CN107805682A - 管钢的炼制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种管钢的炼制方法，其中，所述炼制方法包括：1)将待炼钢水经氧气顶吹转炉进行吹炼；2)将步骤1)中吹炼后的钢水经钢包精炼炉精炼；3)将步骤2)中精炼后的钢水置于真空条件下进行循环脱气；4)将真空循环脱气后的钢水进行连铸保护浇注，制得管钢；其中，步骤2)中为置于微正压的条件下进行精炼；步骤2)中还包括加入渣料进行精炼，所述渣料至少包括铝粉、碳粉和碳化硅；步骤3)中真空条件下的真空度为不大于100Pa，且循环脱气时间不小于10min。通过上述操作方式炼制后的12Cr1MoVG管钢，氮的含量在40‑50ppm，其它气体的含量水平也得到控制，提高了产品质量，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及控制12Cr1MoVG高压锅炉管钢炼制中N含量的方法，具体地，涉及管钢的炼制方法。
背景技术
12Cr1MoVG属于合金结构钢(GB/T3077-1999)，此类钢多轧(锻)制成圆、方、扁型材和无缝钢管，用于制作机械产品中较重要和尺寸较大的零、部件以及高压管道、容器等，被广泛用于高压气瓶、高压锅炉、石油裂化、汽车半轴套、液压管件等用管。
高压锅炉管钢，对气体含量有严格要求。即O≤40ppm(ppm为百万分之一)，N≤60ppm，H≤2ppm。Fe4N的析出导致钢的时效性和蓝脆，降低钢的韧性和塑性；氮与钢中钛、铝等元素形成带棱角而性脆的夹杂物，不利于钢的冷热变形加工；当钢中残留氮较高，也会导致钢宏观组织疏松甚至形成气泡；钢中氮还会降低钢的焊接性能、电导率、导磁率等；钢中氮含量偏高也会使铸坯开裂。而一般方法无法达到较高的对氮含量的控制。
因此，提供一种能有效降低钢中氮含量，特别是对高级别钢种中的氮的含量的控制的管钢的炼制方法是本发明亟需解决的问题。
发明内容
针对上述现有技术，本发明的目的在于克服现有技术中一般方法无法达到较高的对氮含量的控制的问题，从而提供一种能有效降低钢中氮含量，特别是对高级别钢种中的氮的含量的控制的管钢的炼制方法。
为了实现上述目的，本发明提供了一种管钢的炼制方法，其中，所述炼制方法包括：
1)将待炼钢水经氧气顶吹转炉进行吹炼；
2)将步骤1)中吹炼后的钢水经钢包精炼炉精炼；
3)将步骤2)中精炼后的钢水置于真空条件下进行循环脱气；
4)将真空循环脱气后的钢水进行连铸保护浇注，制得管钢；其中，
步骤2)中为置于微正压的条件下进行精炼；
步骤2)中还包括加入渣料进行精炼，所述渣料至少包括铝粉、碳粉和碳化硅；
步骤3)中真空条件下的真空度为不大于100Pa，且循环脱气时间不小于10min。
优选地，步骤1)中，所述待炼钢水中的C的含量为0.09-0.13重量％，Si的含量为0.17-0.35重量％，Mn的含量为0.40-0.68重量％，Cr的含量为0.95-1.10重量％，Mo的含量为0.25-0.35重量％，V的含量为0.16-0.30重量％，P的含量为不大于0.020重量％，S的含量为不大于0.010重量％，Al的含量为不大于0.020重量％，Pb、Sn、As、Sb和Bi的含量之和为不大于0.035重量％，Cu和Ni的含量之和为不大于0.20重量％。
优选地，步骤1)中，吹炼过程采用高拉补吹方式进行吹炼，且吹炼后的钢水中C的含量不大于0.05重量％，P的含量不大于0.008重量％。
优选地，步骤1)中还包括加入钼铁进行吹炼，相对于1t的待炼钢水，所述钼铁的用量为4.5-5.2kg；
步骤1)中，吹炼后还包括加入生石灰、轴承钢精炼渣、化渣剂进行渣洗，加入硅锰合金、低碳铬铁、硅铁合金进行合金化操作。
