CN101736121B

CN101736121B - 电炉冶炼07Cr2MoW2VNbB钢经水平连铸成圆管坯的方法

Info

Publication number: CN101736121B
Application number: CN2009102266795A
Authority: CN
Inventors: 田汉蒲; 宋景凌; 龙云鑫; 刘合萍
Original assignee: HENGYANG HUALING CONTINOUS ROLLED PIPE CO Ltd
Current assignee: HENGYANG HUALING CONTINOUS ROLLED PIPE CO Ltd
Priority date: 2009-12-14
Filing date: 2009-12-14
Publication date: 2011-11-02
Anticipated expiration: 2029-12-14
Also published as: CN101736121A

Abstract

本发明涉及钢铁冶金技术领域电炉冶炼和水平连铸的生产方法，特别是一种通过电炉冶炼07Cr2MoW2VNbB钢经水平连铸成圆管坯的方法。它包括原辅材料配比、电炉冶炼、钢包精炼、真空脱气、水平连铸。冶炼前期造强氧化性和流动性良好的炉渣，低温快速脱磷。冶炼后期快速升温，高温沸腾，去气、去夹杂，提高钢液洁净度。水平连铸机生产时中间包与结晶器密封对接，结晶器内不需要加保护渣，减少了一个钢水二次氧化和吸附夹渣的环节。铸坯出结晶器后不喷水冷却，采用二冷区和凝固术端组合电磁搅拌、改善铸坯内部质量。铸坯没有弯曲过程、不需要矫直，有利于含钒、铌元素钢种的生产。生产成本低，与弧形连铸和模铸工艺相比，钢的成坯率提高5～10％以上。

Description

电炉冶炼07Cr2MoW2VNbB钢经水平连铸成圆管坯的方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域电炉冶炼和水平连铸的生产方法，特别是一种通过电炉冶炼07Cr2MoW2VNbB钢再经水平连铸成圆管坯的方法。

背景技术

07Cr2MoW2VNbB钢是GB 5310高压锅炉用无缝钢管中的一个合金结构钢牌号，其成分参照了ASME/ASTM T23/P23钢(在锅炉和冶金行业将其简称为“T23”)。采用T23钢轧制的钢管用作200～300MW以上锅炉过热器及再热器的受热面，在550～600℃具有良好的蠕变性能和许用应力，该材料于20世纪90年代末期在欧洲及日本火电机组中应用。我国引进T23钢进行07Cr2MoW2VNbB钢国产化研究，代替G102及T91材料，以创造较大的经济效益。T23钢采用的生产方法：一是采用电炉冶炼钢水铸锭，这种生产方法存在的主要问题是钢水易氧化、成本高、成材率低；二是采用电炉冶炼钢水精炼处理后通过弧形连铸机生产连铸坯，这种生产方法存在的主要问题是钢水氧化较严重，结晶器保护渣要求高，因钢中含钒、铌，矫直时铸坯易产生裂纹。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中T23钢化学成分复杂、合金元素含量较高，在热变形过程中变形抗力大、塑性低、变形温度范围窄而产生的钢水铸锭和弧形连铸成坯工业生产难度较大的问题，公开一种采用电炉冶炼钢水精炼处理后经水平连铸成圆管坯的方法。

本发明的技术方案是：一种电炉冶炼07Cr2MoW2VNbB钢经水平连铸成圆管坯的方法，它包括原辅材料配比、电炉冶炼、钢包精炼、真空脱气、水平连铸。冶炼前期造强氧化性和流动性良好的炉渣，低温快速脱磷；冶炼后期快速升温，高温沸腾，去气、去夹杂，提高钢液洁净度。

其具体生产方法如下：

A、冶炼前在电炉底垫加石灰，装入30％～40％优质废钢，向电炉中输入电能和氧气，使装入的废钢快速熔化，再加入60％～70％的铁水。控制炉渣的化学成分，间歇流出炉渣并补加石灰。氧化末期钢水温度≥1620℃，停吹氧，炉内钢水镇静3min后取双样，控制钢液中碳含量≤0.02％、磷含量≤0.005％。

