CN105603302A

CN105603302A - 350mm直径的34CrMo圆管钢坯及其冶炼方法

Info

Publication number: CN105603302A
Application number: CN201610172920.0A
Authority: CN
Inventors: 李红光; 陈天明; 郭华; 李扬洲; 陈亮; 郭奠荣; 杨文中; 李志强; 冯远超
Original assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Priority date: 2016-03-23
Filing date: 2016-03-23
Publication date: 2016-05-25

Abstract

本发明公开了一种350㎜直径的34CrMo圆管钢坯及其冶炼方法，属于钢管炼轧技术领域。提供一种合金成份含量合理，内部晶像结构中中心偏析低的350㎜直径的34CrMo圆管钢坯及其冶炼方法。所述的34CrMo圆管钢坯包括C、Si、Mn、P、S、Cr、Mo、Cu、Ni，残余元素Nb％、Ti、B、V+Nb+Ti+B+Zr、As、Sn、As+Sn+Pb+Sb+Bi以及Fe；其中，成品34CrMo圆管钢坯的低倍中心偏析率为0～0.25级，光谱直读偏析度为1.03～1.05。所述的冶炼方法包括转炉冶炼、LF炉精炼、RH精炼以及φ350mm断面的34CrMo圆管钢坯连铸几个步骤。

Description

350mm直径的34CrMo圆管钢坯及其冶炼方法

技术领域

本发明涉及一种34CrMo圆管钢坯，尤其是涉及一种350㎜直径的34CrMo圆管钢坯及其冶炼方法，属于钢管炼轧技术领域。本发明还涉及一种用于制造所述350㎜直径的34CrMo圆管钢坯的冶炼方法。

背景技术

34CrMo管坯钢主要用于生产油气开采、运输使用的油井管用钢，钢种化学组分按重量百分比为：C：0.31％～0.36％、Si：0.20％～0.35％、Mn：0.65％～0.85％、P≤0.015％、S≤0.010％、Cr:0.95％～1.15％、Mo：0.17％～0.24％、Cu≤0.15％、Ni≤0.20％,残余元素要求：Nb≤0.010％、Ti≤0.010％、B≤0.005％，且V+Nb+Ti+B+Zr≤0.15％；As≤0.015％，Sn≤0.010％，As+Sn+Pb+Sb+Bi≤0.045％，余量为Fe。产品在使用时在使用应力和硫化氢气体的共同作用下，往往会在受力远低于其本身屈服强度时突然发生脆断(称为硫化氢应力腐蚀)，往往造成生产泄露等问题，对生产及环保造成不利影响。随着社会经济的发展，油气运输效率要求更高、开采难度增大等发展趋势不断对铸坯质量提出更加苛刻的要求。如铸坯中心偏析等缺陷，影响铸坯成分均匀性，偏析严重甚至导致夹杂聚集析出，对铸坯轧制穿管加工及成品质量产生不利影响。因此，铸坯中心偏析的控制就显极为重要。

连铸坯中心偏析的产生，偏析是指铸坯内部合金元素等分布不均匀，主要由于钢液凝固过程中低熔点溶质元素不断向钢液中扩散，导致溶质元素聚集于枝晶末梢前沿，而枝晶间发生粘接以后，高溶质浓度钢液被与更高温度钢液隔绝，无法有效进行溶质元素再分配；再者，随着凝固前沿不断向铸坯中心推移，而铸坯中心位置处发生“搭桥”导致上部钢液无法与凝固末端高溶质浓度钢液混合，最终导致铸坯中心位置溶质浓度高于平均浓度。所形成的中心偏析在后续热处理及轧制工艺过程中不能有效消除，轧制后出现偏析线，轧材性能不均等，影响产品质量。对于34CrMo管坯钢来说，成分本身决定了铸坯柱状晶更加发达；再者，由于铸坯断面相对较大且为圆坯，其比表面积更小铸坯传热效率更低，铸坯中心疏松的控制更加困难。作为冶金工作研究，提高34CrMo圆管坯铸坯质量一直以来都是研究的重点，尤其对于大规格34CrMo圆管坯的中心偏析。