优选地，相对于1t的待炼钢水，所述生石灰的用量为4.2-5.0kg，轴承钢精炼渣的用量为0.8-1kg，化渣剂的用量为0.83-1.0kg，硅锰合金的用量为3.3-4.95kg，硅铁合金的用量为1.0-1.8kg，低碳铬铁的用量为16.6-17.6kg。优选地，经步骤1)吹炼后的钢水中的C的含量为不大于0.08重量％，Si的含量为0.15-0.20重量％，Mn的含量为0.45-0.55重量％，Cr的含量为0.90-1.00重量％，Mo的含量为0.23-0.26重量％，P的含量为不大于0.012重量％。
优选地，步骤2)中，在加入渣料进行精炼后，还包括加入钒铁进行精炼，且相对于1t的步骤2)中的钢水，所述钒铁的用量为3.6-4.1kg；
步骤2)中精炼温度不低于1540℃。
优选地，步骤2)中的含有渣料进行精炼的时间不小于15min；
优选地，精炼后的钢水中的FeO和MnO的含量之和小于1.0重量％。
优选地，步骤3)中，循环脱气过程中还包括加入脱氧剂进行脱氧，且脱氧剂的加入采用先加入弱脱氧剂，再加入强脱氧剂的方式进行；
优选地，所述脱氧剂选自铝锭，并且还包括在加入脱氧剂后进行炉后补喂铝线操作，且相对于1t步骤3)中的所述钢水，所述铝锭的用量为0.33-0.5kg，铝线的用量为0.29-0.43kg。
优选地，步骤4)中，连铸保护浇注过程中还包括采用吹氩保护；
优选地，还包括对真空循环脱气后的钢水进行Ca处理，且Ca处理过程为处于软吹条件下，且软吹时间不小于15min。
通过上述技术方案，本发明先将待炼钢水进行吹炼，再将上述吹炼后的钢水在微正压的条件下进行精炼，同时，在精炼过程中加入包括铝粉、碳粉和碳化硅的渣料进行精炼，进一步地，将上述精炼后的钢水置于真空度为不大于100Pa的条件下循环脱气至少10min，而后将钢水进行连铸保护浇注，制得管钢，采用了此炼制方法，有效控制了12Cr1MoVG钢中的N含量在40-50ppm，保证了产品质量。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供了一种管钢的炼制方法，其中，所述炼制方法包括：
1)将待炼钢水经氧气顶吹转炉进行吹炼；
2)将步骤1)中吹炼后的钢水经钢包精炼炉精炼；
3)将步骤2)中精炼后的钢水置于真空条件下进行循环脱气；
4)将真空循环脱气后的钢水进行连铸保护浇注，制得管钢；其中，
步骤2)中为置于微正压的条件下进行精炼；
步骤2)中还包括加入渣料进行精炼，所述渣料至少包括铝粉、碳粉和碳化硅；
步骤3)中真空条件下的真空度为不大于100Pa，且循环脱气时间不小于10min。
本发明先将待炼钢水进行吹炼，再将上述吹炼后的钢水在微正压的条件下进行精炼，同时，在精炼过程中加入包括铝粉、碳粉和碳化硅的渣料进行精炼，进一步地，将上述精炼后的钢水置于真空度为不大于100Pa的条件下循环脱气至少10min，而后将钢水进行连铸保护浇注，制得钢管，采用了此炼制方法，有效控制了12Cr1MoVG钢中的N含量在40-50ppm，保证了产品质量。当然，这里保持微正压的方式可以按照本领域常规方式进行操作，例如，可以使用微正压装置保持其处于微正压的条件。这里的微正压可以按照本领域所公知的理解方式进行理解，在此不多作赘述。
为了进一步提高制得的管钢的品质，在本发明的一种优选的实施方式中，步骤1)中，所述待炼钢水中的C的含量为0.09-0.13重量％，Si的含量为0.17-0.35重量％，Mn的含量为0.40-0.68重量％，Cr的含量为0.95-1.10重量％，Mo的含量为0.25-0.35重量％，V的含量为0.16-0.30重量％，P的含量为不大于0.020重量％，S的含量为不大于0.010重量％，Al的含量为不大于0.020重量％，Pb、Sn、As、Sb和Bi的含量之和为不大于0.035重量％，Cu和Ni的含量之和为不大于0.20重量％。
