CN108950362A - 降低X12CrMoWVNbN10-1-1中硅的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及降低钢材中Si含量的领域，具体涉及降低X12CrMoWVNbN10‑1‑1中Si的方法。相较于现有技术，本发明可以提高了返回料的用量，并采用氧化铁屑作为还原剂，降低生产成本，采用五元电渣重熔降低了Si的含量，本发明将X12CrMoWVNbN10‑1‑1中Si含量的水平降低至了0.02％～0.04％。本发明通过优化X12CrMoWVNbN10‑1‑1的纯净度，还提高了其力学性能，本发明制备的X12CrMoWVNbN10‑1‑1叶片钢抗压强度可达968‑980MPa；屈服强度可达768‑787MPa；伸长率可达31‑35％；断面收缩率可达72％～74％。

Description

降低X12CrMoWVNbN10-1-1中硅的方法
技术领域
本发明涉及降低钢材中Si含量的领域，具体涉及降低X12CrMoWVNbN10-1-1中硅的方法。
背景技术
X12CrMoWVNbN10-1-1是一种常用汽轮机的叶片钢；随着汽轮机制造技术的发展，用于汽轮机叶片的超超临界发电机组叶片的材料也需要面对更为严苛的环境，更加优异的性能；但只有纯净度高的汽轮机叶片钢才能获得优异的力学性能。
现有技术研究发现通过降低Si的含量可以有效优化叶片钢的品质；然而想要使叶片钢达到低硅的效果一般通过优化原料或优化工艺的方式进行，选择纯净度更高的原料意味着制备成本更加高昂，利益薄弱难以持续；为了控制成本，业界通常采用类返回钢作为原料进行制备，并通过电渣重熔的方式控制返回料中过高的Si；但由于技术限制，在制备X12CrMoWVNbN10-1-1叶片钢时，返回料的最高用量一般占总原料的30wt％～40wt％；并且降低Si的效果也不太理想，一般将Si的含量能够控制在≤0.1wt％；但随着汽轮机向超临界、超超临界机组发展，其蒸汽温度与工作压力都在快速上升，因此目前亟待提供一种成本低廉且Si含量低，纯净度高、性能优异的X12CrMoWVNbN10-1-1叶片钢。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种成本低廉且Si含量低，纯净度高、性能优异的X12CrMoWVNbN10-1-1叶片钢。本发明采用了70wt％～80wt％的类似钢返回料，在控制了成本的前提下，进一步将返回料中Si的含量进一步降低到了0.02wt％～0.04wt％；并且取得了优异的力学性能及高温持久性能。
本发明公开了一种显著降低X12CrMoWVNbN10-1-1中Si含量的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)使用70wt～80wt％的类似本钢返回料及20wt％～30wt％的原料熔化；在熔化完成前一定时间，加入0.001～0.005wt％的氧化铁屑；
(2)对步骤(1)所得熔液在一定温度下精炼一定时间；浇筑成自耗电极；
(3)对步骤(2)所得自耗电极进行电渣重熔；所述电渣重熔采用CaF2、MnO、Al2O3、B2O3、SiO2五元渣系，并加入2.5～3.5wt％的Al、Ti粉混合物；
所述五元渣系的重量份数比：CaF2∶MnO∶Al2O3∶B2O3∶SiO2＝40-45∶2.5-3.5∶22-28∶5-8∶5-7。
本发明所提供的生产方法通过提高类似本钢的用量至70wt～80wt％及在熔化过程中加入0.001～0.005wt％的氧化铁屑降低制备成本，并通过控制电渣的组分比例为CaF2∶MnO∶Al2O3∶B2O3∶SiO2＝40-45∶2.5-3.5∶22-28∶5-8∶5-7的方式，进行电渣重熔保证了Si的含量降低至0.02wt％～0.04wt％，取得了优异的技术效果；但发明人多年研究发现，如果如对比例1-3所示对其中参数进行改变则难将会大幅度降低脱Si的效果。
作为优选的实施方式，所述类似本钢返回料中Si的含量为0.17～0.2wt％，选用Si含量高的类似本钢返回料以更好地验证本发明的脱Si水平。
作为优选的实施方式，所述步骤(3)电渣重熔过程中中渣料炉保持41～44°/min的旋转度，在此旋转幅度内可以保证电渣更加充分地与电极反应，进而取得更为优异的技术效果。
作为优选的实施方式，步骤(1)中所述氧化铁屑中FeO≥60％；余量为Fe2O3；氧化铁屑是常见的钢材生产肥料，作为脱Si原料在保证成本低廉同时还能进一步提高除Si效率。
作为优选的实施方式，步骤(2)中精炼的温度为：1560～1580℃，在此精炼温度内，效果最优。
作为优选的实施方式，步骤(2)中精炼的时间为：30-40min；在此精炼温度内，效果最优。
作为优选的实施方式，步骤(3)中混合物由6∶7＝Al∶Ti的混合物组成，在此组分配比下，本发明能够取得更为优异的脱Si效果。
作为优选的实施方式，步骤(1)中熔化前一定时间为：熔化前5-10min。
有益效果
相较于现有技术，本发明可以提高了返回料的用量，并采用氧化铁屑作为还原剂，同时显著降低了Si的含量，相较于初始用料中Si的含量，本发明将其Si含量的降低到了0.02wt％～0.04wt％。
本发明通过优化X12CrMoWVNbN10-1-1的纯净度，还提高了其力学性能，本发明制备的X12CrMoWVNbN10-1-1叶片钢抗压强度可达968-980MPa；屈服强度可达768-787MPa；伸长率可达31-35％；断面收缩率可达72％～75％。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体描述，有必要指出的是，以下实施例仅仅用于对本发明进行解释和说明，并不用于限定本发明。本领域技术人员根据上述发明内容所做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1