例如：

CN102021488A公开了一种核岛无缝钢管用钢及其生产方法。本发明的核岛无缝钢管用钢，其化学成分按重量百分比计为：0＜C≤0.20％,0.10％≤Si≤0.35％,0.80％≤Mn≤1.60％,0＜P≤0.020％,0＜S≤0.015％,0＜Cr≤0.25％,0＜Ni≤0.50％,0＜Cu≤0.18％,0＜Mo≤0.10％,0＜V≤0.06％,0.020％≤Al≤0.050％,0＜Sn≤0.030％,Fe为余量。该发明的核岛无缝钢管用钢满足碳当量(Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15)≤0.48的条件,控制钢的主要元素碳、锰含量,稳定钢管模拟消除应力热处理后的拉伸性能,确保管体和模拟消除应力热处理试样拉伸性能同时满足技术标准要求。将残余元素镍作为合金元素加入,提高了核岛无缝钢管用钢低温冲击韧性,满足其0℃、-20℃冲击韧性要求。但是对于φ350mm断面生产较大规格34CrMo圆管坯中心偏析控制的具体方法并未涉及。

CN101984093A公开一种热轧钢管连铸圆坯热装方法及系统,其方法包括步骤：精炼后的钢水浇铸成连铸圆坯；用火焰枪在连铸圆坯生产线上将连铸圆坯切成倍尺长度,而成热连铸圆坯；倍尺长度的热连铸圆坯至少具有两个流向,第一部分热连铸圆坯通过第一圆坯输送辊道进入到预热炉预热或保温,接着通过第二圆坯输送辊道送到高温炉加热；第二部分热连铸圆坯通过第二圆坯输送辊道直接送到高温炉加热；将送到高温炉加热的热连铸圆坯通过热锯设备热锯切成定尺长度；将热锯切成定尺长度的连铸圆坯送去热定心、穿孔、轧管；接着进入下道工序。该发明充分利用热连铸圆坯的热量,节省大量燃料；同时减少所需设备和厂房,降低建厂投资和设备维修费用。但是对于φ350mm断面生产较大规格34CrMo圆管坯中心偏析控制，提高铸坯内部质量的具体方法并未涉及。

CN103537642A公开了一种控制连铸圆坯机铸坯拉速的新方法,将连铸坯拉速的控制方法分为两个阶段。第一阶段,连铸坯脱开引锭头之前(约10—30余分钟),铸坯的拉速控制按传统的方法制定—根据中间包钢水实际过热度而定。第二阶段,铸坯脱开引锭头之后,铸坯的实际拉速应按铸坯在矫直段的铸坯表面实际温度来决定,即根据矫直段处铸坯的表面实际数据来调整铸坯实际拉速数据,使得铸坯尽早脱离理论脆性温度区域723℃-912℃这个危险温度区间,大幅减少铸坯由于自身的组织相变而导致的铸坯表面容易产生裂纹的几率,其次兼顾中间包钢水温度。便于有效改善或基本解决弧形大圆坯连铸机钢坯表面裂纹容易产生现象,在保证铸坯质量的前提下,较大幅度地提高连铸机整体生产效率、进一步提高铸坯成材率,更好的改善大圆连铸坯表面质量。但是对于φ350mm断面生产较大规格34CrMo圆管坯中心偏析控制，提升铸坯成分均匀性的具体方法并未涉及。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种合金成份含量合理，内部晶像结构的中心偏析质量好的350㎜直径的34CrMo圆管钢坯。本发明还提供一种用于所述34CrMo圆管钢坯的冶炼方法。

为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种350㎜直径的34CrMo圆管钢坯，所述的34CrMo圆管钢坯为包括下述重量份组的圆管钢坯料，

所述的重份组分包括C：0.31％～0.36％、Si：0.20％～0.35％、Mn：0.65％～0.85％、P≤0.015％、S≤0.010％、Cr:0.95％～1.15％、Mo：0.17％～0.24％、Cu≤0.15％、Ni≤0.20％，残余元素：Nb≤0.010％、Ti≤0.010％、B≤0.005％，且V+Nb+Ti+B+Zr≤0.15％；As≤0.015％，Sn≤0.010％，As+Sn+Pb+Sb+Bi≤0.045％，余量为Fe；