在本发明的另一优选的实施方式中，步骤1)中，吹炼过程可以采用高拉补吹方式进行吹炼，且吹炼后的钢水中C的含量不大于0.05重量％，P的含量不大于0.008重量％。当然，这里的高拉补吹的方式为本领域技术人员所能够理解的方式进行操作，在此不多作赘述。
在本发明的一种更为优选的实施方式中，步骤1)中还可以包括加入钼铁进行吹炼，相对于1t的待炼钢水，所述钼铁的用量为4.5-5.2kg；同样地，另一优选的实施方式中，步骤1)中，吹炼后还可以包括加入生石灰、轴承钢精炼渣、化渣剂进行渣洗，加入硅锰合金、低碳铬铁、硅铁合金进行合金化操作。
这里的生石灰、硅锰合金、低铬铸铁和硅铁合金等原料的用量可以根据实际需要进行调节，例如，在本发明的一种更为优选的实施方式中，相对于1t的钢水，所述生石灰的用量为4.2-5.0kg，轴承钢精炼渣的用量为0.8-1kg，化渣剂的用量为0.83-1.0kg，硅锰合金的用量为3.3-4.95kg，硅铁合金的用量为1.0-1.8kg，低碳铬铁的用量为16.6-17.6kg。当然，这里的低铬铸铁也可以为本领域所能常规理解的类型，例如，可以为铬含量小于5重量％，在此不多作赘述。
在本发明的一种更为优选的实施方式中，经步骤1)吹炼后的钢水中的C的含量为不大于0.08重量％，Si的含量为0.15-0.20重量％，Mn的含量为0.45-0.55重量％，Cr的含量为0.90-1.00重量％，Mo的含量为0.23-0.26重量％，P的含量为不大于0.012重量％。
一种更为优选的实施方式中，步骤2)中，在加入渣料进行精炼后，还可以包括加入钒铁进行精炼，且相对于1t的步骤2)中的钢水，所述钒铁的用量为3.6-4.1kg；进一步地，步骤2)中精炼温度不低于1540℃。
进一步地，保持步骤2)中的微正压的操作可以选择在钢包精炼炉加热时关闭小炉门的同时，采取使用微正压装置等方式保持其微正压。更进一步地，在步骤2)的精炼过程中，还可以通过优化钢包精炼炉加热送电曲线来进一步地提高精炼效果，这里的优化操作的原则可以为，精炼初期采用短电弧大功率，快速熔化渣料；在渣料熔化后，适当拉长电弧，增大输入功率快速升温，减少送电和加热次数，埋弧送电，减少异常长时间加热造成电极裸露区大量吸氮的问题。进一步地，精炼过程中需要合理控制底吹气量，精炼过程中不开大气翻腾，进一步防止了大量吸氮的问题。这里的底吹气量的控制可以根据实际情况进行调整，在此不多作赘述。
进一步优选的实施方式中，步骤2)中的含有渣料进行精炼的时间不小于15min；更为优选的实施方式中，精炼后的钢水中的FeO和MnO的含量之和小于1.0重量％。
在本发明的另一优选的实施方式中，步骤3)中，循环脱气过程中还可以包括加入脱氧剂进行脱氧，且脱氧剂的加入采用先加入弱脱氧剂，再加入强脱氧剂的方式进行；进一步优选的实施方式中，所述脱氧剂可以选自铝锭，并且还包括在加入脱氧剂后进行炉后补喂铝线操作，且相对于1t步骤3)中的所述钢水，所述铝锭的用量为0.33-0.5kg，铝线的用量为0.29-0.43kg。铝锭和铝线的加料顺序如上所述，即采用先加入铝锭脱氧，再炉后补喂铝线的顺序进行。
进一步优选的实施方式中，步骤4)中，连铸保护浇注过程中还可以包括采用吹氩保护。这里的吹氩保护是其中一种保护浇铸的方式，进一步地，还可以将大包(即炼钢用的大包)长水口竖直对中并且在此基础上进行吹氩保护，同时，加入中包覆盖剂防止钢水裸露，浇钢过程中包要求保证恒液面浇铸。其他保护方式在此也可以使用，不多作赘述。
更为优选的实施方式中，还可以包括对真空循环脱气后的钢水进行Ca处理，且Ca处理过程为处于软吹条件下，且软吹时间不小于15min。当然，这里调整底吹流量至软吹状态后，还需要对其进行喂线操作，在喂线之后继续软吹至少15min，进一步提高了其制得的管钢的性能。
