CN108796347B - 一种大厚度q345r(r-hic)钢的冶炼方法 - Google Patents

一种大厚度q345r(r-hic)钢的冶炼方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大厚度Q345R(R‑HIC)钢的冶炼方法，所述方法包括EAF炉初炼、LF炉精炼和VD炉真空处理工序。EAF炉初炼合理控制出钢成分；LF炉精炼通过弱脱氧、强脱氧、造强还原渣，实现脱氧、脱硫、去夹杂物；VD炉真空处理，经过适当的钙处理，弱搅拌处理，夹杂物充分上浮去除。本发明方法操作简便，利用较低的成本就能达到较好的脱氧、脱硫、去夹杂物效果。本发明生产的Q345R(R‑HIC)钢P≤0.008%、S≤0.0010%、Ca/S≥1.2，夹杂物少，成品钢厚度为100～180mm，钢板探伤合格率≥99.5%，具有良好的HIC和SSCC性能。

Description

一种大厚度Q345R(R-HIC)钢的冶炼方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种大厚度Q345R(R-HIC)钢的冶炼方法。
背景技术
Q345R(R-HIC)钢是压力容器板，它具有良好的综合力学性能和HIC（抗氢诱导裂纹）、SSCC（硫化物应力腐蚀开裂）性能，广泛用于制造石油、化工、气体分离和贮运等的容器或其他类似设备，如各种塔式容器、热交换器、贮罐和罐车等。钢中的P、S凝固时偏析严重，对钢的HIC和SSCC性能影响很大，要求P、S尽可能低，对P、S的要求是P≤0.008%，S≤0.002%。
钢中的S通常与Mn形成MnS，MnS与钢基体的膨胀系数不同，引起的间隙易容纳氢，成为氢的陷阱，增加氢致裂纹的敏感性，通常通过Ca处理控制MnS的形态和组成。钢中加入Ca，与MnS反应生成球形或团状CaS或（Ca、Mn）S，避免了枝晶状MnS的形成，大幅降低了钢的裂纹敏感性。Ca的熔点低(838℃)，沸点也低(1450℃)，加入钢液后会很快气化，并在钢液表面与氧激烈反应，容易造成钢水二次氧化。喂钙量少，钙硫比Ca/S＜1.2，达不到MnS球形化的目的；而钙喂入量大会造成二次氧化严重，夹杂物增多，造成钢板探伤不合格。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种大厚度Q345R(R-HIC)钢的冶炼方法，该方法EAF炉初炼工序合理控制出钢成分，LF炉精炼工序通过弱脱氧、强脱氧、造强还原渣，实现脱氧、脱硫、去夹杂物，VD炉真空处理，经过适当的钙处理，弱搅拌处理，温度适合吊包浇注成钢锭，生产的Q345R(R-HIC)钢P、S含量低，夹杂物少，具有良好的HIC和SSCC性能。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种大厚度Q345R(R-HIC)钢的冶炼方法，所述方法包括EAF炉初炼、LF炉精炼和VD炉真空处理工序；所述LF炉精炼工序，精炼强脱氧之前不使用含Si的物质脱氧，使钢水在强搅拌脱硫阶段碱度达到4～7。
本发明所述EAF炉初炼工序，出钢钢水P≤0.005%、0.04%≤C≤0.12%，钢水出钢时向钢包加入石灰1.0～2.0kg/t钢，不加其它物料。
本发明所述LF炉精炼工序，所述LF炉精炼工序，根据钢水成分首先使用弱脱氧剂碳粉0.2～1.0kg/t钢脱氧，之后送电加入渣料石灰3～6kg/t钢、萤石0.5～1.5kg/t钢造渣，同时使用弱脱氧剂电石10～15kg/t钢脱氧，经过10～20min炉渣变成黄色；然后喂入强脱氧剂铝线1.2～1.8kg/t钢，继续加入渣料至石灰15～20kg/t钢，根据炉渣流动性萤石用量为1.5～4.0kg/t钢，确保炉渣有较好的流动性，并且碱度达到4～7；使用电石或铝粒保持炉渣为白渣FeO+MnO2≤1%，同时调整C：0.15～0.17%，Si：0.18～0.25%、Mn：1.18～1.25%。
本发明所述LF炉精炼工序，弱脱氧剂碳粉用量是根据钢水成分将目标碳达到0.13%的差额部分（若C为0.05%，则C用量为：钢水*（0.14%-0.05%），即0.9kg/t），部分碳溶解进入钢中合金化，部分与炉渣或钢中的氧反应。