其中，成品34CrMo圆管钢坯的低倍中心偏析率为0～0.25级，光谱直读偏析度为1.03～1.05。

一种用于所述34CrMo圆管钢坯的冶炼方法，所述的冶炼方法包括转炉冶炼、LF炉精炼、RH精炼以及φ350mm断面的34CrMo圆管钢坯连铸几个步骤，

其中，在所述φ350mm断面的34CrMo圆管钢坯连铸时，凝固末端电磁搅拌参数为搅拌电流150～300A，频率6.0～8.0Hz；过热度控制在20～40℃；拉速控制在0.75～0.90m/min；二冷比水量控制在0.21～0.29L/kg钢。

进一步的是，在LF炉精炼时，LF出站目标[S]≤0.008％，且[P]+[S]≤0.020％；出站Als按照0.040％～0.050％控制，精炼结束后吹氩≥5min，出站温度按1600～1620℃控制。

本发明的有益效果是：通过合理调整构成本申请所述34CrMo圆管钢坯的合金成分的构成结构，并采用本申请提供的上述冶炼方法，便可以有效的保证成品34CrMo圆管钢坯内部的晶像结构组织朝我们需要的方便发展，保证其中的中心偏析质量达到我们需要的等级和占比要求，使成品34CrMo圆管钢坯的低倍中心偏析率在0～0.25级之间，光谱直读偏析度为1.03～1.05，从而达到有效提高铸坯凝固组织均匀性的目的，进而提高产品的使用性，尽量避免产品钢管在使用过程中出现脆断的状况。

具体实施方式

为了解决现有技术中由于构成所述34CrMo圆管钢坯的合金成分以及炼铸方法不够合理造成的产品在使用性能欠佳，使用过程中容易出现脆断现象的技术问题，本发明提供的一种合金成份含量合理，内部晶像结构的中心偏析质量好的350㎜直径的34CrMo圆管钢坯，以及用于所述34CrMo圆管钢坯的冶炼方法。所述的350㎜直径的34CrMo圆管钢坯为包括下述重量份组的圆管钢坯料，

所述的冶炼方法包括转炉冶炼、LF炉精炼、RH精炼以及φ350mm断面的34CrMo圆管钢坯连铸几个步骤，

其中，在LF炉精炼时，LF出站目标[S]≤0.008％，且[P]+[S]≤0.020％；出站Als按照0.040％～0.050％控制，精炼结束后吹氩≥5min，出站温度按1600～1620℃控制。

这样，通过合理调整构成本申请所述34CrMo圆管钢坯的合金成分的构成结构，并采用本申请提供的上述冶炼方法，便可以有效的保证成品34CrMo圆管钢坯内部的晶像结构组织朝我们需要的方便发展，保证其中的中心偏析质量达到我们需要的等级和占比要求，使成品34CrMo圆管钢坯的低倍中心偏析率在0～0.25级之间，光谱直读偏析度为1.03～1.05，从而达到有效提高铸坯凝固组织均匀性的目的，进而提高产品的使用性，尽量避免产品钢管在使用过程中出现脆断的状况。

通常情况下，连铸工艺过程中铸坯凝固组织从铸坯表面向中心呈现“激冷层细晶区、柱状晶区、中心等轴晶区”的结晶器组织区域。为改善铸坯中心偏析、提高铸坯断面成分均匀性，目前冶金行业涌现出多种工艺技术，其中改善铸坯中心偏析的方法就有电磁搅拌技术、低过热度浇铸及凝固末端压下技术，而对于圆坯，为保证铸坯外形尺寸规整需求，不使用凝固末端压下技术，过热度控制方面需综合考虑生产节奏需求，要与拉速匹配。因此，目前控制铸坯中心偏析的技术手段中，电磁搅拌是使用效果较为明显的技术手段之一。

