CN113981304A - 中频炉冶炼f55双相钢的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种中频炉冶炼F55双相钢的生产方法,步骤如下:S1、在中频炉内按以下质量分数的配料成分配制钢水:≤0.03%的C、≤1.00%的Si、≤1.00%的Mn、≤0.02%的P、≤0.015%的S、24.0%‑26.0%的Cr、6.0%‑8.0%的Ni、3.0%‑4.0%的Mo、0.2%‑0.3%的N,余量为Fe;S2、再向中频炉内加入钢水2%重量的底渣并熔化;S3、熔清后加入Si‑Ca线进行脱氧;S4、加入Si‑Ca线10分钟后扒渣,再加入渣料成分为高铝耐火砖碎块和CaF2造新渣;S5、将脱氧剂分批加入到渣层进行第一次扩散脱氧;S6、取样分析炉前成分,补加FeCrNi合金和Si、Mn、Mo、N合金元素后,再进行第二次扩散脱氧;S7、调整渣量,白渣保持15分钟后出钢;与现有技术相比,本发明通过合理的中频冶炼配料、脱氧、造渣工艺降低了中频冶炼双相不锈钢中氧含量、夹杂物含量。
Description
技术领域
本发明涉及炼钢技术领域,具体而言,涉及一种中频炉冶炼F55双相钢的生产方法。
背景技术
F55双相钢是一种高合金的超级双相不锈钢,具有较强的抗氯化物腐蚀能力,较高的导热性能和较低的热膨胀系数。同时,F55双相钢的铬、钼及氮含量较高,使其具有很高的抗斑蚀、裂隙腐蚀及其它腐蚀能力,主要应用于化学加工、石油化工和海底设备等各种强腐蚀环境。
中频感应熔炼炉工作频率在50Hz-10kHz之间,需用变频器予以调频,具有电效率高、热效率高、熔炼时间短、耗电较省、占地较少、投资较低、生产灵活和易于实施过程自动化等优点,但现有技术中的中频炉冶炼F55双相钢存在脱氧困难、夹杂物含量高等技术问题。
发明内容
本发明为了克服现有技术的缺陷,通过合理的中频冶炼配料、脱氧、造渣工艺降低了中频冶炼双相不锈钢中氧含量、夹杂物含量。
为解决上述问题,本发明提供一种中频炉冶炼F55双相钢的生产方法,包括以下步骤:
S1、在中频炉内按以下质量分数的配料成分配制钢水:≤0.03%的C、≤1.00%的Si、≤1.00%的Mn、≤0.02%的P、≤0.015%的S、24.0%-26.0%的Cr、6.0%-8.0%的Ni、3.0%-4.0%的Mo、0.2%-0.3%的N,余量为Fe;
S2、再向中频炉内加入钢水2%重量的底渣并熔化;
S3、熔清后加入Si-Ca线进行脱氧;
S4、加入Si-Ca线10分钟后扒渣,再加入渣料成分为高铝耐火砖碎块和CaF2造新渣;
S5、将脱氧剂分批加入到渣层进行第一次扩散脱氧;
S6、取样分析炉前成分,补加FeCrNi合金和Si、Mn、Mo、N合金元素后,再进行第二次扩散脱氧;
S7、调整渣量,白渣保持15分钟后出钢。
与现有技术相比,本发明的中频炉冶炼F55双相钢的生产方法具有以下有点:
(1)氧和氢一样,都会对钢的机械性能产生不良影响。不仅是氧的浓度,而且含氧的夹杂物的多少、类型及其分布等也有很重要的影响;这类夹杂物是指金属氧化物、硅酸盐、铝酸盐、含氧硫化物以及类似的夹杂化合物;炼钢需要脱氧,因为凝固期间,溶液中氧和碳反应会生成一氧化碳,可以造成气泡;另外,冷却时氧可以作为FeO、MnO以及其他氧化夹杂物从溶液中析出,从而削弱其热加工或冷加工性,以及延展性、韧性、疲劳强度和钢的械加工性能;氧与氮和碳还能引起老化或者硬度在室温下自发的增加;当钢中氢含量较高时,容易出现孔隙或一般的多孔性,造成铁的脆化,即氢脆。本发明采用中频炉冶炼加上多重扩散脱氧的方式生产F55双相钢,其中频炉熔炼速度快、节电效果好、烧损少、能耗低,提高冶炼效率;多重扩散脱氧,使钢锭内部结构更加致密,且纯度高、含硫低、非金属夹杂物少、钢锭表面光滑、洁净均匀致密、金相组织和化学成分均匀,可降低冶炼F55双相钢时的氧、氢含量和非金属夹渣物含量。