石灰按每吨钢水的配比如下，其份数为重量份，其中：钢水为1，石灰0.05～0.06。

B、钢包炉精炼处理，出钢前加入微碳铬铁、钨铁、低碳锰铁、钒铁。电炉出钢时，钢水温度≥1650℃，钢包内加入硅钙钡合金、微碳铬铁、合成渣、石灰。座包测温后调节氩气至200NL/min送电化渣，5min后调节氩气至150NL/min，分批加入铝粒及碳粉还原；控制钢水温度≥1600℃，控制钢水中氧含量≤25×10^-6、氮含量≤80×10^-6、氢含量≤2.0×10^-6；控制钢渣中FeO+MnO≤0.95％、炉渣碱度≥3.0、硫含量≤0.012％、铝含量≤0.012％。根据分析结果补加微碳铬铁、低碳锰铁、钨铁、钼铁、铌铁，取全样分析钢水成分(钛、硼元素除外)，各元素进入目标成分范围达到工艺要求后钢水升温到1640℃以上，吊钢包进真空炉。

上述原辅材料按每吨钢水的配比如下，其份数为重量份，其中：钢水为1，石灰0.01～0.02、合成渣0.008～0.012、微碳铬铁0.34～0.37、钨铁0.22～0.235、低碳锰铁0.043～0.055、钒铁0.043～0.055、钼铁0.020～0.030、铌铁0.005～0.009，硅钙钡合金0.0015～0.002、铝粒0.0005～0.001、碳粉0.00～0.002。

微碳铬铁分两次加入，出钢前在钢包内加入0.25～0.3，余下的微碳铬铁出钢时在钢包内加入。

C、真空炉处理，真空度达到≤67Pa、保持时间10～15min，控制氧含量≤20×10^-6、氮含量≤60×10^-6、氢含量≤1.5×10^-6；控制碳含量≤0.08％、磷含量≤0.010％、硫含量≤0.006％、铝含量≤0.016％。破空后送电、调渣，钢水温度≥1600℃再加入钛铁、硼铁，成分合格、钢水温度达到1625～1635℃，喂硅钙丝，并软吹氩≥15min，吊钢包到连铸拉坯。

上述原铺材料按每吨钢水的配比如下，其份数为重量份，其中：钢水为1，钛铁0.011～0.017、硼铁0.0012～0.0024。

硅钙丝不按重量份计算，按1.5～2.0m/t钢水计算。

D、水平连铸圆管坯，开浇前进行中间包内氩气吹扫，置换出中间包内的空气，长水口氩气保护浇注钢水到中间包，中间包钢液面加无碳保温剂0.8～1.2kg/t钢；使用由铍钴铜套和石墨套组成内套的结晶器，铍钴铜套锥度为2.5～3.5％/m、石墨套锥度为0.35～0.50％/m，采用一步起铸工艺；中间包钢水过热度控制在30～50℃，拉坯速度控制在2.5～2.8m/min；使用二冷区和凝固末端组合电磁搅拌，二冷区电磁搅拌采用单向旋转磁场，搅拌频率为6～10HZ、搅拌电流为100～150A，凝固末端电磁搅拌采用单向旋转磁场，搅拌频率为6～10HZ、搅拌电流为200～250A；铸坯出结晶器后不喷水冷却，在送坯辊道和步进式冷床自然冷却。

所述的铁水、废钢中砷、锡等残余元素含量各≤0.015％，以保证钢水和铸坯中的砷、锡、铅、锑、铋元素总和≤0.030％。

所有加入的合金必须进行烘烤，为保证易氧化元素钛、硼的的收得率，在真空处理后再加入钢包内。

为控制钢水中铝含量，出钢时加入少量铝粒脱氧，主要使用硅钙钡合金作脱氧剂；为控制钢水中碳含量，精炼炉用少量碳粉扩散脱氧。

本发明与现有技术相比具有如下特点：

1、钢水纯净度高：钢中氧含量≤20×10^-6、氮含量≤60×10^-6、氢含量≤1.5×10^-6，砷、锡等残余元素含量各≤0.015％，且砷、锡、铅、锑、铋五种元素含量总和≤0.030％。

2、碳硫含量低：采用电炉→钢包精炼炉→真空处理炉工艺，加入大量合金可控制钢中碳含量≤0.08％、硫含量≤0.006％、磷含量≤0.010％、铝含量≤0.016％。

3、铸坯质量好：水平连铸机生产时中间包与结晶器密封对接，结晶器内不需要加保护渣，减少了一个钢水二次氧化和吸附夹渣的环节。铸坯出结晶器后不喷水冷却，采用二冷区和凝固末端组合电磁搅拌、改善铸坯内部质量，铸坯没有弯曲过程、不需要矫直，有利于含钒、铌元素钢种的生产。