本技术发明的关键在于通过“结晶器电磁搅拌+凝固末端电磁搅拌”组合式电磁搅拌的方法实现对铸坯中心疏松趋势严重的较大规格34CrMo圆管坯中心偏析进行控制，提高铸坯中心偏析低倍评级水平，优化铸坯横截面成分均匀性控制。其作用机理为：结晶器电磁搅拌通过磁场产生电磁力矩，改变结晶器内部钢液流场、温度场分布情况，促进结晶器内钢液成分、温度均匀化，减弱凝固传热方向性，促进坯壳均匀生长；进一步地，凝固末端电磁搅拌通过强制驱动糊状区钢液的流动，对柱状晶组织冲刷熔断，提高等轴晶形核率，抑制柱状晶生长，提高铸坯等轴晶率，最终实现铸坯中心均匀冷却凝固，促进铸坯中心区域附件溶质元素再分配；但是，凝固末端电磁搅拌强度过强则容易造成枝晶尖端冲刷严重，导致低熔点强流动性的低溶质浓度钢液呈环形聚集，形成白亮带；再者，合理的过热度及拉速匹配控制是对铸坯凝固传热控制的关键，即铸坯中心质量控制的关键。

本发明技术所要提供的一种φ350mm断面生产较大规格34CrMo管坯钢的工艺流程为转炉冶炼→LF炉精炼→RH精炼→φ350mm断面连铸，本发明关键点在于连铸环节的控制，而冶炼环节主要在于温度及成分的控制，下面对其进行相应介绍：

第一步:转炉冶炼

转炉终点碳按照≥0.05％进行控制，终点磷≤0.010％，终点温度≥1670～1690℃控制，出钢挡渣，控制渣厚在80mm以内。

第二步:LF炉精炼钢水

LF精炼全程吹氩搅拌，氩气流量以钢液微微波动为宜，严禁出现大翻现象。LF出站目标[S]≤0.008％，且[P]+[S]≤0.020％；出站Als按照0.040％～0.050％控制，精炼结束后吹氩≥5min，出站温度按1600～1620℃控制。

第三步:RH精炼

RH精炼要求氩气流量按1100～1400NL/min控制，真空度＜3mbar的处理时间≥10min,真空处理结束后吹氩≥5min，出站温度控制在1560～1580℃控制。

第四步：连铸钢水

连铸环节为本发明控制关键点，其中针对铸坯中心偏析控制的重要关键技术参数为：；凝固末端电磁搅拌参数为搅拌电流150～300A，频率6.0～8.0Hz；过热度控制在20～40℃；拉速控制在0.75～0.90m/min；二冷比水量控制在0.21～0.29/kg钢。

而常规情况下为保障结晶器内坯壳均匀生长且达到要求厚度范围内对应相关匹配参数设置为：结晶器电磁搅——搅拌电流300～400A，2～4Hz；结晶器冷却控制在2400～2600L/min。

下面结合实施例进一步说明本发明：

实施例1

某炼钢厂采用120t转炉冶炼→LF炉精炼→RH精炼→四机四流铸机φ350mm断面连铸生产34CrMo圆管坯。转炉吹炼结束时，终点碳为0.09％进行控制，终点磷为0.008％，终点温度控制在1674℃,钢包渣厚控制为80mm。

钢水到达LF精炼炉处，进行吹氩钢液微微波动，未出现大翻现象，出站Als控制为0.050％，精炼结束后对钢液进行软吹氩，吹氩时间为6.2min，LF处理结束后，定温为1620℃,LF出站[S]为0.007％，[S]+[P]为0.020％。

钢水到站后，RH精炼吹氩氩气流量为1100NL/min控制，真空度＜3mbar的处理时间11min,真空处理结束后吹氩5.5min出站温度控制在1573℃。

RH真空处理结束后调运至四机四流铸机φ350mm断面进行钢液浇铸，与本发明要求相关的关键技术参数实际控制为：结晶器电磁搅拌：搅拌电流350A，搅拌频率2.0Hz；凝固末端电磁搅拌：搅拌电流150A，搅拌频率8.0Hz；钢液实际连铸过程过热度控制在21～32℃；拉速为0.83m/min；结晶器冷却控制在2550L/min；二冷比水量控制在0.21/kg钢。

上述技术发明稳定运用后，铸坯质量得到良好控制，铸坯低倍中心偏析检测结果为0.5级；光谱直读偏析检测结果为1.04～1.06。

实施例2

某炼钢厂采用120t转炉冶炼→LF炉精炼→RH精炼→四机四流铸机φ350mm断面连铸生产34CrMo圆管坯。转炉吹炼结束时，终点碳为0.06％进行控制，终点磷为0.010％，终点温度控制在1690℃,钢包渣厚控制为62mm。