本发明所述LF炉精炼工序，前期使用弱脱氧剂碳粉，碳粉与钢水中的氧反应，生成CO气体，很容易直接从钢水排除，电石的主要成分是Ca和C，与钢水反应生成CaO和CO气体，CaO也容易从钢中上浮进入炉渣，弱脱氧阶段对钢水几乎没有污染。这样可以大幅减少强脱氧剂铝的使用量，从而减少了钢中难去除的AL2O3夹杂物。
本发明所述LF炉精炼工序，温度达到1610～1640℃，氩气流量600～1000NL/min强搅拌3～5min脱硫，若S＞0.0012%，则继续加入渣料石灰、萤石，并用铝粒或铝粉脱氧，保持炉渣白色，并继续强搅拌；当S≤0.0012%，氩气流量调整为80～150NL/min，保持白渣时间≥25min，温度达到1640～1660℃，精炼结束，倒出渣量总质量的30～50%，然后进入VD真空处理工序。
本发明所述VD真空处理工序，真空度≤66.7Pa，处理时间≥20min；VD真空处理过程，钢水与炉渣搅拌强度大，钢水中的S含量进一步降低，可以达到S≤0.0010%的水平；温度达到1560～1565℃时喂入钙线50～80g/t钢，喂线速度2.5～3.5m/min，氩气流量20～50NL/min弱搅拌10～15min，确保钢水不裸露；当温度达到模铸浇注吊包过热度35～40℃吊包浇注。
本发明所述方法生产的Q345R(R-HIC)钢成品：P≤0.008%、S≤0.0010%、Ca/S≥1.2。
本发明所述方法生产的Q345R(R-HIC)钢成品厚度为100～180mm。
本发明所述方法生产的钢板探伤合格率≥99.5%。
本发明所述方法生产的钢板抗氢诱导裂纹（HIC）性能：CLR≥10%，CSR≥3%，CTR≥1.5%；SSCC性能试验标准GB/T4157-2006，A溶液A法，无EC（环境开裂）裂纹。
本发明Q345R(R-HIC)钢产品及检测方法标准参考：GB713《锅炉和压力容器用钢板》；探伤标准参考：NB/T47013.3-2015《承压设备无损检测》；硫化物应力腐蚀开裂（SSCC）标准参考：GB/T4157-2017《金属在硫化氢环境中抗硫化物应力开裂和应力腐蚀开裂的实验室试验方法》，抗氢诱导裂纹（HIC）标准参考：GB8650-2015《管线钢和压力容器钢抗氢致开裂评定方法》。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明进入LF精炼工序的钢水不过氧化或轻微过氧化，减少了脱氧剂的用量。2、本发明先使用成本较低且几乎不污染钢水的弱脱氧剂碳粉和电石脱氧，减少了强脱氧剂铝的使用量，减少了钢中难去除的夹杂物Al2O3，降低生产成本的同时提高了钢水的纯净度。3、本发明LF精炼工序未使用Si脱氧，炉渣的碱度高，脱硫能力强，在LF精炼工序可以将钢水中的S含量降到0.0012%以下，不仅可以减少为了达到一定Ca/S所需要的Ca用量，而且直接提高了HIC和SSCC性能，同时通过合理的喂钙方式，提高Ca的收得率，进一步减少钙处理Ca的用量，减轻了喂钙时钢水二次氧化造成的探伤不合格。4、本发明生产的Q345R(R-HIC)钢P≤0.008%、S≤0.0010%、Ca/S≥1.2，夹杂物少，钢品厚度为100～180mm，钢板探伤合格率≥99.5%；抗氢诱导裂纹（HIC）性能：CLR≥10%，CSR≥3%，CTR≥1.5%；SSCC性能试验标准GB/T4157-2006，A溶液A法，无EC（环境开裂）裂纹。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
本实施例大厚度Q345R(R-HIC)钢的冶炼方法包括EAF炉初炼、LF炉精炼和VD炉真空处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）EAF炉初炼工序：计划出钢100t，出钢钢水P：0.005%、C：0.05%，钢水出钢时向钢包加入石灰1.5kg/t钢，不加其它物料；
