CN101451175A - 一种高级别探伤钢种的冶炼方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高级别探伤钢种的冶炼方法。所述方法包括电炉熔化、精炼、真空处理、浇铸、轧制，其中：电炉熔化时钢水预脱氧至氧含量为100～300ppm，控制大包温度为1560～1650℃；精炼时按精炼定氧值喂入铝线，加入晶粒细化剂，大吹氩至少3min；精炼至氧含量为20～30ppm，S含量不大于0.015％，控制温度为1650～1660℃，扒渣处理；真空处理前在钢包内加入真空预熔渣，然后在不大于0.5乇的真空度保持至少20分钟；惰性气体保护下采用碳含量不大于6.0％的低碳复合保护渣浇铸。本方法操作简便，是一种制备高级别超声波探伤钢种的新途径，通过对影响锭－材探伤级别的因素的控制，使利用废钢原料进行冶炼成为可能，实现了资源优化使用，扩大了电炉钢品种。

Description

一种高级别探伤钢种的冶炼方法

(一)技术领域

本发明属于低合金钢制造领域，涉及一种高级别探伤钢种的冶炼方法。

(二)背景技术

本发明所指的高级别探伤钢种是指满足国标JB4730-94(压力容器无损检测)中的I级、德国标准SEL072-77中的S1E1、法国标准NF-C探伤标准的钢种。目前，对低合金高级别探伤钢种的冶炼方法主要有：(1)电渣重熔钢锭，此方法由于需要采用连铸坯做母材，造成合同周期长，成本高，且单重25吨以上的生产工艺不成熟；(2)采用坯-材途径生产，由于受到连铸坯厚度的限制，当前国内只能够生产80mm以下规格，对于要求压缩比在3以上的超厚钢板，使用400mm厚的连铸坯轧板，尚无法实现。因此对于超高压容器用钢和核电、军工等关键项目用钢板，满足高级别超声波探伤要求尚属于技术难题。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种高级别探伤钢种的冶炼方法，减少生产过程中影响锭-材探伤级别的因素，使得冶炼的钢种满足超声波探伤的JB4730-94中的I级、SEL072-77中的S1E1及NF-C标准。

本发明采用的技术方案如下：

一种高级别探伤钢种的冶炼方法，包括电炉熔化、精炼、真空处理、浇铸、轧制，各步骤应注意以下参数的控制：

1)电炉熔化：钢水预脱氧至含氧量为100-300ppm，控制大包温度为1560～1650℃；

2)精炼：按精炼定氧值喂入铝线，加入晶粒细化剂，过程大吹氩至少3min；精炼至氧含量为20～30ppm，S含量不大于0.015％；控制温度为1650～1660℃，扒渣处理：

3)真空处理：真空处理前在钢包内加入真空预熔渣，然后在不大于0.5乇的真空度保持至少20分钟；

4)浇铸：惰性气体保护下采用碳含量不大于6％的低碳复合保护渣浇铸。

较好的，步骤1)中大包温度优选控制在1620～1650℃，预脱氧可通过加入铝包铁进行，同时加入锰碳合成球调[C]至相应标准值。

步骤2)在LF炉中进行精炼，所述的晶粒细化剂为Nb或V，加入的量为钢水质量的0.010～0.020％，优选0.015％，此含量可充分发挥该元素细化晶粒的作用，钢板晶粒可以达到9级以上，弱化了粗晶对超声波探伤的影响。脱氧采用强脱氧剂，如AlCa合金等。加入铝线的量一般以400～600m为宜；精炼过程中，同时要注意调控其他元素的含量以满足钢种本身的要求。大吹氩的时间优选不少于6min，精炼优选将S的含量控制在不大于0.012％的范围内。

步骤3)采用VD真空处理，真空的保持时间优选不少于30min；所述的真空预熔渣优选由以下重量百分比的组分构成：CaO 55-60％、SiO₂ 15-20％、Al₂O₃15-20％、MgO 3-5％；此组成的真空预熔渣具有良好的吸附非金属夹杂物的能力，可以将实物钢板中的非金属夹杂物总量控制在12ppm以下，确保钢质纯净；真空预熔渣加入的量以每吨钢加入0.4～0.5kg为宜。

