CN115505820A - 一种含铌高氮镍基合金的连铸方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于炼钢领域，一种含铌高氮镍基合金的连铸方法，工艺环节为：合金熔化炉或电炉→AOD炉→LF钢包精炼→连铸；本发明由于使用宽幅立弯式板坯连铸机浇铸，大幅提高了产品成材率和生产效率，稳定了产品质量，降低了生产成本，连铸金属收得率92‑96%。
Description
技术领域
本发明属于炼钢领域，涉及一种含铌高氮镍基合金的连铸方法。
背景技术
镍基合金，特别是含铌高氮型合金含有较高的铌、氮等合金元素，具有优异的耐热、耐蚀以及良好的综合力学性能等特点，广泛应用于光伏多晶硅冷氢化高参数反应器等领域。
这种含铌高氮镍基合金，通常采用真空感应炉熔炼，并经真空自耗炉或电渣炉重熔，热加工采用铸造、轧制工艺，其产品质量不稳定、生产成本高、产品成材率和生产效率低，导致供需矛盾突出，这严重地制约着该产品的广泛使用以及工业化生产。
因此，提供一种含铌高氮镍基合金，采用大型不锈钢精炼炉冶炼，并通过宽幅立弯式板坯连铸机浇铸的制造方法，成为人们迫切关注的问题。
本发明的目的是提供含铌高氮镍基合金的连铸方法，大幅提高了产品成材率和生产效率，稳定了产品质量，降低了生产成本，实现了宽幅立弯式板坯连铸机高效稳定生产。
发明内容
本发明的目的就是针对上述问题，提供一种含铌高氮镍基合金的连铸方法。
本发明的目的是这样实现的：一种含铌高氮镍基合金的连铸方法，含铌高氮镍基合金的的化学成分及重量百分比为：C：0.02-0.10%，Si≤0.30%，Mn≤1.50%，P≤0.020%，S≤0.002%，Cr：23.0-27.0%，Ni：35.0-39.0%，Al≤0.40%，Ti≤0.20%，Nb：0.40-0.90%，Mo≤2.5%，Cu≤0.5%，N：0.15-0.30%，W≤2.5%，Co≤3.0%，B≤0.010%，其余为Fe和不可避免物质。
一种含铌高氮镍基合金的连铸方法，工艺环节为： 合金熔化炉或电炉→AOD炉→LF钢包精炼→连铸；高碳铬铁、铬镍生铁、镍铁经合金熔化炉或电炉经设备熔化后，兑入AOD炉，AOD炉吹氧脱碳过程加入镍铁、镍板、高碳铬铁合金化，Cr收得率94-96%、Ni收得率97-99%，脱碳结束加入硅铁20-24kg/t还原12-15min，还原结束后出钢；AOD炉出钢后成份为：C：0.05-0.08%，Si：0.05-0.20%，Mn≤1.50%，P≤0.020%，S≤0.010%，Cr：23.0-27.0%，Ni：35.0-39.0%，Al≤0.40%，Ti≤0.20%，Nb≤0.10%，Mo≤2.5%，Cu≤0.5%，N：0.15-0.25%，W≤2.5%，Co≤3.0%，B≤0.010%，其余为Fe和不可避免物质；AOD炉出钢后进行扒渣操作，将钢包内钢渣去除，钢包渣厚100-150mm；钢包扒渣后吊运至LF炉，LF炉加入1-2kg/t铝丸脱氧，加入铌铁进行合金化，Nb收得率95-99%，钢包底吹氩气供气强度6-8Nl/min/t，搅拌时间10-15min，钢包底吹氩气供气强度调整至3-5Nl/min/t，降低钢水温度，钢水温度到达1440-1450℃时，处理结束；LF炉处理结束后成份为：C：0.05-0.08%，Si：0.10-0.30%，Mn≤1.50%，P≤0.020%，S≤0.002%，Cr：23.0-27.0%，Ni：35.0-39.0%，Al≤0.40%，Ti≤0.20%，Nb：0.50-0.80%，Mo≤2.5%，Cu≤0.5%，N：0.15-0.25%，W≤2.5%，Co≤3.0%，B≤0.010%，其余为Fe和不可避免物质；LF炉处理结束后，钢包吊运至宽幅立弯式板坯连铸机铸坯宽度范围1000-2150mm，连铸开浇时，拉速设定0.15-0.25m/min，开浇0.5min-1min后，拉速提高至0.35-0.45 