(2)本发明在合金钢中加入Si,能显著提高钢的弹性极限、屈服点和抗拉强度;Si和Mo、Cr等元素结合能提高材料的抗腐蚀性、抗氧化性和耐热性;在合金钢中加入Mn,不但可以使合金钢有足够的韧性,且有较高的强度和硬度,提高钢的淬性,改善钢的热加工性能。
(3)P是F55双相钢中有害元素,增加钢的冷脆性,使焊接性能变差,降低塑性,使冷弯性能变坏,因此通常要求钢中含磷量小于0.045%,本发明中P控制在0.02%以下。S在通常情况下也是有害元素,使钢产生热脆性,降低钢的延展性和韧性,在锻造和轧制时造成裂纹,S对焊接性能也不利,降低耐腐蚀性,所以通常要求S含量小于0.055%,本发明中S控制在0.015%以下。本发明将F55双相钢中的P和S含量降低到比常规含量更少,使F55双相钢中的非金属夹渣物含量更低,提升了F55双相钢的耐腐蚀性能。
进一步地,步骤S2中的底渣由CaO和CaF2组成,CaO和CaF2的质量比例为7:3,其中,CaF2具有降低炉渣开始熔化温度,增加炉渣熔化区间,降低炉渣热焓,降低炉渣粘度和炉渣熔化性温度的作用。
进一步地,步骤S2中的底渣重量为20-30kg。
进一步地,步骤S3中Si-Ca的加入量为钢水重量的0.05%。
进一步地,步骤S3中Si-Ca的加入量为0.5-2kg。
进一步地,步骤S4中的高铝耐火砖碎块成分为Al2O3和SiO2,Al2O3的质量分数为50%-70%,SiO2的质量分数为30%-50%。金属铝可用于多种炼钢形式的脱氧,具有很强的脱氧效果,能很好地改善钢水流动性能,减少钢中气体、降低钢液夹杂。金属铝脱氧效率高,减少合金料粉,不但有优异的脱氧功能,而且能使氧化物夹杂球化,稳定吸附于渣中,起到净化钢水的终净化冶金目的。硅铝复合具有更好的脱氧效果,在较低的铝含量下,硅可以明显改善铝的脱氧能力,当铝含量增加到一定值时,这种作用消失,这时氧含量受铝含量控制,硅失去脱氧能力。使用成分50-70%Si和30-40%%Al的硅铝合金、其脱氧产物成分取决于合金加入量。当其加入量为0.3%时,析出硅酸铝;0.6%时,析出多铝红柱石;0.9%时,析出产物90%为α-刚玉。显然Al/Si=40/60这一比值中,铝含量较多,硅铝合金加入量的增多,意味着过量铝的增多,因而不利于复合脱氧的发展。
进一步地,步骤S5中的脱氧剂采用Si-Ca粉,用量为新渣重量的0.1%-0.2%。Si-Ca粉是根据氧元素的实际脱氧效果而有机组合的复合脱氧剂,可以有效地改变综合脱氧产物的形态、密度、数量与分布,从而方便脱氧产生的夹杂物的排除,稳定提高脱氧性能。
进一步地,步骤S5中每批脱氧剂的加入间隔时间为10-15分钟,第一次扩散脱氧总时间大于等于40分钟。1t以下炉容的第一次扩散脱氧总时间大于等于40分钟,2-4t炉容的第一次扩散脱氧总时间大于等于60分钟。
进一步地,步骤S6的第二次扩散脱氧时间大于等于15分钟。
具体实施方式
为了进一步理解本发明,下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述,但是应当理解,这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点,而不是对本发明权利要求的限制。
实施例一
中频炉冶炼F55双相钢的生产方法,包括以下步骤:
S1、在中频炉内按以下质量分数的配料成分配制钢水:0.022%的C、0.5%的Si、0.45%的Mn、0.0197%的P、0.014%的S、25.0%的Cr、7.0%的Ni、3.5%的Mo、0.273%的N,余量为Fe;
S2、再向中频炉内加入钢水20kg重量的底渣并熔化;底渣由CaO和CaF2组成,CaO和CaF2的质量比例为7:3;
S3、熔清后加入0.5kg的Si-Ca线进行脱氧;
S4、加入Si-Ca线10分钟后扒渣,再加入渣料成分为高铝耐火砖碎块和CaF2造新渣;其中,高铝耐火砖碎块成分为Al2O3和SiO2,Al2O3的质量分数为60%,SiO2的质量分数为40%;
S5、将2kg Si-Ca粉的脱氧剂分5批加入到渣层进行第一次扩散脱氧,每批间隔时间约10-15分钟,第一次扩散脱氧总时间为45分钟;
