CN113560509A - 一种低硅控硼钢大钢锭的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低硅控硼钢大钢锭的制造方法,包括以下步骤:S1、炉料准备;S2、电炉冶炼,EBT进行卡渣放钢至精炼包中;S3、精炼;S4、初步加合金;S5、真空处理;S6、二次加铝铁合金;S7、浇注。本发明的一种低硅控硼钢大钢锭的制造方法,制造的低铝控硼钢大钢锭,成分全部满足规范要求,B含量控制在0.0015%左右,Si含量控制:0.05~0.08%。钢水纯净度大幅提升,其氧含量稳定控制在10~20ppm,锻件热处理后,一次性能合格率达到100%。
Description
技术领域
本发明属于钢锭制造技术领域,具体是一种低硅控硼钢大钢锭的制造方法。
背景技术
某些大型的容器类承压设备,需要使用大型锻件制造,因需要焊接而成,故在材料设计时,严格控制其Si含量(一般要求≤0.10%),以降低其J系数(回火脆化敏感系数),提高焊接性能。随着设备等级提升,所需的大锻件更大,壁厚也更厚,导致材料的热处理难度变大,故在材料中,加入微量的硼,用以提高其淬透性。
由于硼是一种极易氧化、氮化的合金元素,且这类产品,其加入量极少,一般在0.001~0.002%,故控制难度非常大。一般在加入前需强脱氧、脱氮,但是由于产品要求Si≤0.10%,强脱氧容易使炉渣中的SiO2被还原进入钢水,使Si含量超标,而脱氧不充分,则严重影响钢水纯净度,夹杂物含量大幅提升,甚至,最终氧含量大于30ppm,不满足规范要求。同时,导致硼收得率不稳定,无法达到0.001~0.002%的精确控制要求,影响最终的热处理性能。
发明内容
1、要解决的问题
针对上述现有技术中存在的问题,本发明提供一种低硅控硼钢大钢锭的制造方法。
2、技术方案
为解决上述问题,本发明采用如下的技术方案。
一种低硅控硼钢大钢锭的制造方法,包括以下步骤:
S1、炉料准备;
S2、电炉冶炼,EBT进行卡渣放钢至精炼包中;
S3、精炼,加入C粉0.5kg/t钢、石灰15~18kg/t钢以及萤石6~8kg/t钢,最大功率加热通电化渣、还原,15分钟后,取样分析,若Si含量大于0.05%,则进行兑包处理,并重复本步骤;再根据钢水C含量,加入适当的C粉,保持温度控制1600~1650℃,继续加热还原至少30分钟;
S4、初步加合金,待合金成分满足规范后,升温至1640~1660℃,若此时Si含量不大于0.07%,则按Al含量:0.05~0.08%加入铝铁合金;
S5、真空处理;
S6、二次加铝铁合金;
S7、浇注,浇注采用真空吹氩浇注,钢锭模安放在真空室内,精炼包吊出前半小时在真空室盖子上完成中间包座包,配好中间包后及时加盖板,用Ar气置换中间包内空气,并在中间包盖板孔上放置氩气保护装置;精炼包外引流后,精炼钢水先进入中间包,待中间包钢水上升至大于3/4高度、中间包内钢水温度达到1570~1590℃、以及真空度≤65Pa时,打开中间包水口将钢水由真空罐浇注入钢锭模。
其优选的技术方案为:
如上所述的一种低硅控硼钢大钢锭的制造方法,步骤S1中,使得炉料中相对于炉渣总量,炉渣内的SiO2含量低于6%。
如上所述的一种低硅控硼钢大钢锭的制造方法,步骤S2中,卡渣放钢前,炉渣中P含量不大于规范上限的一半,C含量规范下限与此时炉渣中C含量之间的差值不大于0.15%,Si含量不大于0.01%,温度大于1650℃。
如上所述的一种低硅控硼钢大钢锭的制造方法,步骤S2中,卡渣放钢时,在放钢过程中加入适量预脱氧剂以及渣料。
如上所述的一种低硅控硼钢大钢锭的制造方法,步骤S4中,真空处理时,真空度不大于133Pa,有效真空时间30~35分钟,吹氩流量控制250~350L/min。
如上所述的一种低硅控硼钢大钢锭的制造方法,步骤S6中,二次加铝铁合金的过程为:先升温至1620℃,按Al:0.020~0.025%加入铝铁合金,随后加入钛铁1.0kg/t钢,5分钟后,按B:0.0025~0.0030%控制,加入硼铁并保持氩气软吹10分钟,吊出。
如上所述的一种低硅控硼钢大钢锭的制造方法,步骤S7中,中间包浇注过程采用塞杆吹氩,吹氩压力控制0.1~0.3Mpa。
如上所述的一种低硅控硼钢大钢锭的制造方法,还包括:S8、浇注结束后,破坏真空,1分钟内加入第一批发热剂0.5kg/t钢,5分钟后加入第二批发热剂2.5kg/t钢,并加入适量的碳化稻壳作为覆盖剂。
3、有益效果
相比于现有技术,本发明的有益效果为:
采用本发明制造方法制造的低铝控硼钢大钢锭,成分全部满足规范要求,B含量控制在0.0015%左右,Si含量控制:0.05~0.08%。钢水纯净度大幅提升,其氧含量稳定控制在10~20ppm,锻件热处理后,一次性能合格率达到100%。
