CN106574321B - 生产低合金钢锭的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于生产低合金钢锭的方法,包括下列步骤:a)使用真空电弧再熔化方法熔化所有或部分电极,该电极在熔化之前包括铁和碳,在炉缸中收集电极的熔化部分,由此在炉缸内形成熔化;以及b)通过熔化和冷却剂之间的热交换凝固熔化,所进行的热交换能够在步骤b)期间建立不高于45μm/s的平均凝固速度和能够获得低合金钢的钢锭。

Description

生产低合金钢锭的方法
背景技术
本发明涉及制造低合金钢锭的方法,并且涉及通过这种方法可以获得的钢部件。
当制造经受高水平交替应力的高度完整性的机械部件时,使用覆盖所有结果的最小值曲线设计它们可以是必要的,该最小值曲线表征期望的特性,包括疲劳强度特性。不幸地,最小值设计曲线不仅取决于平均值,也取决于结果的离散。这对于在航空学中使用的部件特别地正确,航空学通常要考虑统计分析。因此,减少结果的离散可以提高最小值设计曲线,以及由此改善部件的性能,例如,通过使它们在重量方面更轻,具有更长的使用寿命或者增加它们可以被暴露于的应力。减少结果的离散有利地可以获得竞争性技术差异和所用材料方面的经济上节约。
低循环疲劳应力期间的使用寿命可以首先取决于在导致微裂纹的金属材料中存在的颗粒之一上在起始时刻所消耗的能量,以及其次取决于裂纹的传播。
因为缺少调节,一些颗粒可以受到过早的破裂,减少起始能量,并且由此与基质本身比较减少了使用寿命。颗粒的性质、其形状、其个体尺寸,其空间分布以及其与其它颗粒聚集的趋势所有都可以对减少这种起始能量具有直接影响。裂痕类型中的离散可以导致起始能量减少中广泛的离散,并且可以由此甚至进一步相应地降低覆盖最小值点的曲线(通过减小平均值和增加标准偏差)。
这特别地可以应用于钢,并且更特别地用于再熔化的低合金钢。已知通过在排空的电弧炉中(使用真空电弧再熔方法)再熔化金属制造钢种。这种步骤通过这种再熔之前,滤出金属中已经存在的一些颗粒,用于改善杂质净度。
对于低合金钢,无论是分离的、聚集的或者对齐的硫化物和/或氧化物类型的杂质颗粒的存在,都可以对低循环疲劳使用寿命具有影响。目前进行的再熔化之前的操作寻求最小化这种颗粒存在的可能性。
然而,存在外生的颗粒和由于差的溶解度所引起的在冷却期间再形成的颗粒两种。
此外,可以期望实施最稳定的可能再熔化方法,以导致大量氧化物和硫化物以规律的方式漂浮在液体表面,从熔炉中炉缸的中心朝向边缘。然而,每个再熔化熔炉都具有一定数量的离散,因此导致这些裂痕尺寸的离散,并且由此导致所获得产品的使用寿命不一致。
存在能够获得具有改善使用寿命的低合金钢部件的需要。
存在能够获得在机械特性方面具有更小不一致的低合金钢部件的需要。
存在获得制造低合金钢的方法的需要,该方法可以减小再熔化熔炉的不稳定性的影响。
也存在具有制造由低合金钢制成的部件的新方法的需要。
发明内容
为此,在第一方面,本发明提供了一种制造低合金钢锭的方法,该方法包括下列步骤:
a)通过真空电弧再熔化方法熔化所有或部分电极,该电极在熔化之前包括铁和碳,在炉缸中收集电极的熔化部分,由此在炉缸内形成熔体池;以及
b)通过熔体池和冷却流体之间的热交换凝固熔体池,所应用的热交换用于在步骤b)期间施加小于或等于45微米/秒(μm/s)的平均凝固速度和用于获得低合金钢的钢锭。
术语“低合金钢”应该理解为意指其中没有重量含量大于5.00%的合金元素存在的钢。换而言之,在低合金钢种,除了铁以外的每种化学元素以小于或等于5.00%的重量含量存在。
在本发明的含义中,术语“熔体池”意指熔化电极后所获得的液体部分以及位于液体部分和所得到钢锭之间的浆糊部分。
术语“步骤b)期间的平均凝固速度”用于意指步骤b)期间凝固前面所行进的距离除以步骤b)的持续时间的比率。凝固前面对应于所得到的钢锭和熔体池的浆糊区域之间的边界。凝固前面行进的距离等于随着熔体池底部(即,最接近炉缸底部和位于接触凝固前面的熔体池的点)行进,沿着炉缸的纵向轴线测量的距离。步骤b)的持续时间是凝固熔体池期间的持续时间。