（2）LF炉精炼工序：首先使用弱脱氧剂碳粉0.8kg/t钢脱氧，之后送电加入渣料石灰6kg/t钢、萤石1.5kg/t钢造渣，同时使用弱脱氧剂电石15kg/t钢脱氧，经过15min炉渣变成黄色；然后喂入强脱氧剂铝线1.2kg/t钢，继续加入渣料至石灰20kg/t钢，根据炉渣流动性萤石用量为3.0kg/t钢，确保炉渣有较好的流动性，并且碱度达到4；使用电石保持炉渣为白渣FeO+MnO2：1%，同时调整C：0.15%，Si：0.25%、Mn：1.18%；
温度达到1610℃，氩气流量1000NL/min强搅拌3min脱硫，S：0.0022%，继续加入渣料石灰、萤石，并用铝粉脱氧，保持炉渣白色，继续强搅拌2min；S：0.0010%，调整氩气流量为80NL/min，保持白渣时间35min，温度达到1640℃，精炼结束，倒出渣量总质量的50%，然后进入VD真空处理工序；
（3）VD真空处理工序：真空度≤66.7Pa，处理时间20min；温度达到1560℃时喂入钙线60g/t钢，喂线速度3.1m/min，氩气流量40NL/min弱搅拌15min，确保钢水不裸露；温度达到模铸浇注吊包过热度38℃时吊包浇注。
本实施例大厚度Q345R(R-HIC)钢成品：P：0.007%、S：0.0008%、Ca/S：1.4；成品钢厚度为100mm，探伤合格率100%；抗氢诱导裂纹（HIC）性能：CLR：11%，CSR：4%，CTR：2.0%；SSCC性能试验标准GB/T4157-2006，A溶液A法，无EC（环境开裂）裂纹。
实施例2
本实施例大厚度Q345R(R-HIC)钢的冶炼方法包括EAF炉初炼、LF炉精炼和VD炉真空处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）EAF炉初炼工序：计划出钢100t，出钢钢水P：0.005%、C：0.04%，钢水出钢时向钢包加入石灰1.5kg/t钢，不加其它物料；
（2）LF炉精炼工序：首先使用弱脱氧剂碳粉1.0kg/t钢脱氧，之后送电加入渣料石灰3kg/t钢、萤石0.5kg/t钢造渣，同时使用弱脱氧剂电石10kg/t钢脱氧，经过18min炉渣变成黄色；然后喂入强脱氧剂铝线1.5kg/t钢，继续加入渣料至石灰15kg/t钢，根据炉渣流动性萤石用量为2.0kg/t钢，确保炉渣有较好的流动性，并且碱度达到7；使用铝粒保持炉渣为白渣FeO+MnO2：0.8%，同时调整C：0.17%，Si：0.18%、Mn：1.18%；
温度达到1640℃，氩气流量600NL/min强搅拌5min脱硫，S：0.0009%，调整氩气流量为100NL/min，保持白渣时间25min，温度达到1650℃，精炼结束，倒出渣量总质量的45%，然后进入VD真空处理工序；
（3）VD真空处理工序：真空度≤66.7Pa，处理时间20min；温度达到1565℃时喂入钙线70g/t钢，喂线速度3.5m/min，氩气流量20NL/min弱搅拌10min，确保钢水不裸露；温度达到模铸浇注吊包过热度35℃时吊包浇注。
本实施例大厚度Q345R(R-HIC)钢成品：P：0.006%、S：0.0007%、Ca/S：1.8；成品钢厚度为180mm，探伤合格率99.5%；抗氢诱导裂纹（HIC）性能：CLR：12%，CSR：3.5%，CTR：1.8%；SSCC性能试验标准GB/T4157-2006，A溶液A法，无EC（环境开裂）裂纹。
实施例3
本实施例大厚度Q345R(R-HIC)钢的冶炼方法包括EAF炉初炼、LF炉精炼和VD炉真空处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）EAF炉初炼工序：计划出钢90t，出钢钢水P：0.003%、C：0.06%，钢水出钢时向钢包加入石灰1.0kg/t钢，不加其它物料；
（2）LF炉精炼工序：首先使用弱脱氧剂碳粉0.47kg/t钢脱氧，之后送电加入渣料石灰3kg/t钢、萤石0.5kg/t钢造渣，同时使用弱脱氧剂电石11kg/t钢脱氧，经过20min炉渣变成黄色；然后喂入强脱氧剂铝线1.5kg/t钢，继续加入渣料至石灰16kg/t钢，根据炉渣流动性萤石用量为2.0kg/t钢，确保炉渣有较好的流动性，并且碱度达到5；使用电石保持炉渣为白渣FeO+MnO2：0.7%，同时调整C：0.16%，Si：0.20%、Mn：1.20%；
