以提高渣的流动性;控制倒渣时钢水温度为1500~1540℃,钢水中碳含量为0.40~0.60%,磷含量≤0.020%,渣的碱度为2.8~3.2,渣中FeO含量≥25%;控制倒渣量≥70%;倒渣后造后渣,然后以3~3.5m3/t/min的供氧强度进行副吹,副吹结束后进行出钢操作。
进一步地,所述的前渣包括30~45kg/t石灰、5~15kg/t轻烧白云石、5~15kg/t萤石、5~15kg/t铁矿石;所述的后渣包括7.5~15kg/t石灰、2.5~7.5kg/t轻烧白云石、0~10kg/t萤石、0~10kg/t铁矿石。
进一步地,步骤(2)中,所述的精炼合成渣,组成包括CaO =40%~50%、Al2O3=40%~50%、SiO2≤4%、MgO =2%~10%。
进一步地,步骤(3)中,所述的底吹氩强搅拌,氩气流量为600~800L/min,优选地,氩气流量为750L/min。
进一步地,步骤(3)中,所述的喂入铝线,铝线喂入量为100~200m;所述的加入铝粒,铝粒加入量为0.25~0.75kg/t。
进一步地,步骤(4)中,所述的造白渣,造渣料包括石灰10~15kg/t、精炼合成渣2~4kg/t、铝粒0.5~1.0kg/t。
进一步地,所述的重钙处理,是指喂入300~500m纯钙线。
进一步地,步骤(1)和步骤(3)中涉及的扒渣,扒渣后渣层厚度≤25mm。
进一步地,步骤(3)和步骤(5)中涉及的真空处理,真空度≤67Pa,保真空时间≥18min。
本发明的有益效果:本发明采用转炉双渣法并控制倒渣时机、以及VD带渣真空搅拌进行脱磷,脱磷效率达到97%以上;本发明在真空脱氧、沉淀脱氧、扩散脱氧、铁水预脱硫、LF大渣量脱硫之后,进行重钙处理,有利于砷的沉淀脱除;本发明采用的二次真空处理,有利于挥发性杂质锡的去除,一方面高真空压力下高氧化性高碱度渣有利于锡的吸附,另一方面高真空压力下钢水中钙的汽化能够增加锡挥发的活动系数,此外二次真空处理有利于减少钢水中氮含量和氢含量;本发明充分利用钢企现有生产设备,能够保证钢中磷含量≤0.006%、锡含量≤0.003%、砷含量≤0.006%的满足临氢铬钼钢对成分的控制要求。
具体实施方式
下面用具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1
本实施例是一种12Cr2Mo1R临氢铬钼钢的冶炼方法,生产步骤包括:
(1)铁水预处理:铁水成分按重量百分比为C=4.66%,Si=0.35%,Mn=0.34%,S=0.043%,P=0.136%,Sn=0.004%,As=0.0071%;采用KR搅拌法脱硫,加入0.46kg/t镁粉,脱硫前扒去高炉渣,脱硫后将脱硫渣扒干净,扒渣后渣层厚度符合≤25mm的要求,然后测温取样,铁水中硫含量为0.0032%,铁水温度为1313℃;
(2)转炉:采用双渣法进行脱磷,加入12.4t优质废钢、以及5.2t石灰、1t轻烧白云石、1.8t萤石、1.6t铁矿石的造渣料,其中铁水装入量为130.5t;主吹供氧时间13min,供氧量36m3/t,开吹至11min后提高枪位至1750mm继续吹炼2min,测温取样,钢水温度为1520℃,钢水中碳含量为0.57%,然后倒渣,倒渣量约为8.5t,熔渣碱度为3.0,渣中FeO含量为28%;副吹供氧时间4min,供氧量13.5m3/t,加入造渣料包括1.8t石灰、0.5t轻烧白云石、0.6t萤石、0.3t铁矿石;终点钢水碳含量为0.08%、氧含量为0.0325%、磷含量为0.009%、硫含量为0.0075%、锡含量为0.004%、砷含量为0.0065%;出钢温度为1659℃,出钢10s时加入0.5t精炼合成渣,然后依次加入2.1t钼铁、3.3t金属铬、0.9t金属锰进行合金化;出钢量为145t,下渣量约为20kg/t;其中,精炼合成渣的主要组成为45.6%CaO、43.2%Al2O3、3.1%SiO2、3.3%MgO;