本发明有利地可以获得低合金钢锭,其具有减小尺寸和对齐的杂质。
本发明有利地可以获得低合金钢锭,其具有比现有技术方法所制造的钢锭更小的制造期间所获得的杂质群中的离散。
本发明方法所获得的钢锭有利地具有相对于已知方法所制造的钢锭被改善的机械特性和使用寿命。
在本发明中,对熔体池中存在的所有或一些杂质,施加足够低的熔体池的凝固速度,以比凝固前面更快地“升高”熔体池的表面。因此,在本发明中,选择平均凝固速度,以小于熔体池中存在的一些或所有杂质的漂浮速度(即,它们升高到熔体池的表面的速度)。结果,本发明有利地能够使得杂质大量漂浮在溶体池表面,并且防止它们变得被捕获在所得到的钢锭内。
因此,可以通过使用纳维-斯托克斯(Navier-Stokes)方程式描述熔体池内漂浮或倾析的杂质的机理。例如,通过下列方程式给出杂质漂浮速度vf:
vf=K.r2.Δ(ρ) (1)
其中K是描述由于重力引起的加速常数和在给定温度的动力粘度的物理常数,r是杂质的半径,并且Δ(ρ)是杂质密度和熔体池密度之间的差值。
方程式(1)表示与它们半径平方成比例,小杂质比大杂质花费更长时间升高到表面。而且,方程式(1)表示密度差值的增加增加了漂浮速度。
可以使用下面方程式估计对应于杂质升高到熔体池的表面所必需时间的杂质漂浮所需的时间tfloat
tfloat=ΔD/vf (2)
其中ΔD是当沿着炉缸的纵向轴线,在杂质的起始位置和杂质位于熔体池表面的位置之间所测量的从炉缸底部的距离增加。
因为在步骤b)期间控制凝固速度的方式,熔体池中存在的所有或一些杂质的漂浮时间小于步骤b)的持续时间。
在实施方式中,步骤b)期间所施加的平均凝固速度可以有利地小于溶体池中存在的所有或一些非金属杂质的漂浮速度。
步骤b)期间所施加的平均凝固速度可以有利地小于溶体池中存在的以及适于在熔体池中而不是在所得到钢锭中结晶的杂质的漂浮速度。特别地,步骤b)期间所施加的平均凝固速度可以有利地小于熔体池中存在的氧化铝Al2O3的漂浮速度和/或小于分子式[(Al2O3)x(CaO)y]的石灰氧化铝的漂浮速度。
对于相似密度的氧化铝或石灰氧化铝杂质,漂浮速度以及由此漂浮时间可以是相似的。对于2微米(μm)的杂质半径,漂浮的持续时间例如可以小于60分钟(min)。
因此,例如,步骤b)的持续时间可以大于或等于60min,例如100min。
在实施方式中,步骤b)之后,本发明的方法也可以包括用于均匀化所得到钢锭中存在的合金元素的均匀化步骤c)。例如,步骤c)可以包括使所得到的钢锭在低于其熔化温度经受热处理。
只要这个步骤能够使合金元素从具有更高合金元素含量的区域朝向具有更低合金元素含量的区域扩散,这种步骤就是有利的。
在实施方式中,在步骤c)之后,本发明的方法也包括成形步骤d),其中热成形钢锭。步骤d)可以用于从钢锭获得例如,条或片形式的半成品产品。
步骤b)期间所施加的平均凝固速度可以优选地小于或等于40μm/s,优选地小于35μm/s,优选地小于30μm/s,并且更特别地优选地小于25μm/s。
在步骤b)期间施加这种平均凝固速度是特别有利的。特别地,在真空电弧再熔化方法中,再熔化熔炉可以存在不稳定性,该不稳定性可以导致大量杂质被发回到熔体池的底部。这种不稳定性的存在可以导致这些杂质升高到熔体池表面和保持在那里所需要时间长度的增加。在这种平均凝固速度的操作可以有利地进一步增加用于凝固熔体池所需时间和用于杂质升高到表面所需时间之间差异。因此,由于凝固更慢,有利地降低了再熔化熔炉的不稳定性的负面影响,由此给可能已经被发回到熔体池底部的任何杂质留出了升高到表面的足够时间。
因此,熔体池中存在的所有或一些杂质的漂浮时间可以有利地小于或等于步骤b)持续时间的三分之二或实际上一半。
