CN111057932A - 一种低铝1300MPa级高强钢超纯冶炼方法 - Google Patents

一种低铝1300MPa级高强钢超纯冶炼方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种低铝1300MPa级高强钢超纯冶炼工艺，采用真空感应冶炼电极后再通过电渣重熔提纯冶炼工艺，解决铝的成分控制。对低铝成分区间控制窄的合金结构钢，可以通过合理控制电极铝成分和电渣过程中加惰性气体保护电渣重熔冶炼。具体措施：真空感应炉配料中碳、锰、硅、铬、镍、钨元素按成分控制区间的中上限配入，而铝配入量按0.08％～0.10％，电渣重熔时，氩气流量按10L/min～35L/min加入，渣系采用二元渣系Al2O3:CaF2＝30:70加入，渣量34kg，Φ330锭型熔速按照4kg/min～5kg/min进行重熔。本发明的实施效果：采用本发明超纯冶炼工艺后，Φ330电渣锭冶炼的钢锭头尾铝含量偏差在±0.01％区间，钢锭整体铝含量均匀分布。

Description

一种低铝1300MPa级高强钢超纯冶炼方法
技术领域
本发明属于合金钢冶炼领域，涉及真空感应冶炼电极后再通过电渣重熔提纯冶炼方法，具体涉及低铝含量1300MPa级高强钢超纯冶炼方法。
背景技术
低铝含量1300MPa级高强钢为航空领域应用合金结构钢,低铝含量钢A-Al 化学成分(质量百分含量，％)为碳:0.14～0.20，锰:0.25～0.55，硅:0.17～ 0.37，铬:1.35～1.65，钨:0.8～1.2，镍:4.0～4.4，硫不大于0.005，磷不大于0.010，铝:0.02～0.06，其余为Fe。低碳低合金/中合金高强钢具有优异的强韧性匹配度，且低成本、纯净度高，经淬火加低温回火处理后，强韧性达到最佳匹配：抗拉强度(Rm)不小于1300MPa、冲击值(Ku2)不小于110J、断后伸长率(A)不小于15％、断面收缩率(Z)不小于55％，现已广泛应用在航空领域关键承力部件、传动轴及各类紧固件。
采用真空感应炉制备电渣重熔电极，真空感应冶炼具有精准控制成分、电极纯度高(氧不大于10×10-6、氮不大于20×10-6、硫小于0.005％，磷小于 0.010％)、合金收得率高(不小于90％)等特点来保证超纯电极的均匀内部组织；电渣重熔具有降低及改善非金属夹杂物含量和形态分布、进一步去除硫含量、改善钢锭各向异性等特点，使得钢锭得到进一步提纯。然而对于低铝含量的合金结构钢在电渣重熔的过程中，铝成分控制有极大的难度，尤其是铝成分控制在±0.02％区间，不论是常规电渣重熔还是保护气氛电渣重熔，由于头尾熔池温度和氧含量存在差异，易烧损的铝元素在电渣重熔后钢锭头尾成的分差异极大。
发明内容
本发明公开一种低铝1300MPa级高强钢超纯冶炼工艺，采用真空感应冶炼电极后再通过电渣重熔提纯冶炼工艺，解决铝的成分控制。
对低铝成分区间控制窄的合金结构钢，可以通过合理控制电极铝成分和电渣过程中加惰性气体保护电渣重熔冶炼。
A-Al低碳中合金高强钢超纯冶炼方法
⑴工艺路线及思路：真空感应炉冶炼+电渣炉电渣重熔，在真空感应炉合理配料，合理配入铝含量，控制电极气体：氧不大于15×10-6、氮不大于20× 10-6，电渣重熔采用氩气保护气氛电渣重熔，保证钢锭整体铝成分的均匀分布。
⑵具体措施：真空感应炉配料中碳、锰、硅、铬、镍、钨元素按成分控制区间的中上限配入，而铝配入量按0.08％～0.10％，电渣重熔时，氩气流量按10L/min～35L/min加入，渣系采用二元渣系Al2O3:CaF2＝30:70加入，渣量34kg，Φ330锭型熔速按照4kg/min～5kg/min进行重熔。
本发明的实施效果：采用本发明超纯冶炼工艺后，采用Φ330电渣锭冶炼的钢锭头尾铝含量偏差在±0.01％区间，钢锭整体铝含量均匀分布。
具体实施方式
实施例1
A-Al-1钢具体步骤：经真空感应+电渣重熔Φ330钢锭。真空感应炉配料中碳按0.18％、锰按0.5％、硅按0.32％、铬按1.45％、镍按4.2％、钨按1.0％元素配入，而铝配入量按0.08％～0.10％，电极铝为0.1％、氧为10×10-6、氮为15× 10-6；电渣重熔时，氩气流量按30L/min加入，渣系采用二元渣系 Al2O3:CaF2＝30:70加入，渣量34kg，Φ330锭型熔速按照4.5kg/min进行重熔；电渣锭重熔后A-Al-1化学成分(％)为碳：0.17/0.171、锰:0.49/0.50、硅:0.30/0.30、硫:0.002、磷:0.003、镍:4.21、铬:1.46、钨:0.97、铝:0.04/0.05；分别对钢锭除头、尾及中部5点取样检验铝含量，铝含量(％)分别为：0.04/0.04/0.04/0.04/0.05。
实施例2
A-Al-1钢具体步骤：经真空感应+电渣重熔Φ330钢锭。真空感应炉配料中碳按0.18％、锰按0.5％、硅按0.32％、铬按1.45％、镍按4.2％、钨按1.0％元素配入，而铝配入量按0.08％～0.10％，电极铝为0.08％、氧为10×10-6、氮为18× 10-6；电渣重熔时，氩气流量按35L/min加入，渣系采用二元渣系 Al2O3:CaF2＝30:70加入，渣量34kg，Φ330锭型熔速按照4.5kg/min进行重熔；电渣锭重熔后A-Al-1化学成分(％)为碳：0.167/0.173、锰:0.46/0.47、硅:0.31/0.32、硫:0.001、磷:0.005、镍:4.21、铬:1.46、钨:1.01、铝:0.04/0.04；分别对钢锭除头、尾及中部5点取样检验铝含量，铝含量(％)分别为： 0.04/0.04/0.04/0.04/0.04。
实施例3
A-Al-1钢具体步骤：经真空感应+电渣重熔Φ330钢锭。真空感应炉配料中碳按0.18％、锰按0.5％、硅按0.32％、铬按1.45％、镍按4.2％、钨按1.0％元素配入，而铝配入量按0.08％～0.10％，电极铝为0.09％、氧为9×10-6、氮为16× 10-6；电渣重熔时，氩气流量按30L/min加入，渣系采用二元渣系 Al2O3:CaF2＝30:70加入，渣量34kg，Φ330锭型熔速按照4.5kg/min进行重熔；电渣锭重熔后A-Al-1化学成分(％)为碳：0.160/0.162、锰:0.47/0.48、硅:0.29/0.30、硫:0.001、磷:0.006、镍:4.19、铬:1.43、钨:0.99、铝:0.03/0.03；分别对钢锭除头、尾及中部5点取样检验铝含量，铝含量(％)分别为： 0.03/0.03/0.03/0.03/0.03。