温度达到1620℃，氩气流800NL/min强搅拌4min脱硫，S：0.0012%，调整氩气流量为150NL/min，保持白渣时间25min，温度达到1660℃，精炼结束，倒出渣量总质量的30%，然后进入VD真空处理工序；
（3）VD真空处理工序：真空度≤66.7Pa，处理时间20min；温度达到1562℃时喂入钙线60g/t钢，喂线速度3.0m/min，氩气流量30NL/min弱搅拌12min，确保钢水不裸露；温度达到模铸浇注吊包过热度37℃时吊包浇注。
本实施例大厚度Q345R(R-HIC)钢成品：P：0.005%、S：0.0010%、Ca/S：2.2；成品钢厚度为130mm，探伤合格率99.7%；抗氢诱导裂纹（HIC）性能：CLR：11.5%，CSR：3.5%，CTR：2.5%；SSCC性能试验标准GB/T4157-2006，A溶液A法，无EC（环境开裂）裂纹。
实施例4
本实施例大厚度Q345R(R-HIC)钢的冶炼方法包括EAF炉初炼、LF炉精炼和VD炉真空处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）EAF炉初炼工序：计划出钢100t，出钢钢水P：0.004%、C：0.12%，钢水出钢时向钢包加入石灰1.2kg/t钢，不加其它物料；
（2）LF炉精炼工序：首先使用弱脱氧剂碳粉0.2kg/t钢脱氧，之后送电加入渣料石灰3.5kg/t钢、萤石1.0kg/t钢造渣，同时使用弱脱氧剂电石12kg/t钢脱氧，经过15min炉渣变成黄色；然后喂入强脱氧剂铝线1.8kg/t钢，继续加入渣料至石灰18kg/t钢，根据炉渣流动性萤石用量为1.5kg/t钢，确保炉渣有较好的流动性，并且碱度达到5；使用铝粒保持炉渣为白渣FeO+MnO2：0.7%，同时调整C：0.15%，Si：0.21%、Mn：1.23%；
温度达到1630℃，氩气流量800NL/min强搅拌3min脱硫，S：0.0011%，调整氩气流量为120NL/min，保持白渣时间30min，温度达到1655℃，精炼结束，倒出渣量总质量的35%，然后进入VD真空处理工序；
（3）VD真空处理工序：真空度≤66.7Pa，处理时间20min；温度达到1564℃时喂入钙线80g/t钢，喂线速度2.5m/min，氩气流量20NL/min弱搅拌13min，确保钢水不裸露；当温度达到模铸浇注吊包过热度40℃时吊包浇注。
本实施例大厚度Q345R(R-HIC)钢成品：P：0.006%、S：0.0007%、Ca/S：1.7；成品钢厚度为160mm，探伤合格率99.6%；抗氢诱导裂纹（HIC）性能：CLR：10.8%，CSR：3.2%，CTR：2.5%；SSCC性能试验标准GB/T4157-2006，A溶液A法，无EC（环境开裂）裂纹。
实施例5
本实施例大厚度Q345R(R-HIC)钢的冶炼方法包括EAF炉初炼、LF炉精炼和VD炉真空处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）EAF炉初炼工序：计划出钢100t，出钢钢水P：0.003%、C：0.07%，钢水出钢时向钢包加入石灰2.0kg/t钢，不加其它物料；
（2）LF炉精炼工序：首先使用弱脱氧剂碳粉0.6kg/t钢脱氧，之后送电加入渣料石灰4kg/t钢、萤石0.8kg/t钢造渣，同时使用弱脱氧剂电石13kg/t钢脱氧，经过10min炉渣变成黄色；然后喂入强脱氧剂铝线1.5kg/t钢，继续加入渣料至石灰18kg/t钢，根据炉渣流动性萤石用量为4.0kg/t钢，确保炉渣有较好的流动性，并且碱度达到6；使用电石保持炉渣为白渣FeO+MnO2：0.5%，同时调整C：0.16%，Si：0.23%、Mn：1.25%；
温度达到1625℃，氩气流量700NL/min强搅拌5min脱硫，S：0.0010%，调整氩气流量为140NL/min，保持白渣时间30min，温度达到1645℃，精炼结束，倒出渣量总质量的45%，然后进入VD真空处理工序；
（3）VD真空处理工序：真空度≤66.7Pa，处理时间25min；温度达到1561℃时喂入钙线50g/t钢，喂线速度3.0m/min，氩气流量50NL/min弱搅拌13min，确保钢水不裸露；当温度达到模铸浇注吊包过热度36℃吊包浇注。