例如,熔化之前电极的直径可以位于650毫米(mm)到1200mm的范围。
术语“电极直径”应该理解为垂直于电极的纵向轴线所测量的电极的最大尺寸。
优选地,在熔化之前,电极可以是圆柱形状。
圆柱形电极的使用有利地可以在熔化后获得熔体池内杂质的升高移动,该移动升高基本上沿着炉缸的纵向轴线发生。这有利地用于进一步限制凝固后变得在所得到的钢锭中被捕获的杂质的量,因为杂质更直接地升高到熔体池的表面。
本发明不限于在熔化之前使用圆柱形状的电极。特别地,在变化形式中,在熔化前,电极可以是锥体或长方体的形状。
例如,在实施方式中,熔体池的直径可以位于650mm到1200mm的范围。熔体池的直径也可以位于700mm到950mm的范围。熔体池的直径也可以位于650mm到950mm的范围。熔体池的直径也可以位于700mm到1200mm的范围。
除非相反的说明,熔体池的直径对应于垂直于炉缸的纵向轴线所测量的其最大尺寸。例如,对于圆柱形状的炉缸,垂直于圆柱体的高度测量熔体池的直径。不考虑炉缸侧壁的厚度,测量熔体池的直径。
优选地,步骤b)期间施加的平均凝固速度可以大于或等于9μm/s,并且更优选地大于或等于14μm/s。
这种数值用于凝固速度是特别有利的,因为它们在步骤b)期间可以获得特别少的凝固显微偏析。这可以有利地进一步改善所得到的钢锭的机械特性,诸如其韧度或者其静态机械特性各向同性的程度。
而且,钢锭中包括的显微偏析的数量越多,均匀化步骤c)的潜在持续时间越长。
因此,使用这种凝固速度值也有利地用于获得该方法的更好工业效率,例如,通过避免有长于200小时(h)的均匀化持续时间的需要,并且实际上可能地避免有长于100h均匀化持续时间的任何需要。
因此,这种凝固速度的使用有利地用于降低该方法的花费以及改善其生产率。
本领域技术人员的常识足以适合所进行的冷却,以获得步骤b)期间期望的凝固速度。
例如,冷却流体可以是冷却液体。在实施方式中,可能在步骤b)期间使用冷却液体和冷却气体的组合,以进行热交换。在这种情况下,冷却气体可以选自:氦、氩和氮。
例如,冷却液体可以选自:水、聚合物流体和熔融钠。水用作冷却流体可以可能地包含添加剂,诸如水软化剂或抗菌剂。
例如,在步骤b)的所有或部分期间,冷却流体可以相对于炉缸移动。例如,在所有或部分步骤b)期间,用于进行热交换的的冷却流体的循环速度可以大于或等于1000L/分钟(L/min),优选地位于2000L/分钟到6000L/分钟的范围。
例如,在热交换开始之前,冷却流体可以在小于或等于80℃的温度。
例如,炉缸可以包括,并且特别地可以由热传导的金属组成。例如,炉缸可以包括,并且特别地可以由铜或黄铜组成。
在实施方式中,熔化之前,碳可以存在于电极中,重量含量位于0.09%到1.00%的范围。
在实施方式中,电极在熔化之前也可以包含重量含量位于0.10%到5.50%范围的铬。
在实施方式中,电极在熔化之前也可以包含重量含量小于或等于5.00%,例如,位于0.05%到5.00%范围的钼。
这些元素以这种重量含量的使用有利地使所得到钢锭具有满意的机械特性。
在实施方式中,在熔化之前,电极可以包含铁以及:
·重量含量位于0.09%到1.00%范围的碳;
·重量含量小于或等于6.00%,例如,位于0.010%到6.00%范围的锰;
·重量含量小于或等于5.50%,例如,位于0.010%到5.50%范围的镍;
·重量含量小于或等于3.00%,例如,位于0.010%到3.00%范围的硅;
·重量含量位于0.10%到5.50%范围的铬;
·重量含量小于或等于5.00%,例如,位于0.05%到5.00%范围的钼;
·重量含量小于或等于5.00%,例如,位于0.005%到5.00%范围的钒;以及
·可选地,一种或多种其它合金元素,其它合金元素一起以重量含量小于或等于3.00%,例如,位于0.010%到3.00%的范围存在。
在实施方式中,在熔化之前,电极可以具有下列组分:
·重量含量位于0.09%到1.00%范围的碳;
