CN109913755B - 一种包晶钢及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种包晶钢及其制备方法,所述包晶钢的化学成分质量百分比如下:C:0.13%~0.17%,Si:0.17%~0.35%,Mn:0.42%~0.68%,P≦0.015%,S:≦0.010%,Cr:0.90%~1.10%,Ni:≦0.20%,Mo:0.42%~0.55%,Alt:≦0.020%,Cu≦0.20%,As≦0.015%,Sn≦0.015%,Pb≦0.010%,Sb≦0.010%,Bi≦0.010%,H≤2.5×10‑4%,T.O≤20×10‑4%,余量为Fe及不可避免的杂质。本发明包晶钢具有机械性能稳定的特点,可满足加工及使用要求。
Description
技术领域
本发明涉及冶金技术领域,属于合金钢类,涉及一种包晶钢及其制备方法。
背景技术
包晶钢在冶金生产过程中,由于自身的物理特性,在冶金生产中容易在连铸过程中造成裂纹。根据钢的特点对成分进行优化避开包晶点,选用合适的连铸工艺避免铸坯裂纹的发生。使钢棒表面质量满足加工使用要求。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种包晶钢。本发明包晶钢具有机械性能稳定的特点,可满足加工及使用要求。
为达到上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种包晶钢,其化学成分质量百分比如下:
C:0.13%~0.17%,Si:0.17%~0.35%,Mn:0.42%~0.68%,P≦0.015%,S:≦0.010%,Cr:0.90%~1.10%,Ni:≦0.20%,Mo:0.42%~0.55%,Alt:≦0.020%,Cu≦0.20%,As≦0.015%,Sn≦0.015%,Pb≦0.010%,Sb≦0.010%,Bi≦0.010%,H≤2.5×10-4%,T.O≤20×10-4%,余量为Fe及不可避免的杂质。
优选地,所述包晶钢的化学成分质量百分比如下:
C:0.14%~0.17%,Si:0.18%~0.27%,Mn:0.43%~0.50%,P≦0.012%,S:≦0.008%,Cr:0.92%~1.00%,Ni:≦0.20%,Mo:0.43%~0.45%,Alt:≦0.020%,Cu≦0.20%,As≦0.015%,Sn≦0.015%,Pb≦0.010%,Sb≦0.010%,Bi≦0.010%,H≤2.5×10-4%,T.O≤20×10-4%,余量为Fe及不可避免的杂质。
本发明还提供了上述包晶钢的制备方法,所述制备方法包括步骤如下:
1)电炉冶炼:
铁水和废钢配料,铁水加入质量为配料量的60%以上;在配料过程中加入石灰40~45kg/t钢,白云石9~12kg/t钢,在熔化早期喷碳粉造泡沫渣,终点碳低于0.10%时,钢包合金化时按照成分下限配入合金调整,合成渣用量18±2kg/t钢,控制出钢时P≤0.010%,出钢温度1620~1660℃;
2)精炼炉冶炼:
控制炉渣碱度3.0±0.5,渣成分CaO 50%~55%、SiO2 5%~10%、Al2O3 10%~15%、(FeO+MnO≦1.0%),精炼过程保持白渣;在白渣下充分搅拌后,取一次样全分析,取一次样前,喂入铝线不超过0.5m/t钢,根据一次样分析结果,按内控要求调整C、Si、Mn、Cr、Mo、等成分含量;LF精炼炉出钢前,按1.0~2.5m/t钢喂入钙线,白渣保持时间大于20min;
3)VD炉真空精炼:
真空度小于67Pa保持时间≥15分钟,VD炉处理后软吹氩时间≥20分钟,VD炉软吹氩处理后控制上钢温度:连铸第一炉:1596~1616℃,第二炉起:1566~1596℃;
4)连铸:
中间包液面800±50mm,结晶器液面波动±2mm,中间包过热度按20~30℃目标控制,中包第一炉温度:1556~1566℃(热换炉次减5℃),正常炉次1536~1546℃。拉速控制260mm×300mm坯型按照0.50~0.60m/min;目标0.52±0.02m/min,铸坯进拉矫机温度≥920℃,入坑缓冷时间≥24小时,出坑温度≤250℃;
5)轧制:
预热段温度550~850℃,加热段温度1180~1240℃,均热段温度1180~1220℃;180mm×220mm冷坯加热时间≥2.5h,热坯加热时间≥1.5h,180mm×220mm开轧温度为1120~1200℃;260mm×300mm冷坯加热时间≥3.5h,热坯加热时间≥2.5h,开轧温度为1100~1180℃;Φ≥60mm的轧材保证终轧温度930~1030℃;Φ<60mm的轧材保证终轧温度950~1050℃。