4、生产成本低：与弧形连铸和模铸工艺相比，钢的成坯率提高5～10％以上。

以下结合具体实施方式对本发明作进一步描述。

具体实施方式

实施例：衡阳华菱连轧管有限公司采用电炉加铁水冶炼经水平连铸成圆管坯的方法，生产∮140mm规格07Cr2MoW2VNbB钢(工艺参数见表1)，其工艺流程是30吨交流电炉初炼(偏心炉底出钢，加入精炼合成渣、各种合金、脱氧剂)→40吨钢包炉精炼(底吹氩)→40吨真空炉脱气→水平连铸。所有加入的合金必须进行烘烤，在装有钼铁、钒铁、铌铁的铁桶上面扎上小孔，放在精炼炉大烟罩内利用烟气热量进行烘烤；一部分微碳铬铁在出钢前40min加入浇完钢的钢包中利用余热进行烘烤，出钢后补加的微碳铬铁提前8h放在拉完坯下线的中间包内利用余热进行烘烤。

A、在30吨电炉底垫加石灰500kg，装入18吨优质废钢，向电炉中输入电能和氧气，使装入的废钢快速熔化，再加入25吨的铁水。控制炉渣的化学成分，间歇流出炉渣并补加石灰。氧化末期钢水温度达到1630℃，停吹氧，炉内钢水镇静3min后取双样，控制钢液中碳含量为0.02％、磷含量为0.005％。

B、钢包炉精炼处理，钢包耐火材料使用镁碳砖，出钢前加入微碳铬铁1000kg、钼铁800kg、钨铁600kg、低碳锰铁140kg、钒铁130kg进行烘烤。电炉出钢时，钢水温度达到1650℃，钢包内加入铝粒30kg、硅钙钡合金80kg、微碳铬铁200kg、合成渣350kg、石灰500kg。分批加入铝粒60kg及碳粉50kg还原；钢水温度控制在1600℃以上，氩气流量控制在150～200NL/min，控制钢水中氧含量24×10^-6、氮含量78×10^-6、氢含量1.6×10^-6；控制钢渣中FeO+MnO≤0.95％、炉渣碱度≥3.0、硫含量0.012％、铝含量0.012％。补加微碳铬铁330kg、低碳锰铁20kg、钒铁50kg、钨铁320kg、铌铁20kg，取全样分析钢水成分(钛、硼元素除外)达到工艺要求范围后升温到1640℃，吊钢包进真空炉。

C、钢包吊到地坑式真空炉，依次开启1～5级真空泵，真空度达到67Pa以下保持15min，控制氧含量17×10^-6、氮含量57×10^-6、氢含量1.4×10^-6；控制碳含量0.08％、磷含量0.010％、硫含量0.005％、铝含量0.016％。破空后加入钛铁20kg、10min后再加入硼铁6kg，喂硅钙丝60m，并弱吹氩搅拌钢水20min，促进钢水中夹杂物变性和上浮。

D、成分和温度符合工艺要求的钢水在水平连铸机(两机两流)浇铸成圆管坯，12吨中间包内表面为镁钙质涂层，烘烤10h温度达到以上1000℃以上，开浇前中间包与结晶器(固定不动)对接，向中间包内吹氩气清扫；钢水通过带氩气保护的长水口浇注到中间包，钢液面加无碳保温剂1.0kg/t钢，从中间包底水口流入结晶器内在分离环(具有高的热稳定性)处形成初生坯壳，水冷铍钴铜套使坯壳加厚形成引锭头，在引锭杆有规则的“拉-停-反推”作用下拉出结晶器，在结晶器石墨套的冷却、二冷区和凝固末端电磁搅拌器的搅拌下，逐渐凝固成圆管坯。

采用电炉加铁水冶炼的07Cr2MoW2VNbB钢经水平连铸成圆管坯的方法生产出的SA-213 T23圆管坯及轧制的∮76×8mm钢管试样送武汉锅炉股份有限公司金属材料检测中心进行低倍组织、化学成分、金相试验、常温拉伸性能、扩口试验、压扁试验、弯管工艺试验、焊接工艺试验、硬度及系列高温瞬时拉伸试验等检验，达到YB/T4149、ASME SA-213M、GB5310标准要求，可用于锅炉制造。