·重量含量小于或等于6.00%,例如,位于0.010%到6.00%范围的锰;
·重量含量小于或等于5.50%,例如,位于0.010%到5.50%范围的镍;
·重量含量小于或等于3.00%,例如,位于0.010%到3.00%范围的硅;
·重量含量位于0.10%到5.50%范围的铬;
·重量含量小于或等于5.00%,例如,位于0.05%到5.00%范围的钼;
·重量含量小于或等于5.00%,例如,位于0.005%到5.00%范围的钒;以及
·可选地,一种或多种其它合金元素,其它合金元素一起以重量含量小于或等于3.00%,例如,位于0.010%到3.00%的范围存在;以及
·平衡是铁直到100.00%。
本发明也提供了一种由包含铁和碳的低合金钢制造的部件,该部件沿着纵向轴线延伸,该部件是这样的以致于当使用ASTM E 45-10标准的D方法估计时,获得用于沿着纵向轴线分析的下面结果:
·包含严重性水平等于0.5的类型D杂质的领域数量小于5;
·没有获得包含严重性水平等于1的类型D杂质的领域;和
·没有获得包含严重性水平等于0.5的类型B杂质的领域。
除非相反说明,计算“薄”杂质和“重”杂质。
本发明的这种部件相对于现有技术部件有利地具有改善的疲劳强度。此外,当分析大量这些部件时,发现在使用寿命方面获得的结果离散小于通过已知方法产生的部件样品具有的离散。
通过进行如上所述的方法可以获得部件。部件可以包含非金属杂质。部件可以对应于在上述步骤b)结束或者可能地在上述步骤c)结束获得的钢锭。部件也可以对应于如进行上述步骤d)后获得的半成品产品。
在实施方式中,当使用ASTM E 45-10标准的D方法估计部件时,当求和沿着部件的纵向轴线和沿着垂直于纵向轴线的两条轴线获得的三次测量结果时,可以获得下列结果:
·包含严重性水平等于0.5的类型D杂质的领域总数小于或等于15,优选地小于或等于10。
在实施方式中,碳可以通过重量含量位于0.09%到1.00%的范围存在。
在实施方式中,部件也可以包含重量含量位于0.05%到5.00%范围的铬。
在实施方式中,部件也可以包含重量含量小于或等于5.00%,例如在0.05%到5.00%范围的钼。
在实施方式中,部件可以包含铁以及:
·重量含量位于0.09%到1.00%范围的碳;
·重量含量小于或等于5.00%,例如,位于0.005%到5.00%范围的锰;
·重量含量小于或等于5.00%,例如,位于0.010%到5.00%范围的镍;
·重量含量小于或等于3.00%,例如,位于0.010%到3.00%范围的硅;
·重量含量位于0.05%到5.00%范围的铬;
·重量含量小于或等于5.00%,例如,位于0.05%到5.00%范围的钼;
·重量含量小于或等于5.00%,例如,位于0.005%到5.00%范围的钒;以及
·可选地,一种或多种其它合金元素,其它合金元素一起以重量含量小于或等于3.00%,例如,位于0.010%到3.00%的范围存。
在实施方式中,部件可以具有下列组分:
·重量含量位于0.09%到1.00%范围的碳;
·重量含量小于或等于5.00%,例如,位于0.005%到5.00%范围的锰;
·重量含量小于或等于5.00%,例如,位于0.010%到5.00%范围的镍;
·重量含量小于或等于3.00%,例如,位于0.010%到3.00%范围的硅;
·重量含量位于0.05%到5.00%范围的铬;
·重量含量小于或等于5.00%,例如,位于0.05%到5.00%范围的钼;
·重量含量小于或等于5.00%,例如,位于0.005%到5.00%范围的钒;
·可选地,一种或多种其它合金元素,其它合金元素一起以重量含量小于或等于3.00%,例如,位于0.010%到3.00%的范围存在;以及
·平衡是铁直到100.00%。
例如,本发明的部件可以具有下面给出的表1中所详述比例的各种合金元素。
表1
%C %Mn %Ni %Si %Cr %Mo %V