m/min，开浇2-4min后，拉速提高至目标拉速，其中浇铸宽度1000-1500mm的铸坯时对应的拉速范围为0.65-0.75m/min，目标拉速0.7 m/min，浇铸宽度1501-2150mm的铸坯时对应的拉速范围为0.55-0.65 m/min，目标拉速0.60 m/min，中间包钢水温度1410-1420℃；浇铸过程中，结晶器冷却水流量为160-170 m3/h，控制出苗时间为70-80s，可以降低钢液在结晶器内的冷却速度，提高开浇阶段的坯壳厚度，进而提高含铝、钛镍基合金铸坯的抗拉应力能力。
浇铸过程中，为了防止铸坯矫直时出现拉应力裂纹，二冷水弯曲段前应采用弱冷模式，其中侧导辊Z1 N区二冷水量40±2 L/min，足辊Z1 IO区二冷水量120±2 L/min，弯曲段Z2 IOC区二冷水量130±2 L/min，弯曲段Z2 IOM区二冷水量130±2 L/min，弯曲段Z3IOC区二冷水量120±2 L/min，弯曲段Z3 IOM区二冷水量120±2 L/min，弯曲段Z4 IOC区二冷水量100±2 L/min，弯曲段Z4 IOM区二冷水量100±2 L/min。
本发明的有益效果是：本发明由于使用宽幅立弯式板坯连铸机浇铸，大幅提高了产品成材率和生产效率，稳定了产品质量，降低了生产成本，连铸金属收得率92-96%。
具体实施方式
本发明N08120的国标成份要求为：
C：0.02-0.10%，Si≤1.00%，Mn≤1.50%，P≤0.040%，S≤0.030%，Cr：23.0-27.0%，Ni：35.0-39.0%，Al≤0.40%，Ti≤0.20%，Nb：0.40-0.90%，Mo≤2.5%，Cu≤0.5%，N：0.15-0.30%，W≤2.5%，Co≤3.0%，B≤0.010%。
其余为Fe和不可避免物质。
为保证N08120的性能，在实际生产过程中需要进一步降低Si、P、S、元素的含量，其控制范围为：
Si≤0.30%，P≤0.020%，S≤0.002%。
它的工艺环节包括： 合金熔化炉或电炉→AOD炉→LF钢包精炼→连铸。
高碳铬铁、铬镍生铁、镍铁经合金熔化炉或电炉等设备熔化后，兑入AOD炉，AOD炉吹氧脱碳过程加入镍铁、镍板、高碳铬铁合金化（Cr收得率94-96%、Ni收得率97-99%），脱碳结束加入硅铁（20-24kg/t）还原12-15min，还原结束后出钢。
AOD炉出钢后成份为：
C：0.05-0.08%，Si：0.05-0.20%，Mn≤1.50%，P≤0.020%，S≤0.010%，Cr：23.0-27.0%，Ni：35.0-39.0%，Al≤0.40%，Ti≤0.20%，Nb≤0.10%，Mo≤2.5%，Cu≤0.5%，N：0.15-0.25%，W≤2.5%，Co≤3.0%，B≤0.010%。
其余为Fe和不可避免物质。
AOD炉出钢后进行扒渣操作，将钢包内钢渣去除，钢包渣厚100-150mm。
钢包扒渣后吊运至LF炉，LF炉加入1-2kg/t铝丸脱氧，加入铌铁进行合金化（Nb收得率95-99%），钢包底吹氩气供气强度6-8Nl/min/t，搅拌时间10-15min，钢包底吹氩气供气强度调整至3-5Nl/min/t，降低钢水温度，钢水温度到达1440-1450℃时，处理结束。
LF炉处理结束后成份为：
C：0.05-0.08%，Si：0.10-0.30%，Mn≤1.50%，P≤0.020%，S≤0.002%，Cr：23.0-27.0%，Ni：35.0-39.0%，Al≤0.40%，Ti≤0.20%，Nb：0.50-0.80%，Mo≤2.5%，Cu≤0.5%，N：0.15-0.25%，W≤2.5%，Co≤3.0%，B≤0.010%。
