CN105803152A

CN105803152A - 30CrMo圆管坯钢铸坯的中心疏松控制方法

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Publication number: CN105803152A
Application number: CN201610173116.4A
Authority: CN
Inventors: 李红光; 陈亮; 陈天明; 郭华; 李扬洲; 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: 2016-07-27
Anticipated expiration: 2036-03-23
Also published as: CN105803152B

Abstract

本发明涉及钢铁冶金领域，尤其是一种30CrMo圆管坯钢铸坯的中心疏松控制方法。所要解决的技术问题是提供一种让中心疏松控制得到有效改善的30CrMo圆管坯钢铸坯的中心疏松控制方法，包括如下步骤：a、首先为转炉冶炼工艺；b、其次为LF炉精炼钢水工艺；c、其次为RH精炼工艺；d、最后为连铸钢水工艺，其中：结晶器电磁搅拌参数为搅拌电流350～400A、2～4Hz；凝固末端电磁搅拌参数为搅拌电流200～300A、频率6.0～8.0Hz；过热度控制范围为15～30℃；生产组织炉机匹配需求的拉速范围为0.75～1.00m/min；二冷比水量控制在0.21～0.29/kg_钢。本发明尤其适用于生产φ350mm断面的30CrMo圆管坯以及钢铸坯。

Description

30CrMo圆管坯钢铸坯的中心疏松控制方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶金领域，尤其是一种30CrMo圆管坯钢铸坯的中心疏松控制方法。

背景技术

30CrMo管坯钢主要用于生产油气开采、运输使用的油井管用钢，化学组分按重量百分比为：C：0.27％～0.32％、Si：0.20％～0.35％、Mn：0.45％～0.65％、P≤0.020％、S≤0.010％、V≤0.015％、Cr：:0.85％～1.05％、Mo：0.17％～0.24％、Cu≤0.15％、Ni≤0.20％、Alt：0.020％～0.040％，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％Sb≤0.010％、Pb≤0.008％、Bi≤0.010％，且As+Sn+Sb+Pb+Bi≤0.045％，余量为Fe。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。尤其如铸坯凝固组织比例及分布——等轴晶率，不少研究分析指出，圆坯等轴晶率对穿管成材率及成品质量有重要影响。因此，提高铸坯铸坯等轴晶率，扩大中心等轴晶区，优化铸坯凝固组织均匀性就显极为重要。

对于30CrMo管坯钢来说，钢种成分中的高铬、钼含量本身决定了铸坯柱状晶发达趋势更大；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，凝固冷却缓慢，结晶组织的控制更加困难。连铸生产过程中铸坯柱状晶发达，等轴晶率偏低，往往导致柱状晶枝晶间发生粘接，形成密闭空间，钢液继续冷却凝固，体积收缩，而空间外部钢液无法及时补缩而形成疏松、偏析等缺陷。所形成的疏松及中心偏析在后续轧制工艺过程中不能全部有效消除，影响产品质量。作为冶金工作研究，提高30CrMo圆管坯铸坯内部质量是研究的重点，尤其如提高30CrMo圆管坯铸坯等轴晶率。

专利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30CrMo圆管坯等轴晶率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30CrMo圆管坯等轴晶率控制，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30CrMo圆管坯等轴晶率控制，提升铸坯凝固组织均匀性、致密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生产30CrMo圆管坯钢铸坯时，让中心疏松控制得到有效改善，疏松评级提高、疏松区域面积减小、圆坯中心区域致密性得到有效提高的30CrMo圆管坯钢铸坯的中心疏松控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：30CrMo圆管坯钢铸坯的中心疏松控制方法，包括如下步骤：

a、首先为转炉冶炼工艺，其中转炉终点按碳含量≥0.05％、磷含量≤0.010％进行控制，终点温度范围按1670℃～1690℃控制；

b、其次为LF炉精炼钢水工艺，其中利用LF精炼全程吹氩搅拌，且严禁出现钢水大翻现象，出站时Als按照0.040％～0.060％进行控制，所述精炼结束后吹氩≥5min，出站温度按1590～1620℃进行控制；

c、其次为RH精炼工艺，其中氩气流量按1150～1450NL/min进行控制，真空度＜3mbar的处理时间大于或等于10min，在RH出站时，所述Als按0.030％～0.055％进行控制，真空处理结束后吹氩时间≥5min，出站温度控制范围为1560～1580℃；

d、最后为连铸钢水工艺，其中：结晶器电磁搅拌参数为搅拌电流350～400A、2～4Hz；凝固末端电磁搅拌参数为搅拌电流200～300A、频率6.0～8.0Hz；过热度控制范围为15～30℃；生产组织炉机匹配需求的拉速范围为0.75～1.00m/min；二冷比水量控制在0.21～0.29/kg_钢。