步骤4)中优选高纯氩气保护下进行浇铸，可减轻铸流与空气接触，有效预防了钢水的二次氧化；使用的保护渣除满足碳含量不大于6.0％的条件外，优选满足以下性能指标：碱度R：0.50-0.65、熔速50±5秒、熔点为1210±50℃，此低碳保护渣保温性能好，且能显著减轻成分偏析，可直接购买市售产品，如洛阳新飞耐火材料厂的PD型模铸保护渣；模铸过程中应注意控制钢锭锭身及帽口线部位的增碳现象，减少成分偏析。

5)轧制应在相应标准规定的条件下进行，如满足压下比≥3等条件。

具体的，所述高级别探伤钢种的冶炼方法如下：

1)电炉熔化：加入锰碳合成球与铝包铁混合物脱碳和预脱氧，控制氧含量为100-300ppm，大包温度为1620～1650℃；

2)精炼：喂入铝线400～600m调整至定氧值，调整合金元素含量，加入钢水质量0.013～0.016％的Nb或V，大吹氩至少3min；强制脱氧至氧含量为20～30ppm，S含量不大于0.012％，控制温度为1650～1660℃，扒渣处理；

3)真空处理：真空处理前在钢包内加入真空预熔渣，加入的量为0.4-0.5kg/t钢，然后在不大于0.5乇的真空度保持至少30分钟；真空预熔渣组成为CaO55-60％、SiO₂15-20％、Al₂O₃15-20％、MgO 3-5％。

4)浇铸、轧制：氩气保护下采用低碳复合保护渣浇铸，然后轧制成钢板。

本发明提供的冶炼方法，通过对电炉熔化、LF精炼、VD真空处理、浇铸过程的控制，将锭材易产生的夹杂、疏松、晶粒粗大、成分偏析四种影响因素控制在一定范围内，满足钢质纯净、钢板致密、晶粒细化、偏析程度低的要求，浇铸出的钢种以及最后轧制的钢板可满足超声波探伤JB4730-94中的I级、SEL072-77中的S1E1、NF-C要求，轧制的钢板厚度可达到135mm，单重可以达到20吨以上。

本发明相对于现有技术，有以下优点：

本方法操作简便，是一种制备高级别超声波探伤钢种的新途径，通过对影响锭-材探伤级别的因素的控制，使利用废钢原料进行冶炼成为可能，实现了资源优化使用，扩大了电炉钢品种。

(四)具体实施方式：

以下以具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此：

实施例1

冶炼13MnNiMo54钢种，对钢中有害元素的控制目标为：磷[P]≤0.015％、硫[S]≤0.008，其余元素符合相应标准。

步骤如下：

1)电炉熔化：生铁和铁水的入炉比控制在30％，加入锰碳合成球调[C]至0.10％，加入铝包铁预脱氧，控制[0]在200ppm，钢包为正常红亮周转包，包内无氧化渣和还原渣，控制大包温度为1620℃；

2)LF精炼炉精炼：LF精炼炉使用二级以上石灰和高品位萤石，其中石灰要求CaO含量≥85％；萤石中CaF₂≥93％，SiO₂≤3％；使用Ca-Al-Fe合金为脱氧剂；喂入400m铝线，加入电解锰调锰含量，加入钢水质量0.015％的Nb，大吹氩4min进行脱硫；精炼至氧含量为20～30ppm，[S]≤0.008％；控制温度为1650℃，吊包扒除1/2精炼渣；

3)VD真空处理：真空前每吨钢水加入0.5Kg真空预熔渣，0.5乇真空度下保持30分钟，真空预熔渣组成为CaO：58％、SiO₂：20％、Al₂O₃ 18％、MgO 4％；

4)浇铸：高纯氩气保护下采用洛阳新飞耐火材料厂的PD型低碳复合保护渣浇铸，所述低碳复合保护渣指标如下：C固：≤6.0％、碱度R：0.50-0.65、熔速50±5秒、熔点为1210±50℃。

将浇铸后的钢轧制成120mm、135mm厚的钢板，进行超声波探伤检测：单个缺陷的指示长度不超过80mm，单个缺陷指示面积不超过25cm²，在任意1平方米检验面积内存在的缺陷面积比小于3％，满足超声波JB4730-94中的I级探伤级别要求。