其余为Fe和不可避免物质。
LF炉处理结束后，钢包吊运至宽幅立弯式板坯连铸机（铸坯宽度范围1000-2150mm）。连铸开浇时，拉速设定0.15-0.25m/min，开浇0.5min-1min后，拉速提高至0.35-0.45 m/min，开浇2-4min后，拉速提高至目标拉速，其中浇铸宽度1000-1500mm的铸坯时对应的拉速范围为0.65-0.75m/min，目标拉速0.7 m/min，浇铸宽度1501-2150mm的铸坯时对应的拉速范围为0.55-0.65 m/min，目标拉速0.60 m/min。中间包钢水温度1410-1420℃。
浇铸过程中，结晶器冷却水流量为160-170 m3/h，控制出苗时间为70-80s，可以降低钢液在结晶器内的冷却速度，提高开浇阶段的坯壳厚度，进而提高含铝、钛镍基合金铸坯的抗拉应力能力。
为了防止铸坯矫直时出现拉应力裂纹，二冷水弯曲段前应采用弱冷模式，弯曲段前的给定水量如下：
浇铸结束，连铸金属收得率92-96%。
实施例1
某钢厂使用高碳铬铁、铬镍生铁、镍铁经合金熔化炉熔化后，兑入AOD炉，AOD炉吹氧脱碳过程加入镍铁、镍板、高碳铬铁合金化，脱碳结束加入硅铁22.1kg/t，还原13min，Cr收得率95.1%、Ni收得率98.6%，还原结束后出钢。
AOD炉出钢后成份为：
C：0.06%，Si：0.12%，Mn:0.23%，P:0.017%，S:0.008%，Cr：24.1%，Ni：36.2%，Al:0.006%，Ti:0.001%，Nb:0.005%，Mo:0.012%，Cu:0.010%，N：0.21%，W:0.001%，Co:0.10%，B:0.002%。
其余为Fe和不可避免物质。
AOD炉出钢后进行扒渣操作，将钢包内钢渣去除，钢包渣厚：135mm。
钢包扒渣后吊运至LF炉，LF炉加入1.5kg/t铝丸脱氧，加入铌铁进行合金化（Nb收得率98%），钢包底吹氩气供气强度7Nl/min/t，搅拌时间12min，钢包底吹氩气供气强度调整至4Nl/min/t，降低钢水温度，钢水温度到达1443℃时，处理结束。
LF炉处理结束后成份为：
C：0.07%，Si：0.23%，Mn:0.23%，P:0.017%，S:0.001%，Cr：23.9%，Ni：35.8%，Al:0.010%，Ti:0.001%，Nb：0.56%，Mo:0.012%，Cu:0.010%，N：0.21%，W:0.001%，Co:0.10%，B:0.002%。
其余为Fe和不可避免物质。
LF炉处理结束后，钢包吊运至宽幅立弯式板坯连铸机（铸坯宽度2050mm）。连铸开浇时，拉速设定0.21m/min，开浇50s后，拉速提高至0.40m/min，开浇3min32s后，拉速提高至目标拉速0.61 m/min。中间包钢水温度1414℃。
浇铸过程中，结晶器冷却水流量为167 m3/h，控制出苗时间为76s。
二冷水弯曲段前应采用弱冷模式，弯曲段前的给定水量如下：
浇铸结束，连铸金属收得率94.1%。
实施例2
某钢厂使用高碳铬铁、铬镍生铁、镍铁经合金熔化炉熔化后，兑入AOD炉，AOD炉吹氧脱碳过程加入镍铁、镍板、高碳铬铁合金化，脱碳结束加入硅铁23.5kg/t，还原15min，Cr收得率95.5%、Ni收得率98.4%，还原结束后出钢。
AOD炉出钢后成份为：
C：0.05%，Si：0.18%，Mn:0.24%，P:0.019%，S:0.005%，Cr：24.5%，Ni：36.3%，Al:0.005%，Ti:0.001%，Nb:0.004%，Mo:0.010%，Cu:0.010%，N：0.22%，W:0.001%，Co:0.16%，B:0.001%。