这里的原料选用12Cr1MoVG钢，通过上述操作方式炼制后的管钢，经检测，其中氮的含量在40-50ppm，且其它气体的含量水平也得到了有效控制，显著提高了产品质量，为类似品种钢气体含量的生产和控制提供了技术支持，具有广阔的应用前景。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种管钢的炼制方法，其特征在于，所述炼制方法包括：
1)将待炼钢水经氧气顶吹转炉进行吹炼；
2)将步骤1)中吹炼后的钢水经钢包精炼炉精炼；
3)将步骤2)中精炼后的钢水置于真空条件下进行循环脱气；
4)将真空循环脱气后的钢水进行连铸保护浇注，制得管钢；其中，
步骤2)中为置于微正压的条件下进行精炼；
步骤2)中还包括加入渣料进行精炼，所述渣料至少包括铝粉、碳粉和碳化硅；
步骤3)中真空条件下的真空度为不大于100Pa，且循环脱气时间不小于10min。
2.根据权利要求1所述的炼制方法，其中，步骤1)中，所述待炼钢水中的C的含量为0.09-0.13重量％，Si的含量为0.17-0.35重量％，Mn的含量为0.40-0.68重量％，Cr的含量为0.95-1.10重量％，Mo的含量为0.25-0.35重量％，V的含量为0.16-0.30重量％，P的含量为不大于0.020重量％，S的含量为不大于0.010重量％，Al的含量为不大于0.020重量％，Pb、Sn、As、Sb和Bi的含量之和为不大于0.035重量％，Cu和Ni的含量之和为不大于0.20重量％。
3.根据权利要求1或2所述的炼制方法，其中，步骤1)中，吹炼过程采用高拉补吹方式进行吹炼，且吹炼后的钢水中C的含量不大于0.05重量％，P的含量不大于0.008重量％。
4.根据权利要求1或2所述的炼制方法，其中，步骤1)中还包括加入钼铁进行吹炼，相对于1t的待炼钢水，所述钼铁的用量为4.5-5.2kg；
步骤1)中，吹炼后还包括加入生石灰、轴承钢精炼渣、化渣剂进行渣洗，加入硅锰合金、低碳铬铁、硅铁合金进行合金化操作。
5.根据权利要求4所述的炼制方法，其中，相对于1t的待炼钢水，所述生石灰的用量为4.2-5.0kg，轴承钢精炼渣的用量为0.8-1kg，化渣剂的用量为0.83-1.0kg，硅锰合金的用量为3.3-4.95kg，硅铁合金的用量为1.0-1.8kg，低碳铬铁的用量为16.6-17.6kg。
6.根据权利要求4或5所述的炼制方法，其中，经步骤1)吹炼后的钢水中的C的含量为不大于0.08重量％，Si的含量为0.15-0.20重量％，Mn的含量为0.45-0.55重量％，Cr的含量为0.90-1.00重量％，Mo的含量为0.23-0.26重量％，P的含量为不大于0.012重量％。
7.根据权利要求1或2所述的炼制方法，其中，步骤2)中，在加入渣料进行精炼后，还包括加入钒铁进行精炼，且相对于1t的步骤2)中的钢水，所述钒铁的用量为3.6-4.1kg；
步骤2)中精炼温度不低于1540℃。
8.根据权利要求1或2所述的炼制方法，其中，步骤2)中的含有渣料进行精炼的时间不小于15min；
优选地，精炼后的钢水中的FeO和MnO的含量之和小于1.0重量％。
9.根据权利要求1或2所述的炼制方法，其中，步骤3)中，循环脱气过程中还包括加入脱氧剂进行脱氧，且脱氧剂的加入采用先加入弱脱氧剂，再加入强脱氧剂的方式进行；
优选地，所述脱氧剂选自铝锭，并且还包括在加入脱氧剂后进行炉后补喂铝线操作，且相对于1t步骤3)中的所述钢水，所述铝锭的用量为0.33-0.5kg，铝线的用量为0.29-0.43kg。
10.根据权利要求1或2所述的炼制方法，其中，步骤4)中，连铸保护浇注过程中还包括采用吹氩保护；
优选地，还包括对真空循环脱气后的钢水进行Ca处理，且Ca处理过程为处于软吹条件下，且软吹时间不小于15min。
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