本实施例大厚度Q345R(R-HIC)钢成品：P：0.008%、S：0.0006%、Ca/S：1.2；成品钢厚度为150mm，探伤合格率99.8%；抗氢诱导裂纹（HIC）性能：CLR：11%，CSR：4%，CTR：2.2%；SSCC性能试验标准GB/T4157-2006，A溶液A法，无EC（环境开裂）裂纹。
由以上实施例可知，EAF炉初炼、LF炉精炼和VD炉真空处理工序中P、S质量百分含量均符合要求，大厚度Q345R(R-HIC)钢成品：P≤0.008%，S≤0.0010%，Ca/S≥1.2，轧制的钢板探伤合格率≥99.5%；抗氢诱导裂纹（HIC）性能：CLR≥10%，CSR≥3%，CTR≥1.5%；SSCC性能试验标准GB/T4157-2006，A溶液A法，无EC（环境开裂）裂纹。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种大厚度Q345R(R-HIC)钢的冶炼方法，其特征在于，所述方法包括EAF炉初炼、LF炉精炼和VD炉真空处理工序；所述LF炉精炼工序，精炼强脱氧之前不使用含Si的物质脱氧，使钢水在强搅拌脱硫阶段碱度为6或7，温度达到1610～1640℃，氩气流量600～1000NL/min强搅拌3～5min脱硫，若S＞0.0012%，则继续加入渣料石灰、萤石，并用铝粒或铝粉脱氧，保持炉渣白色，并继续强搅拌；当S≤0.0012%，氩气流量调整为80～150NL/min，保持白渣时间≥25min，温度达到1640～1660℃，精炼结束，倒出渣量总质量的30～50%，然后进入VD真空处理工序；所述VD真空处理工序，真空度≤66.7Pa，处理时间≥20min；温度达到1560～1565℃时喂入钙线50～80g/t钢，喂线速度2.5～3.5m/min，氩气流量20～50NL/min弱搅拌10～15min，确保钢水不裸露；当温度达到模铸浇注吊包过热度35～40℃时吊包浇注；所述Q345R(R-HIC)钢成品：P≤0.008%、S≤0.0010%、Ca/S≥1.2。
2.根据权利要求1所述的一种大厚度Q345R(R-HIC)钢的冶炼方法，其特征在于，所述EAF炉初炼工序，出钢钢水P≤0.005%、0.04%≤C≤0.12%，钢水出钢时向钢包加入石灰1.0～2.0kg/t钢。
3.根据权利要求1所述的一种大厚度Q345R(R-HIC)钢的冶炼方法，其特征在于，所述LF炉精炼工序，根据钢水成分首先使用弱脱氧剂碳粉0.2～1.0kg/t钢脱氧，之后送电加入渣料石灰3～6kg/t钢、萤石0.5～1.5kg/t钢造渣，同时使用弱脱氧剂电石10～15kg/t钢脱氧，经过10～20min炉渣变成黄色；然后喂入强脱氧剂铝线1.2～1.8kg/t钢，继续加入渣料至石灰15～20kg/t钢，根据炉渣流动性萤石用量为1.5～4.0kg/t钢，确保炉渣有较好的流动性，并且碱度为6或7；使用电石或铝粒保持炉渣为白渣FeO+MnO2≤1%，同时调整C：0.15～0.17%，Si：0.18～0.25%、Mn：1.18～1.25%。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种大厚度Q345R(R-HIC)钢的冶炼方法，其特征在于，所述EAF炉初炼工序，进入钢包钢水不过氧化或轻微过氧化，钢水中的含氧量≤500ppm。
5.根据权利要求4所述的一种大厚度Q345R(R-HIC)钢的冶炼方法，其特征在于，所述方法生产的钢板成品厚度为100～180mm。
6.根据权利要求5所述的一种大厚度Q345R(R-HIC)钢的冶炼方法，其特征在于，所述法生产的钢板探伤合格率≥99.5%。
7.根据权利要求5所述的一种大厚度Q345R(R-HIC)钢的冶炼方法，其特征在于，所述方法生产的钢板抗氢诱导裂纹HIC性能：CLR≥10%，CSR≥3%，CTR≥1.5%；SSCC性能试验标准GB/T4157-2006，A溶液A法，无EC环境开裂裂纹。
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