部件1 0.13 0.2 3.4 0.2 4.1 4.3 1.2
部件2 0.15 0.5 3.2 0.3 1.0 0.3 <0.1
部件3 0.20 0.5 3.2 0.3 1.0 0.3 <0.1
部件4 0.32 0.7 <0.4 0.3 3.3 2.0 0.3
部件5 0.35 0.5 3.9 0.3 1.8 0.4 <0.1
部件6 0.40 <0.5 1.8 <0.5 0.8 0.3 <0.1
部件7 0.40 0.5 <0.4 0.2 3.2 1.0 0.2
部件8 0.40 0.3 <0.4 0.9 5.0 1.3 0.5
部件9 0.41 0.8 1.8 1.7 0.8 0.4 0.08
部件10 0.81 0.2 <0.4 0.2 4.1 4.3 1.0
有利地,部件可以是圆柱形状。在变化形式中并且例如,部件可以是锥体或长方体的形状。
在然而另一方面,本发明提供了低合金钢部件,其包含铁和碳,并且适于通过进行上述方法获得。
例如,这种部件存在与上述部件相同的重量含量,可以具有相同组分。
附图说明
从下面参考附图作为非限制实施例给出的本发明的特定实施方式的详细描述可以显现本发明的其它特征和优点,其中:
图1和2是表示本发明方法实施的示意性和部分视图。
具体实施方式
如图1中所示,将要被熔化的电极1存在于炉缸10所限定的内体积中。
可以通过任何常规的方法之前已经准备了电极1,诸如在空气中准备或者通过感应在真空中准备。如所示,在被熔化之前,电极1可以是圆柱形状。如上所述,如果在熔化之前,所用电极具有一些其它形状,这将不会超出本发明的范围。
例如,炉缸10由铜制成。炉缸10沿着纵向轴线X延伸。发电机G在炉缸10和电极1之间施加电势差。如所示,发电机G的第一终端可以连接电极1,并且发电机G的第二终端可以连接炉缸10的底部11,如所示。由发电机G在炉缸10和电极1之间所施加的电势差用于在存在真空的间隙2中产生电弧3。这些电弧3用于熔化电极1和进行步骤a)。
电极1的熔化部分收集在炉缸10中,由此形成熔体池20。熔体池20具有位于电极1旁边的液体部分21和位于液体部分21和钢锭30之间的浆糊部分22。通过冷却电极的熔化部分获得钢锭30。凝固前面34位于所得到的钢锭30和熔体池20之间,并且在步骤b)期间,它朝向熔体池20的自由表面传播。水在炉缸10周围流动,以连续地冷却炉缸10,并且也冷却熔体池20以确保它凝固。
此外,如图1中所示,冷却通道13存在于炉缸10的底壁14的侧壁12内。冷却流体可以在冷却通道13内流动,以同样地有助于凝固熔体池20。
如所示,在步骤b)期间,钢锭30存在于熔体池20和炉缸10的底部11之间以及熔体池20和炉缸10的侧壁12之间。此外,钢锭30的至少一部分周边表面31不需要接触炉缸10的侧壁12,从其分隔有间隙33。在一些情况下,可以喷射气体(例如He、Ar、N2)到该间隙33中,以改善冷却。
在步骤b)结束时,所得到的钢锭30可以是圆柱形状。
图2是表示本发明方法的一些细节的简要表示。在熔化之前,电极1包括杂质40。这些杂质40可以是非金属杂质。如所示,在熔化期间,电弧3的能量熔化电极1的端部1a。产生熔化电极的小滴5,由炉缸10收集该小滴。如上所示,用水冷却炉缸10。熔体池20具有等于炉缸10内侧直径的直径d。
如所示,遍布步骤b)所有或部分,熔体池20可以是半球形状。例如,当所用的炉缸10是圆柱形状时,可以获得这种形状。熔体池20可以具有其它形状,例如,半准卵形形状。例如,当使用长方体形状的炉缸时,可以获得这种形状。
在步骤b)期间,熔体池20的自由表面25和电极1之间的距离e有利地保持恒定。通过控制电压(V)或者通过控制与小滴5的下落速率相关的脉冲可以控制该距离e。在所示的实施例中,在步骤b)期间,电极1沿着炉缸10的纵向轴线X移动,以保持距离e恒定。