优选地,步骤1)中,铁水和废钢配料,铁水加入质量为配料量的60%~80%以上;在配料过程中加入石灰40~45kg/t钢,白云石9~12kg/t钢,在熔化早期喷碳粉造泡沫渣,钢包合金化时按照成分下限配入合金调整,控制出钢时P≤0.012%,出钢温度1620~1660℃。
优选地,步骤2)中碳含量尽量控制范围为0.14~0.17Wt%;P、S、Mo、V、Cr元素按下限控制,Si、Mn元素按上限控制。
优选地,步骤3)中,严格控制结晶器锥度采取新结晶器铜管浇铸包晶钢,结晶器铜管通钢量超过4000吨,不再浇铸该钢种。
优化保护渣成分和性能,根据包晶钢所使用连铸保护渣熔化温度、熔化速度、粘度、析晶温度、凝固温度等性能分析和评估结果,优化保护渣成分和性能;推荐保护渣成分及性能见表1。
表1 保护渣理化性能
碱度 | 熔点/℃ | 析晶温度/℃ | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>/% | C固/% | F/% | R<sub>2</sub>O/% | 粘度/Pa·s |
1.2±0.1 | 1210±10 | 1000~1100 | 10.0±2.5 | 11.0~15.0 | 2.0±1.0 | 4.0±1.0 | 1.0±0.15 |
本发明中,拉速控制在0.5m/min,控制连铸坯冷却:优化一冷、二冷制度,矫直温度控制≥900℃;连铸坯冷却速度控制在≤1℃/s范围。
与现有技术相比,本发明的技术方案有下列优点:
1、通过合理的成分控制,及生产过程控制保证了材料的性能及表面质量的要求。
2、用该工艺生产的钢表面质量良好,减少了穿管过程中的扒皮量。
3、本发明钢中实现纯净度及组织均匀性的控制。保证了管坯的可靠性能。提高了穿管企业的生产效率,提高了管坯的使用性能,满足用户的使用要求。
4、采用该制造方法可生产规格Ф70~110mm的圆钢。
附图说明
图1为本发明所得包晶钢的金相组织图。
具体实施方式
本说明书中公开得任一特征,除非特别叙述,均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。除非特别叙述,每个特征只是一系列等效或者类似特征中的一个例子而已。所述仅仅是为了帮助理解本发明,不应该视为对本发明的具体限制。
实施例1
生产工艺流程为:配料→电弧炉冶炼→LF精炼炉精炼→VD真空精炼炉精炼→大方坯连铸→半连轧轧机轧制。
试验生产3炉次,分别编号1#、2#、3#。
(1)电弧炉冶炼
铁水和废钢配料,铁水加入质量为配料量的60%以上;在配料过程中加入石灰40~45kg/t钢,白云石9~12kg/t钢,终点碳低于0.10%时,钢包合金化时按照成分下限配入合金调整,合成渣用量18±2kg/t钢,控制出钢时P≤0.012%,出钢温度1620~1660℃;按炉次,主要控制工艺参数列于表2。
表2 电弧炉冶炼主要工艺参数
(2)LF精炼炉冶炼
钢包底吹氩气搅拌,采用SiC扩散脱氧。主要控制工艺参数和终渣主要成分分别列于表3和表4。
表3 LF精炼炉冶炼主要控制工艺参数
表4 LF精炼炉冶炼终渣主要成分(质量百分数,%)
(3)VD炉真空精炼
钢包入VD炉之前,扒除50%左右的炉渣;钢包至VD炉工位后,主要控制工艺参数列于表5。
表5 VD炉真空精炼主要控制工艺参数
(4)连铸
连铸机三机三流,铸坯规格260㎜×300㎜。连铸采用大包长水口氩封保护,中间包加低碳覆盖剂和碳化稻壳保温,中间包钢液液面780㎜~800㎜,结晶器浸入式水口保护浇注方式。液压非正弦振动;结晶器液位自动控制;采用结晶器电磁搅拌,参数300A/3.0HZ;二冷采用动态控制气一雾冷却的弱冷方式;铸坯三点矫直。连铸控制工艺参数列于表6。
表6 连铸控制工艺参数
(5)轧制
铸坯热送轧制,热送铸坯表面温度650℃~700℃,装入加热炉铸坯表面温度500℃~530℃。轧制控制工艺参数列于表7。
表7 轧制控制工艺参数
炉次编号 | 加热温度,℃ | 加热时间,h | 开轧温度,℃ | 终轧温度,℃ |
1# | 1200 | 2.4 | 1120 | 940 |
2# | 1200 | 2.5 | 1130 | 950 |
3# | 1210 | 2.4 | 1130 | 948 |
结果数据
(1)成分
本实施例成分列于表8,五害元素含量见表9。
表8 包晶钢化学成分(%)
表9 As、Sn、Sb、Pb、Bi五害元素含量%
H=1.0~1.6×10-4%,T.O=10~15×10-4%,余量为Fe及不可避免的杂质。
本发明实施例1的金相组织图如图1所示,从图1可以看出,金相组织主要为铁素体+珠光体,并没有发现贝氏体和马氏体组织,说明轧制过程控制正确。避免出现表面裂纹。