S6、取样分析炉前成分,补加FeCrNi合金和Si、Mn、Mo、N合金元素后,再进行第二次扩散脱氧,第二次脱氧时间20分钟;
S7、调整渣量,白渣保持15分钟后出钢。
取样分析F55双相钢的氧、氢含量和非金属夹杂物含量,结果见表1。
实施例二
中频炉冶炼F55双相钢的生产方法,包括以下步骤
S1、在中频炉内按以下质量分数的配料成分配制钢水:0.022%的C、0.5%的Si、0.45%的Mn、0.0197%的P、0.014%的S、25.0%的Cr、7.0%的Ni、3.5%的Mo、0.273%的N,余量为Fe;
S2、再向中频炉内加入30kg重量的底渣并熔化;底渣由CaO和CaF2组成,CaO和CaF2的质量比例为7:3;
S3、熔清后加入2kg的Si-Ca线进行脱氧;
S4、加入Si-Ca线10分钟后扒渣,再加入渣料成分为高铝耐火砖碎块和CaF2造新渣;其中,高铝耐火砖碎块成分为Al2O3和SiO2,Al2O3的质量分数为60%,SiO2的质量分数为40%;
S5、将2kg Si-Ca粉的脱氧剂分5批加入到渣层进行第一次扩散脱氧,每批间隔时间约10-15分钟,第一次扩散脱氧总时间为75分钟;
S6、取样分析炉前成分,补加FeCrNi合金和Si、Mn、Mo、N合金元素后,再进行第二次扩散脱氧,第二次脱氧时间25分钟;
S7、调整渣量,白渣保持15分钟后出钢。
取样分析F55双相钢的氧、氢含量和非金属夹杂物含量,结果见表1。
对比例一
中频炉冶炼F55双相钢的生产方法,包括以下步骤:
S1、在中频炉内按以下质量分数的配料成分配制钢水:0.022%的C、0.5%的Si、0.45%的Mn、0.045%的P、0.055%的S、25.0%的Cr、7.0%的Ni、3.5%的Mo、0.273%的N,余量为Fe;
S2、再向中频炉内加入钢水20kg重量的底渣并熔化;底渣由CaO和CaF2组成,CaO和CaF2的质量比例为7:3;
S3、熔清后加入0.5kg的Si-Ca线进行脱氧;
S4、加入Si-Ca线10分钟后扒渣,再加入渣料成分为高铝耐火砖碎块和CaF2造新渣;其中,高铝耐火砖碎块成分为Al2O3和SiO2,Al2O3的质量分数为60%,SiO2的质量分数为40%;
S5、将2kg Si-Ca粉的脱氧剂分5批加入到渣层进行第一次扩散脱氧,每批间隔时间约10-15分钟,第一次扩散脱氧总时间为45分钟;
S6、取样分析炉前成分,补加FeCrNi合金和Si、Mn、Mo、N合金元素后,再进行第二次扩散脱氧,第二次脱氧时间20分钟;
S7、调整渣量,白渣保持15分钟后出钢。
取样分析F55双相钢的氧、氢含量和非金属夹杂物含量,结果见表1。
对比例二
中频炉冶炼F55双相钢的生产方法,包括以下步骤
S1、在中频炉内按以下质量分数的配料成分配制钢水:0.022%的C、0.5%的Si、0.45%的Mn、0.045%的P、0.055%的S、25.0%的Cr、7.0%的Ni、3.5%的Mo、0.273%的N,余量为Fe;
S2、再向中频炉内加入30kg重量的底渣并熔化;底渣由CaO和CaF2组成,CaO和CaF2的质量比例为7:3;
S3、熔清后加入2kg的Si-Ca线进行脱氧;
S4、加入Si-Ca线10分钟后扒渣,再加入渣料成分为高铝耐火砖碎块和CaF2造新渣;其中,高铝耐火砖碎块成分为Al2O3和SiO2,Al2O3的质量分数为60%,SiO2的质量分数为40%;
S5、将2kg Si-Ca粉的脱氧剂分5批加入到渣层进行第一次扩散脱氧,每批间隔时间约10-15分钟,第一次扩散脱氧总时间为75分钟;
S6、取样分析炉前成分,补加FeCrNi合金和Si、Mn、Mo、N合金元素后,再进行第二次扩散脱氧,第二次脱氧时间25分钟;
S7、调整渣量,白渣保持15分钟后出钢。
取样分析F55双相钢的氧、氢含量和非金属夹杂物含量,结果见表1。
表1.F55双相钢的氧、氢含量和非金属夹杂物含量