Claims (3)

1.一种低铝1300MPa级高强钢超纯冶炼工艺，其特征在于：真空感应炉冶炼+电渣炉电渣重熔，在真空感应炉合理配料，合理配入铝含量，控制电极气体：氧不大于15×10-6、氮不大于20×10-6，电渣重熔采用氩气保护气氛电渣重熔，保证钢锭整体铝成分的均匀分布。
2.根据权利要求1所述一种低铝1300MPa级高强钢超纯冶炼工艺，其特征在于：真空感应炉配料中碳、锰、硅、铬、镍、钨元素按成分控制区间的中上限配入，而铝配入量按0.08％～0.10％，电渣重熔时，氩气流量按10L/min～35L/min加入，渣系采用二元渣系Al2O3:CaF2＝30:70加入，渣量34kg，Φ330锭型熔速按照4kg/min～5kg/min进行重熔。
3.根据权利要求1或2所述一种低铝1300MPa级高强钢超纯冶炼工艺，其特征在于：经真空感应+电渣重熔Φ330钢锭。真空感应炉配料中碳按0.18％、锰按0.5％、硅按0.32％、铬按1.45％、镍按4.2％、钨按1.0％元素配入，而铝配入量按0.08％～0.10％，电极铝为0.1％、氧为10×10-6、氮为15×10-6；电渣重熔时，氩气流量按30L/min加入，渣系采用二元渣系Al2O3:CaF2＝30:70加入，渣量34kg，Φ330锭型熔速按照4.5kg/min进行重熔。
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