CN112481551A - 一种电站用钢wb36v及其冶炼连铸生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种在超临界机组主给水管道使用的以Ni‑Cu‑Mo型低合金结构钢为材料的电站用钢WB36V及其冶炼连铸生产工艺,工艺流程采用电弧炉和感应炉配料→电弧炉熔化钢屑、废钢，脱磷、脱碳、脱铬+感应炉熔化类似钢种料头、钢屑→精炼炉脱氧还原、合金化→VD真空脱气→VD真空精炼后吹氮增氮‑连铸浇钢→退火炉退火,通过VD后直接吹氮增氮一次增氮成功，节约了工艺时间，实现多炉连铸连铸坯替代模铸钢锭，钢液出材率从86%提高到94%。
Description
技术领域
本发明属于一种超临界机组主给水管道用钢冶炼技术领域，具体涉及一种在超临界机组主给水管道使用的以Ni-Cu-Mo型低合金结构钢为材料的电站用钢WB36V及其冶炼连铸生产工艺。
背景技术
WB36V钢是一种具有良好可焊性、耐高温的Ni-Cu-Mo型低合金结构钢，以其优良的综合性能而广泛应用于国内外电站的高温、高压部件。WB36V钢是近几年国内大力推广应用的新型电站用钢，在超临界机组中是主给水管道的首选钢种，在亚临界机组中也得到越来越普遍的应用，未来其合金管长材的需求年均增长可达10～12%。目前此钢种冶炼主要采用电弧炉初炼→LF精炼炉精炼→VD真空脱气→LF精炼炉精炼调整氮含量→模铸的方式生产，存在着利用率低、生产成本高等问题，为此，开发出此材料的连铸坯料作为穿管用的原材料，是解决上述问题的有效途径。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足,而提供一种通过冶炼工艺流程及工艺的优化，有效提高WB36V钢液收得率，缩短冶炼工艺流程的电站用钢WB36V及其冶炼连铸生产工艺。
本发明的目的是这样实现的：
一种电站用钢WB36V，按质量百分比包括如下冶炼成分： C=0.12～0.17%, Si=0.25～0.50%, Mn=1.00～1.20%, P≤0.018%, S≤0.006%, Cr=0.15%～0.30%, Ni=1.10～1.25%, Mo=0.35～0.43%, Cu=0.55%～0.70%, V≤0.02%, Al=0.015～0.040%, Nb=0.02～0.04%, [N]=70～100ppm, [H]≤2.0ppm, [O]≤20ppm,As≤0.015%, Sn≤0.015%, Pb≤0.010%, Sb≤0.010%, Bi≤0.010%, As+Sn+Pb+Sb+Bi≤0.035%，其余成分为Fe。
一种电站用钢WB36V冶炼及连铸生产工艺，工艺流程采用电弧炉和感应炉配料→电弧炉熔化钢屑、废钢，脱磷、脱碳、脱铬+感应炉熔化类似钢种料头、钢屑→LF精炼炉脱氧还原、合金化→VD真空脱气→VD真空精炼后底吹氮增氮-连铸浇钢→退火炉退火,具体包括如下冶炼工艺步骤：
步骤1）、电弧炉配料按照重量百分比包括二级及以上废钢0～25%、钢屑75～95%、生铁0～15%或增碳剂0～1%；感应炉配料采用WB36V钢种或者类似钢种的料头、钢屑或混合物，按照重量百分比钢屑占比0～40%，料头占比60～100%，要求料头、钢屑表面干净、无油污；电弧炉配料占总配料重量的70～85%，感应炉配料占总配料重量的15～30%；
步骤2）、将步骤1）的电弧炉配料通过料篮装入电弧炉送电熔化,熔清后吹氧脱碳、脱铬、流渣脱磷，炉料熔清后温度≥1580℃取样，C≤0.06%、P≤0.008%、Cr≤0.20%，温度控制在1640～1670℃，出钢液至干净的钢包中，出钢过程中向钢包中加入的铝块1.0～2.5kg/t、石灰2.0～4.0kg/t、硅铁1.0～3.0kg/t、锰铁1.0～4.0kg/t；
步骤3）、将步骤1）的感应炉配料装填到满足冶炼要求的带有炉衬的感应炉中，装料做到下紧上松，感应炉配料的方向与炉子纵向一致，长料不允许在炉子横放或斜放，炉料要充实、装满，冶炼过程中要用木棒撬或敲打炉料，防止炉料搭桥产生高温，炉料熔清后，温度控制在1570～1610℃时取样，加硅钙粉或硅铁粉构成的粉状脱氧剂1.0～2.0kg/t进行脱氧调渣，出钢前加入铝块1.0～2.0kg/t，温度控制在1580～1620℃出钢；