(1)使用70wt％的％X12CrMoWVNbN10-1-1类似本钢返回料及30wt％的原料熔化；在熔化前5min，加入0.001wt％氧化铁屑；氧化铁屑中FeO为60wt％；Fe2O3为40wt％；所述类似本钢返回料中Si的含量为0.17wt％；
(2)对步骤(2)所得熔液在1560℃下精炼40min；浇筑成自耗电极；
(3)对步骤(3)所得自耗电极用重量份数比为：CaF2∶MnO∶Al2O3∶B2O3∶SiO2＝40∶2.5∶22∶5∶5的五元渣系进行电渣重熔；并在重熔过程中加入2.5wt％的Al、Ti粉混合物；其中Al:Ti＝6:7；保持渣料炉41°/min的旋转度。
实施例2
(1)使用75wt％的X12CrMoWVNbN10-1-1类似本钢返回料及20％的原料熔化；在熔化前10min，加入0.005wt％氧化铁屑；氧化铁屑中FeO为70wt％；Fe2O3为30wt％；所述类似本钢返回料中Si的含量为0.2wt％；
(3)对步骤(2)所得熔液在1580℃下精炼30min；浇筑成自耗电极；
(4)对步骤(3)所得自耗电极用重量份数比为：CaF2∶MnO∶Al2O3∶B2O3∶SiO2＝45∶3.5∶28∶8∶7的五元渣系进行电渣重熔；并在重熔过程中加入3.5wt％的Al、Ti粉混合物；其中Al:Ti＝6:7；保持渣料炉44°/min的旋转度。
实施例3
(1)使用80wt％的X12CrMoWVNbN10-1-1类似本钢返回料及20％的原料熔化；在原料熔化前8min加入0.003wt％氧化铁屑；氧化铁屑中FeO为80wt％；Fe2O3为20wt％；所述类似本钢返回料中Si的含量为0.18wt％；
(2)对步骤(1)所得熔液在1570℃下精炼35min；浇筑成自耗电极；
(3)对步骤(2)所得自耗电极用重量份数比为：CaF2∶MnO∶Al2O3∶B2O3∶SiO2＝43∶3∶26∶7∶6的五元渣系进行电渣重熔；并在重熔过程中加入3wt％的Al、Ti粉混合物；其中Al:Ti＝6:7；保持渣料炉43°/min的旋转度。
对比例1
采用与实施例1相同的生产方法，但将氧化铁屑的比例修改为0.008wt％，并将五元电渣体系修改为四元电渣体系，CaF2∶MgO∶Al2O3∶CaO＝50∶3∶22∶8。
对比例2
采用与实施例2相同的生产方法，但将五元电渣体系的比例修改为：CaF2∶MnO∶Al2O3∶B2O3∶SiO2＝46∶5∶30∶9∶3。
对比例3
采用与实施例3相同的生产方法，但将步骤(3)中Al、Ti粉混合物修改为Al、Mn；并将其加入的比例修改为1.5wt％。
以上实施例及对比例中原料的使用量为：25～30t；氧化铁屑的使用量为1.0～5.0Kg/t；渣料的使用量为：38～40kg/t。
实验例1
将实施例1-3及对比例1-3中原料Si含量及成品钢材的Si含量进行测量，所得结果见表1
表1原料与成品Si含量对比表
根据表1可知，本发明可以显著降低Si含量的水平，相较于对比例1～3，本发明将其Si含量的水平降低了66.7％～87.5％。
实验例2
将实施例1-3及对比例1-3制备成品进行力学性能测验，所得测验结果见表2
表2力学性能对照表
根据表2可知，本发明通过优化X12CrMoWVNbN10-1-1的纯净度，提高了其力学性能，本发明制备的X12CrMoWVNbN10-1-1叶片钢抗压强度可达968-980MPa；屈服强度可达768-787MPa；伸长率可达31-35％；断面收缩率可达72％～74％。

Claims (8)

1.一种显著降低X12CrMoWVNbN10-1-1中Si含量的方法，其特征在于，所述方法包括:
(1)使用70wt～80wt％的类似本钢返回料及20％～30％的原料熔化；在熔化完成前一定时间，加入0.001～0.005wt％的氧化铁屑；
(2)对步骤(1)所得熔液在一定温度下精炼一定时间；浇筑成自耗电极；
(3)对步骤(2)所得自耗电极进行电渣重熔；所述电渣重熔采用CaF2、MnO、Al2O3、B2O3、SiO2五元渣系，并加入2.5wt％～3.5wt％的Al、Ti粉混合物；
所述五元渣系的重量份数比：CaF2∶MnO∶Al2O3∶B2O3∶SiO2＝40-45∶2.5-3.5∶22-28∶5-8∶5-7。
2.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述类似本钢返回料中Si的含量为0.17～0.2wt％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中电渣重熔的中渣料炉保持41～44°/min的旋转度。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述氧化铁屑中FeO≥60％；余量为Fe2O3。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(2)中精炼的温度为：1560～1580℃。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(2)中精炼的时间为：30-40min。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(3)中混合物由6∶7＝Al∶Ti的混合物组成。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中熔化前一定时间为：熔化前5-10min。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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