钢材表面质量良好,完全符合使用要求。
本发明的工艺参数(如温度、时间等)区间上下限取值以及区间值都能实现本法,在此不一一列举实施例。
本发明未详细说明的内容均可采用本领域的常规技术知识。
最后所应说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照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该理解,对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,都不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种包晶钢的制备方法,其特征在于,所述包晶钢的化学成分质量百分比如下:
C:0.13%~0.17%,Si:0.17%~0.35%,Mn:0.42%~0.68%,P≦0.015%,S:≦0.010%,Cr:0.90%~1.10%,Ni:0.02%~0.20%,Mo:0.42%~0.55%,Alt:≦0.020%,Cu:0.03%~0.20%,As≦0.015%,Sn≦0.015%,Pb≦0.010%,Sb≦0.010%,Bi≦0.010%,H≤2.5×10-4%,T.O≤20×10-4%,余量为Fe及不可避免的杂质;
所述制备方法包括步骤如下:
1)电炉冶炼:
铁水和废钢配料,铁水加入质量为配料量的60%以上;在配料过程中加入石灰40~45kg/t钢,白云石9~12kg/t钢,在熔化早期喷碳粉造泡沫渣,终点碳低于0.10%时,钢包合金化时按照成分下限配入合金调整,合成渣用量18±2kg/t钢,控制出钢时P≤0.010%,出钢温度1620~1660℃;
2)精炼炉冶炼:
控制炉渣碱度3.0±0.5,渣成分CaO 50%~55%、SiO2 5%~10%、Al2O3 10%~15%、FeO+MnO≦1.0%,精炼过程保持白渣;在白渣下充分搅拌后,取一次样全分析,取一次样前,喂入铝线不超过0.5m/t钢,根据一次样分析结果,按内控要求调整C、Si、Mn、Cr、Mo的成分含量;LF精炼炉出钢前,按1.0~2.5m/t钢喂入钙线,白渣保持时间大于20min;
3)VD炉真空精炼:
真空度小于67Pa保持时间≥15分钟,VD炉处理后软吹氩时间≥20分钟,VD炉软吹氩处理后控制上钢温度:连铸第一炉:1596~1616℃,第二炉起:1566~1596℃;
4)连铸:
中间包液面800±50mm,结晶器液面波动±2mm,中间包过热度按20~30℃目标控制,中包第一炉温度:1556~1566℃,正常炉次1536~1546℃,拉速控制0.50~0.60m/min;铸坯进拉矫机温度≥920℃,入坑缓冷时间≥24小时,出坑温度≤250℃;
5)轧制:
预热段温度550~850℃,加热段温度1180~1240℃,均热段温度1180~1220℃;180mm×220mm冷坯加热时间≥2.5h,热坯加热时间≥1.5h,180mm×220mm开轧温度为1120~1200℃;260mm×300mm冷坯加热时间≥3.5h,热坯加热时间≥2.5h,开轧温度为1100~1180℃;Φ≥60mm的轧材保证终轧温度930~1030℃;Φ<60mm的轧材保证终轧温度950~1050℃。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述包晶钢的化学成分质量百分比如下:
C:0.14%~0.17%,Si:0.18%~0.27%,Mn:0.43%~0.50%,P≦0.012%,S:≦0.008%,Cr:0.92%~1.00%,Ni:0.02%~0.20%,Mo:0.43%~0.45%,Alt:≦0.020%,Cu:0.03%~0.20%,As≦0.015%,Sn≦0.015%,Pb≦0.010%,Sb≦0.010%,Bi≦0.010%,H≤2.5×10-4%,T.O≤20×10-4%,余量为Fe及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤1)中,铁水和废钢配料,铁水加入质量为配料量的60%~80%。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤2)中,碳含量控制范围为0.14~0.17wt%。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤4)中,矫直温度控制≥900℃;连铸坯冷却速度控制在≤1℃/s。
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