步骤4）、将经步骤3）熔化的钢液倒入到经步骤2）冶炼出钢后的钢包中，其中步骤3）熔化的钢液按照重量百分比占比16.5～33.5%，步骤2）冶炼出钢液占比66.5～83.5%；将兑钢过的钢液送入LF精炼炉中进行还原脱氧、脱硫、调整成分，温度控制在1665～1700℃，Al=0.040～0.060%，吊包转VD工位；
步骤5）、将经步骤4）处理后的钢液吊至VD罐中进行脱气处理，将钢包吊至VD罐，接通氩气，调整氩气流量为20～40Nl/min，将钢包坐入VD罐内，使用测温枪对钢包内钢液测温，启动VD罐盖车盖盖，顺次启动一、二、三级真空泵开始脱气，在真空度≤0.70mbar下保持时间≥20min，破空后，取化学样，在线定氢、定氧，控制[H]≤1.5ppm，[O]≤5ppm，VD脱气后取气体样分析[N]，根据来样结果，进行底吹氮增氮操作，后改为底吹氩气对钢液进行弱搅拌，取气体样，来样[N]=70～150ppm后，向钢包中喂入钙线0～0.4m/t进行钙处理，弱搅拌时间≥15分钟，温度控制在1575～1595℃，关闭氩气，向钢包中加钢包覆盖剂0.5～1.5kg/t，吊包转连铸平台；
步骤6）、将经步骤5）的钢液钢包吊转至连铸平台测温后上台，坐入大包回转台，接好钢包水口液压装置、升起包架、盖上大包包盖，中间包停止烘烤，抬起烤包器、安装模内充氩装置向中间包内吹氩、升中间包车、检查浸入式水口，将中间包车开至浇注位、对中，将钢包旋转至中间包上方，套长水口、降落大包、打开液压滑动水口开浇，长水口采用吹氩保护，中间包过热度控制在20～40℃，拉速控制在0.10～0.14m/min之间，切坯长度按照计划单，出坯后直接进入退火炉退火。
在步骤2）中，电炉脱碳、脱磷、脱铬过程中通过吹氧促使钢液氧化，在脱碳的同时脱除钢中的Cr到0.20%及以下，通过流渣流掉避免精炼还原后回Cr。
在步骤4）中，将兑钢过的钢液送入LF精炼炉中进行还原脱氧、脱硫、调整成分是指首先分批加入400～600kg 石灰送电烧渣，期间采用电石0.5～1.0kg/t、硅铁粉或硅钙粉2.0～3kg/t脱硫、还原脱氧，渣白后测温、取样分析化学成分，根据来样结果调整化学成分，调整化学成分目标如下：C=0.11～0.12%，Si=0.28～0.50%，Mn=1.03～1.20%，P≤0.018%，S≤0.006%，Cr=0.15%～0.30%，Ni=1.10～1.25%，Mo=0.35～0.43%，Cu=0.55%～0.70%，Nb=0.02～0.04%，精炼期间用硅铁粉或者硅钙粉2.0～3.0kg/t小批量、多批次进行脱氧并保持还原气氛，温度控制在1665～1705℃，Al=0.040～0.060%，吊包转VD工位。
在步骤5）中，VD脱气后取玻璃管样分析[N]，根据来样结果，进行底吹氮增氮操作，具体是指增氮时开启双透气砖，控制单透气砖流量100～250Nl/min，底吹氮气5～10min进行增氮，后改为底吹氩气进行弱搅拌，弱搅拌是指氩气流量控制在20Nl/min，弱搅拌时间控制在4～7min，之后取气体样分析[N]含量，弱搅拌后取气体样分析[N]含量，来样控制[N]=70～150ppm。
在步骤6）中，长水口采用吹氩保护时，氩气流量为80～120Nl/min；中间包塞棒采用吹氩塞棒，氩气流量为2～6Nl/min。
本发明具有如下积极效果：
（1）本发明将原有工艺流程电弧炉初炼→LF精炼炉精炼→VD真空脱气→返回LF精炼炉调整氮含量→模铸浇钢工艺流程创造性的变更为电弧炉初炼/感应炉熔化类似钢种料头、钢屑→LF精炼炉精炼精调成分→VD真空脱气脱氢→VD脱气后吹氮增氮→连铸浇钢工艺流程，使多炉连铸生产成为可能；
（2）通过连铸生产使钢液出材率从86%提高到94%及以上；
（3）通过连铸生产减少了模铸摆模、砌筑底盘、脱模等操作及工装投入，大幅降低了员工劳动强度。
具体实施方式