其余为Fe和不可避免物质。
AOD炉出钢后进行扒渣操作，将钢包内钢渣去除，钢包渣厚：130mm。
钢包扒渣后吊运至LF炉，LF炉加入1.6kg/t铝丸脱氧，加入铌铁进行合金化（Nb收得率97%），钢包底吹氩气供气强度8Nl/min/t，搅拌时间13min，钢包底吹氩气供气强度调整至5Nl/min/t，降低钢水温度，钢水温度到达1445℃时，处理结束。
LF炉处理结束后成份为：
C：0.06%，Si：0.25%，Mn:0.24%，P:0.019%，S:0.001%，Cr：24.3%，Ni：36.2%，Al:0.009%，Ti:0.001%，Nb：0.55%，Mo:0.011%，Cu:0.010%，N：0.22%，W:0.001%，Co:0.17%，B:0.001%。
其余为Fe和不可避免物质。
LF炉处理结束后，钢包吊运至宽幅立弯式板坯连铸机（铸坯宽度1550mm）。连铸开浇时，拉速设定0.20m/min，开浇45s后，拉速提高至0.41m/min，开浇3min15s后，拉速提高至目标拉速0.70 m/min。中间包钢水温度1415℃。
浇铸过程中，结晶器冷却水流量为165 m3/h，控制出苗时间为76s。
二冷水弯曲段前应采用弱冷模式，弯曲段前的给定水量如下：
浇铸结束，连铸金属收得率92.5%。
实施例3
某钢厂使用高碳铬铁、铬镍生铁、镍铁经合金熔化炉熔化后，兑入AOD炉，AOD炉吹氧脱碳过程加入镍铁、镍板、高碳铬铁合金化，脱碳结束加入硅铁23.2kg/t，还原14min，Cr收得率94.9%、Ni收得率97.8%，还原结束后出钢。
AOD炉出钢后成份为：
C：0.06%，Si：0.15%，Mn:0.20%，P:0.020%，S:0.009%，Cr：24.3%，Ni：36.1%，Al:0.005%，Ti:0.001%，Nb:0.005%，Mo:0.011%，Cu:0.009%，N：0.21%，W:0.001%，Co:0.21%，B:0.001%。
其余为Fe和不可避免物质。
AOD炉出钢后进行扒渣操作，将钢包内钢渣去除，钢包渣厚：125mm。
钢包扒渣后吊运至LF炉，LF炉加入1.3kg/t铝丸脱氧，加入铌铁进行合金化（Nb收得率98%），钢包底吹氩气供气强度7Nl/min/t，搅拌时间11min，钢包底吹氩气供气强度调整至4Nl/min/t，降低钢水温度，钢水温度到达1444℃时，处理结束。
LF炉处理结束后成份为：
C：0.07%，Si：0.22%，Mn:0.22%，P:0.020%，S:0.001%，Cr：24.0%，Ni：35.9%，Al:0.015%，Ti:0.001%，Nb：0.57%，Mo:0.011%，Cu:0.010%，N：0.20%，W:0.001%，Co:0.21%，B:0.001%。
其余为Fe和不可避免物质。
LF炉处理结束后，钢包吊运至宽幅立弯式板坯连铸机（铸坯宽度1550mm）。连铸开浇时，拉速设定0.22m/min，开浇51s后，拉速提高至0.40m/min，开浇3min10s后，拉速提高至目标拉速0.69 m/min。中间包钢水温度1418℃。
浇铸过程中，结晶器冷却水流量为168 m3/h，控制出苗时间为69s。
二冷水弯曲段前应采用弱冷模式，弯曲段前的给定水量如下：
浇铸结束，连铸金属收得率94.0%。
以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明所保护范围的结构特征并不限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围内。
Claims (3)