附图说明
图1为本发明的一种低硅控硼钢大钢锭的制造方法的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明进一步进行描述。
如图1所示,一种低硅控硼钢大钢锭的制造方法,包括以下步骤:
S1、炉料准备;
精炼炉需选用相对于炉渣总量,SiO2含量不大于1.5%的特级冶金石灰,SiO2不大于1.5%的萤石,具体可选用精矿牌号FC-95或块矿牌号FL-98,精炼渣成渣后,要求炉渣内SiO2含量低于6%,以方便在后续过程中控制Si含量。
S2、电炉冶炼,EBT进行卡渣放钢至精炼包中;
卡渣放钢前,应保证炉渣中P含量不大于规范上限的一半,C含量规范下限与此时炉渣中C含量之间的差值不大于0.15%,Si含量不大于0.01%,温度大于1650℃。当C、P满足要求,温度大于1650℃时,EBT进行卡渣放钢至精炼包中,在放钢过程中加入预脱氧剂:1.5kg/t钢的铝锭,加入渣料:500kg石灰;
这里值得说明的是,P含量的规范上限和C含量的规范下限指的是最终制备得到的大钢锭中P含量对应的规范上限和C含量对应的规范下限。本实施例中,通过限定C含量规范下限与此时炉渣中C含量之间的差值,是为了为后续还原增C的步骤留出空间;
S3、精炼,精炼包进站后,加入C粉0.5kg/t钢、石灰15~18kg/t钢以及萤石6~8kg/t钢,最大功率加热通电化渣、还原,15分钟后,取样分析,若Si含量大于0.05%,则进行兑包处理,兑包处理的目的是为了卡去全部精炼渣,并重复本步骤;再根据钢水C含量,加入适当的C粉,保持温度控制1600~1650℃,继续加热还原至少30分钟;本实施例中,若还原15min后Si升至0.05%以上,说明精炼渣中SiO2含量偏高,后续增Si风险大,也就无法保证最终的制备产物中Si含量低于要求的上限值;
S4、初步加主要合金,待钢水中主要合金成分满足规范后,升温至1640~1660℃,若此时Si含量不大于0.07%,则按Al含量:0.05~0.08%加入铝铁合金;若此时Si含量大于0.07%,则不加Al,直接进入下一步;
值得说明的是,主要合金的成分根据不同钢锭钢种的需求决定,例如当钢种为加氢反应器时,主要合金的成分就为Cr、Mo等;初步加主要合金时,钢水会降温,此时钢水的温度低于加热还原时的温度,随后进行升温,是为了为后续的真空处理提供过热度;
S5、真空处理;
真空处理时,真空度不大于133Pa,有效真空时间30~35分钟,吹氩流量控制250~350L/min
S6、二次加铝铁合金;
二次加铝铁合金的过程为:先升温至1620℃,按Al:0.020~0.025%加入铝铁合金,随后加入钛铁1.0kg/t钢,5分钟后,按B:0.0025~0.0030%控制,加入硼铁并保持氩气软吹10分钟,吊出;
S7、浇注,浇注采用真空吹氩浇注,钢锭模安放在真空室内,精炼包吊出前半小时在真空室盖子上完成中间包座包,配好中间包后及时加盖板,用Ar气置换中间包内空气,并在中间包盖板孔上放置氩气保护装置;精炼包外引流后,精炼钢水先进入中间包,待中间包钢水上升至大于3/4高度、中间包内钢水温度达到1570~1590℃、以及真空度≤65Pa时,打开中间包水口将钢水由真空罐浇注入钢锭模。
S8、浇注结束后,破坏真空,1分钟内加入第一批发热剂0.5kg/t钢,5分钟后加入第二批发热剂2.5kg/t钢,并加入适量的碳化稻壳作为覆盖剂。
采用本发明制造方法制造的低铝控硼钢大钢锭,成分全部满足规范要求,B含量控制在0.0015%左右,Si含量控制:0.05~0.08%。钢水纯净度大幅提升,其氧含量稳定控制在10~20ppm,锻件热处理后,一次性能合格率达到100%。
针对上述方法,下面给出一个具体的流程:
某一炉加氢反应器用筒体锻件使用12Cr2Mo1V钢锭制造,锭型为100t,配料:本钢种返回料78吨,炼钢生铁25吨。
电炉冶炼时,出钢P:0.002%,C:0.07%,出钢至50吨时加入:铝锭150kg,出钢毕加石灰500kg,出钢温度1660℃
精炼炉进站后,加C粉50kg,石灰1600kg,萤石700kg,最大功率通电化渣、还原,15分钟后,取样分析,Si:0.02%,加碳粉50kg,继续加热还原。
25分钟后,测温、取样,升温至1650℃,按成分要求配入合金,升温至1650℃,取样分析,Si:0.05%,Al:0.025%,按Al:0.060%加入铝铁,钢包至真空工位真空处理,真空度降至133Pa以下时,开始计时,真空过程中保持氩气流量控制300L/min左右,钢水暴露出渣面,35分钟后,真空结束。