表1中,A类为硫化物类,具有高的延展性,有较宽范围形态比的单个灰色夹杂物,一般端部呈圆角;B类为氧化铝类,大多数没有变形,带角的,形态比小,黑色或带蓝色的颗粒,沿轧制方向排成一行;C类为硅酸盐类,具有高的延展性,有较宽范围的形态比的单个呈黑色或深灰色夹杂物,一般端部呈锐角;D类为球状氧化物类,不变形,带角或圆形,形态比小,黑色或带蓝色的,无规则分布的颗粒;DS类为单颗粒球状类,圆形或近似圆形,直径大于等于13pm的单颗粒夹杂物;每类夹杂物均按厚度或直径的不同分为粗系和细系,按数量分为1-3级,级别越高,夹杂物含量也越多(表2和表3),具体评定标准参考GB/T10561-2005《钢中非金属夹杂物显微评定方法》。
表2.评级界限(最小值)
表3.夹杂物宽度
对比实施例和对比例的数据可知(表1),本发明实施例一、二的配料成分中的P、S含量分别为0.0197%、0.014%,而对比例一、二的配料成分中P、S含量分别为0.045%、0.055%,实施例一、二的F55双相钢的氧含量、氢含量都比对比例一、二的少,且实施例一、二的非金属夹杂物都比对比例一、二的含量少且细,可见,采用含量低的P、S可以得到氧、氢、非金属夹杂物的含量较少的F55双相钢,使其耐腐蚀性得到提高。中频炉冶炼F55双相钢的生产方法中,采用更大的Si-Ca线与底渣质量比、更长的扩散脱氧总时间,可以得到更低的氧含量、氢含量、非金属夹杂物含量和更细的金属夹杂物。
虽然本公开披露如上,但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员,在不脱离本公开的精神和范围的前提下,可进行各种变更与修改,这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种中频炉冶炼F55双相钢的生产方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、在中频炉内按以下质量分数的配料成分配制钢水:≤0.03%的C、≤1.00%的Si、≤1.00%的Mn、≤0.02%的P、≤0.015%的S、24.0%-26.0%的Cr、6.0%-8.0%的Ni、3.0%-4.0%的Mo、0.2%-0.3%的N,余量为Fe;
S2、再向中频炉内加入钢水2%重量的底渣并熔化;
S3、熔清后加入Si-Ca线进行脱氧;
S4、加入Si-Ca线10分钟后扒渣,再加入渣料成分为高铝耐火砖碎块和CaF2造新渣;
S5、将脱氧剂分批加入到渣层进行第一次扩散脱氧;
S6、取样分析炉前成分,补加FeCrNi合金和Si、Mn、Mo、N合金元素后,再进行第二次扩散脱氧;
S7、调整渣量,白渣保持15分钟后出钢。
2.根据权利要求1所述的中频炉冶炼F55双相钢的生产方法,其特征在于,所述步骤S2中的底渣由CaO和CaF2组成,CaO和CaF2的质量比例为7:3。
3.根据权利要求2所述的中频炉冶炼F55双相钢的生产方法,其特征在于,所述步骤S2中的底渣重量为20-30kg。
4.根据权利要求1所述的中频炉冶炼F55双相钢的生产方法,其特征在于,所述步骤S3中Si-Ca的加入量为钢水重量的0.05%。
5.根据权利要求1所述的中频炉冶炼F55双相钢的生产方法,其特征在于,所述步骤S4中的高铝耐火砖碎块成分为Al2O3和SiO2,Al2O3的质量分数为50%-70%,SiO2的质量分数为30%-50%。
6.根据权利要求1所述的中频炉冶炼F55双相钢的生产方法,其特征在于,所述步骤S5中的脱氧剂采用Si-Ca粉,用量为新渣重量的0.1%-0.2%。
7.根据权利要求1所述的中频炉冶炼F55双相钢的生产方法,其特征在于,所述步骤S5中每批脱氧剂的加入间隔时间为10-15分钟,第一次扩散脱氧总时间大于等于40分钟。
8.根据权利要求1所述的中频炉冶炼F55双相钢的生产方法,其特征在于,所述步骤S6的第二次扩散脱氧时间大于等于15分钟。
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