(3)VD真空处理:采用高真空度67Pa,保真空时间22min,并采用底吹氩强搅拌,氩气流量为750L/min;破真空后软吹时间12min,然后扒渣,渣层厚度为21mm;扒渣后喂入150m铝线,加入0.075t铝粒;出站时钢水磷含量为0.004%、酸溶铝含量为0.063%;
(4)LF精炼:进站测温取样,然后升温、造白渣、调整成分,其中造渣料包括石灰2t、精炼合成渣0.45t、铝粒0.10t;将钢水加热到1650~1660℃,保持白渣时间20min,将钢水中硫含量减少至0.0008%;然后进行重钙处理,喂入400m纯钙线,钙处理后软吹6min;
(5)RH真空处理:采用高真空度20Pa,保真空时间20min,全程底吹氩,且破真空后软吹10min;然后准备上台浇注。
本实施例最终钢水中磷含量为0.005%、锡含量为0.002%、砷含量为0.0051%。
实施例2
本实施例是一种15CrMoR临氢铬钼钢的冶炼方法,生产步骤包括:
(1)(1)铁水预处理:铁水成分按重量百分比为C=4.52%,Si=0.46%,Mn=0.40%,S=0.048%,P=0.147%,Sn=0.003%,As=0.0067%;采用KR搅拌法脱硫,加入0.25kg/t镁粉和3.6kg/t石灰,脱硫前扒去高炉渣,脱硫后将脱硫渣扒干净,扒渣后渣层厚度符合≤25mm的要求,然后测温取样,铁水硫含量为0.0020%,铁水温度为1278℃;
(2)转炉:采用双渣法进行脱磷,加入14.6t优质废钢、以及4.6t石灰、1.5t轻烧白云石、1.5t萤石、1.8t铁矿石的造渣料,其中铁水装入量为132.7t;主吹供氧时间14min,供氧量37.5m3/t,开吹至11min后提高枪位至1800mm继续吹炼3min,测温取样,钢水温度为1525℃,钢水中碳含量为0.48%,然后倒渣,倒渣量约为8.2t,熔渣碱度为3.1,渣中FeO含量为30%;副吹供氧时间3min,供氧量11.8m3/t,加入造渣料包括2.4t石灰、0.5t轻烧白云石、0.5t萤石;终点钢水碳含量为0.10%、氧含量为0.0257%、磷含量为0.008%、硫含量为0.0058%、锡含量为0.004%、砷含量为0.0073%;出钢温度为1665℃,出钢12s时加入0.5t精炼合成渣,然后依次加入1t钼铁、1.2t金属铬、0.8t金属锰进行合金化;出钢量为143t,下渣量约为20kg/t;其中,精炼合成渣的主要组成为45.6%CaO、43.2%Al2O3、3.1%SiO2、3.3%MgO;
(3)VD真空处理:采用高真空度67Pa,保真空时间20min,并采用底吹氩强搅拌,氩气流量750L/min;破真空后软吹时间12min,然后扒渣,渣层厚度为18mm;扒渣后喂入180m铝线,加入0.09t铝粒;出站时钢水磷含量为0.003%、酸溶铝含量为0.071%;
(4)LF精炼:进站测温取样,然后升温、造白渣、调整成分,其中造渣料包括石灰1.6t、精炼合成渣0.4t、铝粒0.09t;将钢水加热到1640~1650℃,保持白渣时间18min,将钢水中硫含量减少至0.0007%;然后进行重钙处理,喂入400m纯钙线,钙处理后软吹7min;
(5)RH真空处理:采用高真空度21Pa,保真空时间20min,全程底吹氩,且破真空后软吹12min;然后准备上台浇注。
本实施例最终钢水中磷含量为0.004%、锡含量为0.002%、砷含量为0.0048%。
Claims (10)
1.一种临氢设备用铬钼钢的冶炼方法,其特征在于,生产步骤包括:
(1)铁水预处理:铁水成分按重量百分比为C=3.5%~5.5%,Si=0.30%~0.60%,Mn=0.25%~0.45%,S≤0.05%,P≤0.17%,Sn≤0.005%,As≤0.008%;采用KR搅拌法脱硫,脱硫前扒去高炉渣,脱硫后将脱硫渣扒干净,然后测温取样,控制铁水中硫含量≤0.005%,铁水温度≥1250℃;
(2)转炉:采用双渣法进行脱磷,加入优质废钢和造渣料,主吹12~15min后测温取样并倒渣,然后再次造渣进行3~5min的副吹,控制终点出钢温度≥1650℃,钢水中氧含量为0.02%~0.04%、磷含量≤0.010%、硫含量≤0.010%;出钢时加入精炼合成渣调整钢包的顶渣组成,然后依次加入钼铁、金属铬、金属锰进行合金化,并控制下渣量15~25kg/t;
(3)VD真空处理:采用高真空度,并底吹氩强搅拌继续脱磷,破真空后保证软吹时间≥10min,然后扒渣;扒渣后喂入铝线脱氧,并加入铝粒对渣进行改质;控制出站时钢水磷含量≤0.005%、酸溶铝含量为0.050%~0.075%;
(4)LF精炼:进站测温取样,然后升温、造白渣、调整成分并重钙处理,钙处理前控制钢水中硫含量≤0.0010%,钙处理后软吹5~8min;
(5)RH真空处理:采用高真空度全程底吹氩,软吹时间≥10min;真空处理后上台浇注。
2.根据权利要求1所述的一种临氢设备用铬钼钢的冶炼方法,其特征在于,步骤(2)中所述的双渣法,包括:开吹时造前渣,然后以2.5~3.0m3/t/min的供氧强度进行主吹,主吹结束前2~3min提高枪位以提高渣的流动性;控制倒渣时钢水温度为1500~1540℃,钢水中碳含量为0.40~0.60%,磷含量≤0.020%,渣的碱度为2.8~3.2,渣中FeO含量≥25%;
控制倒渣量≥70%;倒渣后造后渣,然后以3~3.5m3/t/min的供氧强度进行副吹,副吹结束后进行出钢操作。
3.根据权利要求2所述所述的一种临氢设备用铬钼钢的冶炼方法,其特征在于,步骤(2)中所述的双渣法,所述的前渣包括30~45kg/t石灰、5~15kg/t轻烧白云石、5~15kg/t萤石、5~15kg/t铁矿石;所述的后渣包括7.5~15kg/t石灰、2.5~7.5kg/t轻烧白云石、0~10kg/t萤石、0~10kg/t铁矿石。
4.根据权利要求1所述的一种临氢设备用铬钼钢的冶炼方法,其特征在于,步骤(2)中,所述的精炼合成渣,组成包括CaO =40%~50%、Al2O3=40%~50%、SiO2≤4%、MgO =2%~10%。
5.根据权利要求1所述的一种临氢设备用铬钼钢的冶炼方法,其特征在于,步骤(3)中,所述的底吹氩强搅拌,氩气流量为600~800L/min,优选地,氩气流量为750L/min。
6.根据权利要求1所述的一种临氢设备用铬钼钢的冶炼方法,其特征在于:步骤(3)中,所述的喂入铝线,铝线喂入量为100~200m;所述的加入铝粒,铝粒加入量为0.25~0.75kg/t。
7.根据权利要求1所述的一种临氢设备用铬钼钢的冶炼方法,其特征在于,步骤(4)中,所述的造白渣,造渣料包括石灰10~15kg/t、精炼合成渣2~4kg/t、铝粒0.5~1.0kg/t。
8.根据权利要求1所述的一种临氢设备用铬钼钢的冶炼方法,其特征在于:步骤(4)中,所述的重钙处理为喂入300~500m纯钙线。
9.根据权利要求1所述的一种临氢设备用铬钼钢的冶炼方法,其特征在于,步骤(1)和步骤(3)中涉及的扒渣,扒渣后渣层厚度≤25mm。
10.根据权利要求1所述的一种临氢设备用铬钼钢的冶炼方法,其特征在于,步骤(3)和步骤(5)中涉及的真空处理,真空度≤67Pa,保真空时间≥18min。
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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