回加热工位,取样、测温,定H:1.0ppm,活度氧a(O):5.9ppm,取样分析,Al:0.013%,其余主要合金元素成分全部满足规范要求,升温至1625℃,加入铝铁30kg,钛铁100kg,5分钟后加入B铁13kg,调整氩气流量至60L/min,软吹10min,吊出。
精炼包吊出前15分钟,完成中间包座包。中间包水口直径Φ60mm。配好中间包后及时加盖板,吹Ar气置换中间包内空气,并在中间包盖板孔上放置氩气保护装置。精炼包外引流后,吊至浇注位,打开氩气保护***,随即打开精炼包水口将钢水注入中间包。待中间包钢水上升至大于3/4高度时,测温:1583℃,真空度35Pa时,打开中间包水口将钢水由真空罐浇注入钢锭模,中间包浇注过程采用塞杆吹氩,吹氩压力控制0.2Mpa。
浇注结束,破坏真空,随即加入第一批发热剂0.5kg/t钢,5分钟后加入第二批发热剂2.5kg/t钢,并加入适量的碳化稻壳作为覆盖剂。
该钢锭锻件取样,Si:0.06%,[O]:15ppm,B:0.0015%全部满足要求,热处理后性能一次合格。
本发明所述实例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述,并非对本发明构思和范围进行限定,在不脱离本发明设计思想的前提下,本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进,均应落入本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种低硅控硼钢大钢锭的制造方法,其特征在于:包括以下步骤:
S1、炉料准备;
S2、电炉冶炼,EBT进行卡渣放钢至精炼包中;
S3、精炼,加入C粉0.5kg/t钢、石灰15~18kg/t钢以及萤石6~8kg/t钢,最大功率加热通电化渣、还原,15分钟后,取样分析,若Si含量大于0.05%,则进行兑包处理,并重复本步骤;再根据钢水C含量,加入适当的C粉,保持温度控制1600~1650℃,继续加热还原至少30分钟;
S4、初步加主要合金,待钢水中主要合金成分满足规范后,升温至1640~1660℃,若此时Si含量不大于0.07%,则按Al含量:0.05~0.08%加入铝铁合金;
S5、真空处理;
S6、二次加铝铁合金;
S7、浇注,浇注采用真空吹氩浇注,钢锭模安放在真空室内,精炼包吊出前半小时在真空室盖子上完成中间包座包,配好中间包后及时加盖板,用Ar气置换中间包内空气,并在中间包盖板孔上放置氩气保护装置;精炼包外引流后,精炼钢水先进入中间包,待中间包钢水上升至大于3/4高度、中间包内钢水温度达到1570~1590℃、以及真空度≤65Pa时,打开中间包水口将钢水由真空罐浇注入钢锭模。
2.根据权利要求1所述的一种低硅控硼钢大钢锭的制造方法,其特征在于,步骤S1中,使得炉料中相对于炉渣总量,炉渣内的SiO2含量低于6%。
3.根据权利要求1所述的一种低硅控硼钢大钢锭的制造方法,其特征在于,步骤S2中,卡渣放钢前,炉渣中P含量不大于规范上限的一半,C含量规范下限与此时炉渣中C含量之间的差值不大于0.15%,Si含量不大于0.01%,温度大于1650℃。
4.根据权利要求1所述的一种低硅控硼钢大钢锭的制造方法,其特征在于,步骤S2中,卡渣放钢时,在放钢过程中加入适量预脱氧剂以及渣料。
5.根据权利要求1所述的一种低硅控硼钢大钢锭的制造方法,其特征在于,步骤S4中,真空处理时,真空度不大于133Pa,有效真空时间30~35分钟,吹氩流量控制250~350L/min。
6.根据权利要求1所述的一种低硅控硼钢大钢锭的制造方法,其特征在于,步骤S6中,二次加铝铁合金的过程为:先升温至1620℃,加入铝铁合金,使得钢水中Al的质量含量达到0.020~0.025%,随后加入钛铁1.0kg/t钢,5分钟后,按B:0.0025~0.0030%控制,加入硼铁,使得钢水中B的质量含量达到0.0025~0.0030%,最后再加入硼铁并保持氩气软吹10分钟,吊出。
7.根据权利要求1所述的一种低硅控硼钢大钢锭的制造方法,其特征在于,步骤S7中,中间包浇注过程采用塞杆吹氩,吹氩压力控制0.1~0.3Mpa。
8.根据权利要求1所述的一种低硅控硼钢大钢锭的制造方法,其特征在于,还包括:S8、浇注结束后,破坏真空,1分钟内加入第一批发热剂0.5kg/t钢,5分钟后加入第二批发热剂2.5kg/t钢,并加入适量的碳化稻壳作为覆盖剂。
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