在电极1的熔化期间,小滴5下落,并且由炉缸10收集它们。小滴5可以包含最初存在于电极1中的杂质40。一旦杂质40已经被带到熔体池20,它可以被夹带朝向熔体池20的底部26(即,最接近炉缸的底部11以及接触凝固前面34的熔体池20的点)。
从热的观点看,熔体池20具有大于其周边部分的温度的轴向温度部分。这导致了自然对流,对应于浮力涉及从熔体池20的底部26行进到熔体池20的自由表面25,然后朝向熔体池20的边缘27行进。在图2中用箭头28a和28b表示这种对流。
在再熔化期间,由于浮力机理的结果,密度低于熔体池20密度的固态或液态杂质40将趋向于以一定速度升高到表面25,如上所述。
由聚集的杂质40所组成的聚集体41存在于熔体池20的自由表面25上。这些聚集体41被夹带朝向钢锭30的周边,因为它们变得被冻结。
在图2中,可以看到凝固前面34从炉缸10的底部11朝向熔体池的自由表面25传播。凝固前面34在步骤b)期间沿着炉缸10的纵向轴线X传播如箭头35所示。如所示,凝固前面34可以遍布所有或部分步骤b)保留其形状。控制凝固前面34升高的平均速度,以小于所有或一些杂质40升高到表面的速度,如上所解释的。图2中示意出了由熔体池20的底部26所占据的特定位置P1和P2。沿着炉缸10的纵向轴线X测量熔体池的底部26所行进的距离d1
实施例
实施例1
通过真空电弧再熔化方法熔化具有下列化学组分的电极:C 0.42%-Mn 0.82%-Ni 1.80%-Si 1.70%-Cr 0.80%-Mo 0.40%-V 0.08%和平衡Fe(百分比是重量百分比)。
熔化之前,电极直径是920mm。
真空电弧再熔化期间应用的条件如下:
·应用的电压:25伏(V);
·应用的电流:9千安(KA);和
·脉冲:每分钟产生的熔化电极的250个电路-切断小滴。
这些条件能够获得等于9.5千克/分钟(kg/min)的熔化电极的下落速率。
在975mm直径的炉缸中收集熔化电极的小滴,并且它们在由铜制成的炉缸内形成熔体池。
此后,通过在熔体池和水之间交换热以及在20毫巴(mbar)具有He的连续喷入来凝固熔体池,水在入口,在38℃的恒温控制的温度,以3000L/min的速率流动。
所得到的热交换能够使步骤b)期间施加24μm/s的平均凝固速度。
凝固后,获得具有下列化学组分的低合金钢锭:C 0.41%-Mn 0.80%-Ni 1.80%-Si 1.70%-Cr 0.80%-Mo 0.40%-V 0.08%,以及平衡是Fe(百分比是重量百分比)。
下面给出在沿着纵向轴线的领域的数量方面,使用ASTM E 45-10标准的方法D在杂质净度方面所获得的结果:
严重性水平 尺寸 A B C D
0.5 0 0 0 3
0.5 0 0 0 1
1 0 0 0 0
1 0 0 0 0
1.5 0 0 0 0
1.5 0 0 0 0
在所有三个方向上包含类型D杂质的领域的总和是7。
实施例2(比较)
通过真空电弧再熔化方法熔化具有下列化学组分的电极:C 0.42%-Mn 0.83%-Ni 1.81%-Si 1.72%-Cr 0.85%-Mo 0.38%-V 0.09%和平衡Fe(百分比是重量百分比)。
熔化之前,电极直径是550mm。
真空电弧再熔化期间应用的条件如下:
·应用的电压:25V;
·应用的电流:11KA;和
·脉冲:每分钟产生的熔化电极的330个电路-切断小滴。
这些条件能够获得等于12kg/min±0.6kg/min的熔化电极的下落速率。
在600mm直径的炉缸中收集熔化电极的小滴,并且它们在由铜制成的炉缸内形成熔体池。
此后,通过在熔体池和水之间交换热以及没有喷入气体来凝固熔体池,水在入口,在38℃的恒温控制的温度,以1500L/min的速率流动。
所得到的热交换能够使步骤b)期间施加49μm/s的平均凝固速度。
凝固后,获得具有下列化学组分的低合金钢锭:C 0.41%-Mn 0.81%-Ni 1.82%-Si 1.73%-Cr 0.85%-Mo 0.38%-V 0.09%,以及平衡是Fe(百分比是重量百分比)。