1.一种含铌高氮镍基合金的连铸方法，其特征在于：含铌高氮镍基合金的的化学成分及重量百分比为：C：0.02-0.10%，Si≤0.30%，Mn≤1.50%，P≤0.020%，S≤0.002%，Cr：23.0-27.0%，Ni：35.0-39.0%，Al≤0.40%，Ti≤0.20%，Nb：0.40-0.90%，Mo≤2.5%，Cu≤0.5%，N：0.15-0.30%，W≤2.5%，Co≤3.0%，B≤0.010%，其余为Fe和不可避免物质。
2.一种含铌高氮镍基合金的连铸方法，其特征在于：工艺环节为： 合金熔化炉或电炉→AOD炉→LF钢包精炼→连铸；
高碳铬铁、铬镍生铁、镍铁经合金熔化炉或电炉经设备熔化后，兑入AOD炉，AOD炉吹氧脱碳过程加入镍铁、镍板、高碳铬铁合金化，Cr收得率94-96%、Ni收得率97-99%，脱碳结束加入硅铁20-24kg/t还原12-15min，还原结束后出钢；
AOD炉出钢后成份为：C：0.05-0.08%，Si：0.05-0.20%，Mn≤1.50%，P≤0.020%，S≤0.010%，Cr：23.0-27.0%，Ni：35.0-39.0%，Al≤0.40%，Ti≤0.20%，Nb≤0.10%，Mo≤2.5%，Cu≤0.5%，N：0.15-0.25%，W≤2.5%，Co≤3.0%，B≤0.010%，其余为Fe和不可避免物质；
AOD炉出钢后进行扒渣操作，将钢包内钢渣去除，钢包渣厚100-150mm；
钢包扒渣后吊运至LF炉，LF炉加入1-2kg/t铝丸脱氧，加入铌铁进行合金化，Nb收得率95-99%，钢包底吹氩气供气强度6-8Nl/min/t，搅拌时间10-15min，钢包底吹氩气供气强度调整至3-5Nl/min/t，降低钢水温度，钢水温度到达1440-1450℃时，处理结束；
LF炉处理结束后成份为：C：0.05-0.08%，Si：0.10-0.30%，Mn≤1.50%，P≤0.020%，S≤0.002%，Cr：23.0-27.0%，Ni：35.0-39.0%，Al≤0.40%，Ti≤0.20%，Nb：0.50-0.80%，Mo≤2.5%，Cu≤0.5%，N：0.15-0.25%，W≤2.5%，Co≤3.0%，B≤0.010%，其余为Fe和不可避免物质；
LF炉处理结束后，钢包吊运至宽幅立弯式板坯连铸机铸坯宽度范围1000-2150mm，连铸开浇时，拉速设定0.15-0.25m/min，开浇0.5min-1min后，拉速提高至0.35-0.45 m/min，开浇2-4min后，拉速提高至目标拉速，其中浇铸宽度1000-1500mm的铸坯时对应的拉速范围为0.65-0.75m/min，目标拉速0.7 m/min，浇铸宽度1501-2150mm的铸坯时对应的拉速范围为0.55-0.65 m/min，目标拉速0.60 m/min，中间包钢水温度1410-1420℃；
浇铸过程中，结晶器冷却水流量为160-170 m3/h，控制出苗时间为70-80s，可以降低钢液在结晶器内的冷却速度，提高开浇阶段的坯壳厚度，进而提高含铝、钛镍基合金铸坯的抗拉应力能力。
3.根据权利要求2所述的一种含铌高氮镍基合金的连铸方法，其特征在于：浇铸过程中，为了防止铸坯矫直时出现拉应力裂纹，二冷水弯曲段前应采用弱冷模式，其中侧导辊Z1N区二冷水量40±2 L/min，足辊Z1 IO区二冷水量120±2 L/min，弯曲段Z2 IOC区二冷水量130±2 L/min，弯曲段Z2 IOM区二冷水量130±2 L/min，弯曲段Z3 IOC区二冷水量120±2L/min，弯曲段Z3 IOM区二冷水量120±2 L/min，弯曲段Z4 IOC区二冷水量100±2 L/min，弯曲段Z4 IOM区二冷水量100±2 L/min。
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