实施例2

冶炼SA516Gr70N钢种，对钢中有害元素的控制目标为：磷[P]≤0.008％、硫[S]≤0.003、氧[O]≤0.004，其余元素符合相应标准。

步骤如下：

1)电炉熔化：生铁和铁水的入炉比控制在35％，加入锰碳合成球调[C]至0.12％，加入铝包铁150kg预脱氧，控制[O]在300ppm以下，钢包为正常红亮周转包，包内无氧化渣和还原渣，控制大包温度为1640℃；

2)LF精炼炉精炼：LF精炼炉使用石灰和高品位萤石，石灰中CaO≥90％；萤石满足CaF₂≥93％，SiO₂≤3％；精炼脱氧剂使用Ca-Al-Fe合金；喂入400m铝线调整至定氧值，加入电解锰调锰至1.10％，加入钢水质量0.020％的Nb，大吹氩3min进行脱硫；精炼周期应控制在50min以上，至氧含量为20～30ppm，[S]≤0.006％；控制温度为1650℃，吊包扒出1/2精炼渣；

3)VD真空处理：真空前每吨钢水加入0.5Kg预熔渣，0.5乇真空度下保持30分钟，真空预熔渣组成为CaO：60％、SiO₂：15％、Al₂O₃ 20％、MgO 5％；

4)浇铸：高纯氩气保护下采用低碳复合保护渣浇铸。

将浇铸后的钢轧制成130mm厚的钢板，进行超声波探伤测试，结果如下：单个缺陷面积不超过1cm²，每平方米缺陷个数不超过2个，满足超声波SEL072-77中的S1E1探伤级别要求。

Claims (9)

1.一种高级别探伤钢种的冶炼方法，包括电炉熔化、精炼、真空处理、浇铸、轧制，其特征在于：

1)电炉熔化：钢水预脱氧至氧含量为100～300ppm，控制大包温度为1560～1650℃；

2)精炼：按精炼定氧值喂入铝线，加入晶粒细化剂，大吹氩至少3min；精炼至氧含量为20～30ppm，S含量不大于0.015％，控制温度为1650～1660℃，扒渣处理；

3)真空处理：真空处理前在钢包内加入真空预熔渣，然后在不大于0.5乇的真空度保持至少20分钟；

4)浇铸：惰性气体保护下采用碳含量不大于6.0％的低碳复合保护渣浇铸。

2.如权利要求1所述的高级别探伤钢种的冶炼方法，其特征在于步骤2)中晶粒细化剂为V或Nb。

3.如权利要求2所述的高级别探伤钢种的冶炼方法，其特征在于所述V或Nb加入的量为钢水质量的0.010～0.020％。

4.如权利要求3所述的高级别探伤钢种的冶炼方法，其特征在于所述V或Nb加入的量为钢水质量的0.015％。

5.如权利要求1所述的高级别探伤钢种的冶炼方法，其特征在于步骤3)中真空预熔渣组成为CaO 55-60％、SiO₂ 15-20％、Al₂O₃ 15-20％、MgO 3-5％。

6.如权利要求5所述的高级别探伤钢种的冶炼方法，其特征在于真空预熔渣加入的量为0.4～0.5kg/t钢。

7.如权利要求1所述的高级别探伤钢种的冶炼方法，其特征在于步骤4)中所述的低碳复合保护渣其碱度R为0.50-0.65，熔速为50±5秒，熔点为1210±50℃。

8.如权利要求1所述的高级别探伤钢种的冶炼方法，其特征在于所述步骤1)中控制大包温度在1620～1650℃。

9.如权利要求1～8之一所述的高级别探伤钢种的冶炼方法，其特征在于所述的方法为：

1)电炉熔化：钢水预脱氧至氧含量为100～300ppm，控制大包温度为1620～1650℃；

2)精炼：喂入铝线400～600m调整至定氧值，调整合金元素含量，加入钢水质量0.013～0.016％的Nb或V，大吹氩至少3min；强制脱氧至氧含量为20～30ppm，S含量不大于0.012％，控制温度为1650～1660℃，扒渣处理；

3)真空处理：真空处理前在钢包内加入真空预熔渣，加入的量为0.4-0.5kg/t钢，然后在不大于0.5乇的真空度保持至少30分钟；真空预熔渣组成为CaO55-60％、SiO₂ 15-20％、Al₂O₃ 15-20％、MgO 3-5％；

4)浇铸、轧制：氩气保护下采用低碳复合保护渣浇铸，然后轧制成钢板。