下面给出在沿着纵向轴线的领域的数量方面,使用ASTM E 45-10标准的方法D在杂质净度方面所获得的结果:
严重性水平 尺寸 A B C D
0.5 0 5 0 28
0.5 0 1 0 15
1 0 1 0 2
1 0 0 0 0
1.5 0 0 0 0
1.5 0 0 0 0
在所有三个方向上包含类型B或类型D杂质的领域的总和是87。这种钢锭的机械特性显著地低于本发明钢锭的机械特性。
术语“包含/包括”应该被理解为“包含/包括至少一个(种)”。
术语“…到…的范围”应该理解为包括极限值。

Claims (15)

1.一种制造低合金钢锭(30)的方法,该方法包括下列步骤:
a)通过真空电弧再熔化方法熔化所有或部分电极(1),该电极(1)在熔化之前包括铁和碳,在炉缸(10)中收集电极的熔化部分,由此在炉缸(10)内形成熔体池(20);以及
b)通过熔体池(20)和冷却流体之间的热交换凝固熔体池(20),所应用的热交换用于在步骤b)期间施加小于或等于45μm/s的平均凝固速度和用于获得低合金钢的钢锭(30)。
2.根据权利要求1所述的方法,其中在熔化之前,碳以位于0.09%到1.00%范围的重量含量存在于电极(1)中。
3.根据权利要求1所述的方法,其中电极(1)在熔化之前也包含位于0.10%到5.50%范围的重量含量的铬。
4.根据权利要求1所述的方法,其中电极(1)在熔化之前也包含小于或等于5.00%重量含量的钼。
5.根据权利要求1所述的方法,其中电极(1)在熔化之前包含铁以及:
·重量含量位于0.09%到1.00%范围的碳;
·重量含量小于或等于6.00%的锰;
·重量含量小于或等于5.50%的镍;
·重量含量小于或等于3.00%的硅;
·重量含量位于0.10%到5.50%范围的铬;
·重量含量小于或等于5.00%的钼;以及
·重量含量小于或等于5.00%的钒。
6.根据权利要求1所述的方法,其中熔体池(20)的直径(d)位于650mm到1200mm的范围。
7.根据权利要求1所述的方法,其中在熔化之前,电极(1)是圆柱形状。
8.根据权利要求1所述的方法,其中步骤b)期间所施加的熔体池(20)的平均凝固速度小于或等于40μm/s。
9.根据权利要求1所述的方法,其中步骤b)期间所施加的平均凝固速度大于或等于9μm/s。
10.一种由包含铁和碳的低合金钢制造的部件,该部件沿着纵向轴线延伸,该部件是这样的以致于当使用ASTM E 45-10标准的D方法估计时,沿着纵向轴线获得用于分析的下面结果:
·包含严重性水平等于0.5的类型D杂质的领域数量小于5;
·没有获得包含严重性水平等于1的类型D杂质的领域;和
·没有获得包含严重性水平等于0.5的类型B杂质的领域。
11.根据权利要求10所述的部件,其中当使用ASTM E 45-10标准的D方法估计部件时,当求和沿着部件的纵向轴线和沿着垂直于纵向轴线的两条轴线获得的三次测量结果时,可以获得下列结果:
·包含严重性水平等于0.5的类型D杂质的领域总数小于或等于15。
12.根据权利要求10所述的部件,其中碳以位于0.09%到1.00%范围的重量含量存在。
13.根据权利要求10所述的部件,其中它也包含位于0.05%到5.00%范围的重量含量的铬。
14.根据权利要求10所述的部件,其中它还包含重量含量小于或等于5.00%的钼。
15.根据权利要求10所述的部件,其中它包含铁以及
·重量含量位于0.09%到1.00%范围的碳;
·重量含量小于或等于5.00%的锰;
·重量含量小于或等于5.00%的镍;
·重量含量小于或等于3.00%的硅;
·重量含量位于0.05%到5.00%范围的铬;
·重量含量小于或等于5.00%的钼;以及
·重量含量小于或等于5.00%的钒。
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