进一步的是，所述步骤b中，全程吹氩搅拌的氩气流量让钢液微微波动。

进一步的是，所述步骤d中，提供结晶器出口坯壳厚度保障的结晶器冷却控制范围为2350～2550L/min。

本发明的有益效果是：本发明通过结晶器电磁搅拌，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，最终实现铸坯中心致密度的提高，从而提高铸坯内部质量,最终实现对中心疏松参数的控制。本发明尤其适用于生产φ350mm断面的30CrMo圆管坯以及钢铸坯。

具体实施方式

30CrMo圆管坯钢铸坯的中心疏松控制方法，包括如下步骤：

a、首先为转炉冶炼工艺，其中转炉终点按碳含量≥0.05％、磷含量≤0.010％进行控制，终点温度范围按1670℃～1690℃控制；b、其次为LF炉精炼钢水工艺，其中利用LF精炼全程吹氩搅拌，且严禁出现钢水大翻现象，出站时Als按照0.040％～0.060％进行控制，所述精炼结束后吹氩≥5min，出站温度按1590～1620℃进行控制；c、其次为RH精炼工艺，其中氩气流量按1150～1450NL/min进行控制，真空度＜3mbar的处理时间大于或等于10min，在RH出站时，所述Als按0.030％～0.055％进行控制，真空处理结束后吹氩时间≥5min，出站温度控制范围为1560～1580℃；d、最后为连铸钢水工艺，其中：结晶器电磁搅拌参数为搅拌电流350～400A、2～4Hz；凝固末端电磁搅拌参数为搅拌电流200～300A、频率6.0～8.0Hz；过热度控制范围为15～30℃；生产组织炉机匹配需求的拉速范围为0.75～1.00m/min；二冷比水量控制在0.21～0.29/kg_钢。其中的，Als指酸溶铝。

生产30CrMo圆管坯钢铸坯时，其所采用的钢种化学组分按重量百分比为：C：0.27％～0.32％、Si：0.20％～0.35％、Mn：0.45％～0.65％、P≤0.020％、S≤0.010％、V≤0.015％、Cr：:0.85％～1.05％、Mo：0.17％～0.24％、Cu≤0.15％、Ni≤0.20％、Alt：0.020％～0.040％，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％Sb≤0.010％、Pb≤0.008％、Bi≤0.010％，且As+Sn+Sb+Pb+Bi≤0.045％，余量为Fe。采用本方法生产的30CrMo圆坯钢连铸坯，其等轴晶率得到有效控制，铸坯凝固组织得到有效改善，疏松评级提高、等轴晶区域面积扩大、圆坯中心区域致密性得到有效提高，轧材质量控制良好且稳定。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。为改善铸坯质量提高铸坯等轴晶率、提高铸坯中心区域致密度，目前冶金行业涌现出多种工艺技术，其中改善铸坯中心疏松的方法就有电磁搅拌技术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。因此，电磁搅拌是目前使用效果较为明显技术手段之一。

本发明通过“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柱状晶发达趋势更显著的的较大规格30CrMo圆管坯凝固组织进行控制，提高铸坯凝固组织等轴晶率、提高铸坯低倍评级质量水平及铸坯致密度具体值。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,最终实现对中心疏松参数的控制。

实施例

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30CrMo圆管坯。转炉吹炼结束时，终点碳为0.10％进行控制，终点磷为0.009％，终点温度控制在1670℃。

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0.060％，精炼结束后对钢液进行软吹氩，吹氩时间为5min，LF处理结束后，定温为1620℃。

钢水到站后，RH精炼吹氩氩气流量为1300NL/min控制，真空度＜3mbar的处理时间10min,RH出站Als为0.045％，真空处理结束后吹氩≥6.5min，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400A，搅拌频率2.0Hz；凝固末端电磁搅拌：搅拌电流350A，搅拌频率6.0Hz；钢液实际连铸过程过热度控制在20～30℃；拉速为0.75m/min；结晶器冷却控制在2350L/min；二冷比水量控制在0.25l/kg_钢。

上述技术发明稳定运用后，铸坯质量得到良好控制，铸坯疏松低倍检测结果为：铸坯疏松度0.5～1.0级，疏松区域面积比例25.4％，铸坯金属原位分析致密度检测，中心区域为0.81。

上述实施例说明采用本发明技术生产的φ350mm断面30CrMo圆管坯铸坯质量得到了有效控制，特别是铸坯中心疏松缺陷的控制，酸洗低倍评级全≤1.0级，中心疏松区域面积比例≤25.2％，疏松区域最大长度为142mm，对铸坯中心位置区域采用金属原位分析仪进行致密度检测，均控制在0.80以上。

Claims

1.30CrMo圆管坯钢铸坯的中心疏松控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的30CrMo圆管坯钢铸坯的中心疏松控制方法，其特征在于：所述步骤b中，全程吹氩搅拌的氩气流量让钢液微微波动。

3.如权利要求1所述的30CrMo圆管坯钢铸坯的中心疏松控制方法，其特征在于：所述步骤d中，提供结晶器出口坯壳厚度保障的结晶器冷却控制范围为2350～2550L/min。