钢水到达LF精炼炉处，进行吹氩钢液微微波动，未出现大翻现象，出站Als控制为0.043％，精炼结束后对钢液进行软吹氩，吹氩时间为6.5min，LF处理结束后，定温为1613℃,LF出站[S]为0.006％，[S]+[P]为0.017％。

钢水到站后，RH精炼吹氩氩气流量为1400NL/min控制，真空度＜3mbar的处理时间11.5min,真空处理结束后吹氩5.5min，出站温度控制在1581℃。

RH真空处理结束后调运至四机四流铸机φ350mm断面进行钢液浇铸，与本发明要求相关的关键技术参数实际控制为：结晶器电磁搅拌：搅拌电流400A，搅拌频率3.0Hz；凝固末端电磁搅拌：搅拌电流300A，搅拌频率7.2Hz；钢液实际连铸过程过热度控制在29～40℃；拉速为0.90m/min；结晶器冷却控制在2600L/min；二冷比水量控制在0.29/kg钢。

上述技术发明稳定运用后，铸坯质量得到良好控制，铸坯低倍中心偏析检测结果为0～0.5级；光谱直读偏析检测结果为1.03～1.06。

实施例3

某炼钢厂采用120t转炉冶炼→LF炉精炼→RH精炼→四机四流铸机φ350mm断面连铸生产34CrMo圆管坯。转炉吹炼结束时，终点碳为0.08％进行控制，终点磷为0.008％，终点温度控制在1670℃,钢包渣厚控制为71mm。

钢水到达LF精炼炉处，进行吹氩钢液微微波动，未出现大翻现象，出站Als控制为0.040％，精炼结束后对钢液进行软吹氩，吹氩时间为6min，LF处理结束后，定温为1600℃,LF出站[S]为0.005％，[S]+[P]为0.021％。

钢水到站后，RH精炼吹氩氩气流量为1235NL/min控制，真空度＜3mbar的处理时间12min,真空处理结束后吹氩7min，出站温度控制在1560℃。

RH真空处理结束后调运至四机四流铸机φ350mm断面进行钢液浇铸，与本发明要求相关的关键技术参数实际控制为：结晶器电磁搅拌：搅拌电流300A，搅拌频率2.0Hz；凝固末端电磁搅拌：搅拌电流230A，搅拌频率6.0Hz；钢液实际连铸过程过热度控制在20～28℃；拉速为0.9m/min；结晶器冷却控制在2400L/min；二冷比水量控制在0.240/kg钢。

上述技术发明稳定运用后，铸坯质量得到良好控制，铸坯低倍中心偏析检测结果为0～0.5级；光谱直读偏析检测结果为1.03～1.05。

上述实施例说明采用本发明技术生产的φ350mm断面34CrMo圆管坯铸坯质量得到了有效控制，特别是铸坯中心偏析缺陷的控制，酸洗低倍中心偏析评级全≤0.5级，光谱直读分析铸坯偏析分布情况得出，铸坯中心偏析结果为1.03～1.06。

Claims

1.一种350㎜直径的34CrMo圆管钢坯，其特征在于：所述的34CrMo圆管钢坯为包括下述重量份组的圆管钢坯料，

2.一种用于权利要求1所述34CrMo圆管钢坯的冶炼方法，其特征在于：所述的冶炼方法包括转炉冶炼、LF炉精炼、RH精炼以及φ350mm断面的34CrMo圆管钢坯连铸几个步骤，

其中，在所述φ350mm断面的34CrMo圆管钢坯连铸时，凝固末端电磁搅拌参数为搅拌电流150～300A，频率6.0～8.0Hz；过热度控制在20～40℃；拉速控制在0.75～0.90m/min；二冷比水量控制在0.21～0.29L/kg_钢。

3.根据权利要求2所述的冶炼方法，其特征在于：在LF炉精炼时，LF出站目标[S]≤0.008％，且[P]+[S]≤0.020％；出站Als按照0.040％～0.050％控制，精炼结束后吹氩≥5min，出站温度按1600～1620℃控制。