表1电炉冶炼07Cr2MoW2VNbB钢经水平连铸圆管坯的工艺参数

Claims

1.一种电炉冶炼07Cr2MoW2VNbB钢经水平连铸成圆管坯的方法，其特征是：它包括原辅材料配比、电炉冶炼、钢包精炼、真空脱气、水平连铸；

其具体生产方法如下：

A、冶炼前在电炉底垫加石灰，装入30％～40％优质废钢，向电炉中输入电能和氧气，使装入的废钢快速熔化，再加入60％～70％的铁水，控制炉渣的化学成分，间歇流出炉渣并补加石灰，氧化末期钢水温度≥1620℃，停吹氧，炉内钢水镇静3min后取双样，控制钢液中碳含量≤0.02％、磷含量≤0.005％；

石灰按每吨钢水的配比如下，其份数为重量份，其中：钢水为1、石灰0.05～0.06；

B、钢包炉精炼处理，出钢前加入微碳铬铁、钨铁、低碳锰铁、钒铁，电炉出钢时，钢水温度≥1650℃，钢包内加入硅钙钡合金、微碳铬铁、合成渣、石灰，座包测温后调节氩气至200NL/min送电化渣，5min后调节氩气至150NL/min，分批加入铝粒及碳粉还原，控制钢水温度≥1600℃，控制钢水中氧含量≤25×10^-6、氮含量≤80×10^-6、氢含量≤2.0×10^-6；控制钢渣中FeO+MnO≤0.95％、炉渣碱度≥3.0、硫含量≤0.012％、铝含量≤0.012％，根据分析结果补加微碳铬铁、钨铁、钼铁，铌铁，取全样分析钢水成分，各元素进入目标成分范围达到工艺要求后钢水升温到1640℃以上，吊钢包进真空炉；

上述原辅材料按每吨钢水的配比如下，其份数为重量份，其中：钢水为1、石灰0.01～0.02、合成渣0.008～0.012、微碳铬铁0.34～0.37、钨铁0.22～0.235、低碳锰铁0.043～0.055、钒铁0.043～0.055、钼铁0.020～0.030、铌铁0.005～0.009，硅钙钡合金0.0015～0.002、铝粒0.0005～0.001、碳粉0.00～0.002；

所述的微碳铬铁0.34～0.37分两次加入，出钢前在钢包内加入0.25～0.3，余下的微碳铬铁出钢时在钢包内加入；

C、真空炉处理，真空度达到≤67Pa、保持时间10～15min，控制氧含量≤20×10^-6、氮含量≤60×10^-6、氢含量≤1.5×10^-6、碳含量≤0.08％、磷含量≤0.010％、硫含量≤0.006％、铝含量≤0.016％；破空后送电、调渣，钢水温度≥1600℃再加入钛铁、硼铁，成分合格、钢水温度达到1625～1635℃，喂硅钙丝，并软吹氩≥15min，吊钢包到连铸拉坯；

上述原辅材料按每吨钢水的配比如下，其份数为重量份，其中：钢水为1、钛铁0.011～0.017、硼铁0.0012～0.0024；

硅钙丝不按重量份计算，按1.5～2.0m/t钢水计算；

D、水平连铸圆管坯，开浇前进行中间包内氩气吹扫，置换出中间包内的空气，长水口氩气保护浇注钢水到中间包，中间包钢液面加无碳保温剂0.8～1.2kg/t钢；使用由铍钴铜套和石墨套组成内套的结晶器，铍钴铜套锥度为2.5～3.5％/m、石墨套锥度为0.35～0.50％/m，采用一步起铸工艺，中间包钢水过热度控制在30～50℃，拉坯速度控制在2.5～2.8m/min；使用二冷区和凝固末端组合电磁搅拌，二冷区电磁搅拌采用单向旋转磁场，搅拌频率为6～10HZ、搅拌电流为100～150A，凝固末端电磁搅拌采用单向旋转磁场，搅拌频率为6～10HZ、搅拌电流为200～250A；铸坯出结晶器后不喷水冷却，在送坯辊道和步进式冷床自然冷却。

2.根据权利要求1所述的一种电炉冶炼07Cr2MoW2VNbB钢经水平连铸成圆管坯的方法，其特征是：所述的铁水、废钢中砷、锡残余元素含量各≤0.015％，以保证钢水和铸坯中的砷、锡、铅、锑、铋元素总和≤0.030％。

3.根据权利要求1所述的一种电炉冶炼07Cr2MoW2VNbB钢经水平连铸成圆管坯的方法，其特征是：所有加入的合金必须进行烘烤，为保证易氧化元素钛、硼的收得率，钛铁、硼铁在钢水经真空处理后再加入钢液中。