一种电站用钢WB36V，按质量百分比包括如下冶炼成分： C=0.12～0.17%, Si=0.25～0.50%, Mn=1.00～1.20%, P≤0.018%, S≤0.006%, Cr=0.15%～0.30%, Ni=1.10～1.25%, Mo=0.35～0.43%, Cu=0.55%～0.70%, V≤0.02%, Al=0.015～0.040%, Nb=0.02～0.04%, [N]=70～100ppm, [H]≤2.0ppm, [O]≤20ppm,As≤0.015%, Sn≤0.015%, Pb≤0.010%, Sb≤0.010%, Bi≤0.010%, As+Sn+Pb+Sb+Bi≤0.035%，其余成分为Fe。
一种电站用钢WB36V冶炼及连铸生产工艺，工艺流程采用电弧炉和感应炉配料→电弧炉熔化钢屑、废钢，脱磷、脱碳、脱铬+感应炉熔化类似钢种料头、钢屑→LF精炼炉脱氧还原、合金化→VD真空脱气→VD真空脱气后吹氮增氮-连铸浇钢→退火炉退火,具体包括如下冶炼工艺步骤：
步骤1）、电弧炉配料按照重量百分比包括二级及以上废钢0～25%、钢屑75～95%、生铁0～15%或增碳剂0～1%；感应炉配料采用WB36V钢种或者类似钢种的料头、钢屑或混合物，按照重量百分比钢屑占比0～40%，料头占比60～100%，要求料头、钢屑表面干净、无油污；电弧炉配料占总配料重量的70～85%，感应炉配料占总配料重量的15～30%；炉料干燥、无杂物。
步骤2）、将步骤1）的电弧炉配料通过料篮装入电弧炉，通过送电熔化,熔清后吹氧脱碳、脱铬、流渣脱磷，炉料熔清后温度≥1580℃取样，C≤0.06%、P≤0.008%、Cr≤0.20%，温度控制在1640～1670℃，出钢液至干净的钢包中，出钢过程中向钢包中加入的铝块1.0～2.5kg/t、石灰2.0～4.0kg/t、硅铁1.0～3.0kg/t、锰铁1.0～4.0kg/t；电弧炉脱碳、脱磷、脱铬过程中通过吹氧促使钢液氧化，在脱碳的同时脱除钢中的Cr到0.20%及以下，通过流渣流掉避免精炼还原后回Cr。
步骤3）、将步骤1）的感应炉配料装填到满足冶炼要求的带有炉衬的感应炉中，装料做到下紧上松，感应炉配料的方向与炉子纵向一致，长料不允许在炉子横放或斜放，炉料要充实、装满，冶炼过程中要用木棒撬或敲打炉料，防止炉料搭桥产生高温，炉料熔清后，温度控制在1570～1610℃时取样，加硅钙粉或硅铁粉构成的粉状脱氧剂1.0～2.0kg/t进行脱氧调渣，出钢前加入铝块1.0～2.0kg/t，温度控制在1580～1620℃出钢；要求料头、钢屑表面干净、无油污。
步骤4）、将经步骤3）熔化的钢液倒入到经步骤2）冶炼出钢后的钢包中，其中步骤3）熔化的钢液按照重量百分比占比16.5～33.5%，步骤2）冶炼出钢液占比66.5～83.5%；将兑钢过的钢液送入精炼炉中进行还原脱氧、脱硫、调整成分，首先分批加入400～600kg 石灰送电烧渣，期间采用电石0.5～1.0kg/t、硅铁粉或硅钙粉2.0～3kg/t脱硫、还原脱氧，渣白后测温、取样分析化学成分，根据来样结果调整化学成分，调整化学成分目标如下：C=0.11～0.12%，Si=0.28～0.50%，Mn=1.03～1.20%，P≤0.018%，S≤0.006%，Cr=0.15%～0.30%，Ni=1.10～1.25%，Mo=0.35～0.43%，Cu=0.55%～0.70%，Nb=0.02～0.04%，精炼期间用硅铁粉或者硅钙粉2.0～3.0kg/t小批量、多批次进行脱氧并保持还原气氛，温度控制在1665～1700℃，Al=0.040～0.060%，吊包转VD工位。
步骤5）、将经步骤4）处理后的钢液吊至VD罐中进行脱气处理，将钢包吊至VD罐，接通氩气，调整氩气流量为20～40Nl/min，将钢包坐入VD罐内，使用测温枪对钢包内钢液测温，启动VD罐盖车盖盖，顺次启动一、二、三级真空泵开始脱气，在真空度≤0.70mbar下保持时间≥20min，破空后，取化学样，在线定氢、定氧，控制[H]≤1.5ppm，[O]≤5ppm，VD脱气后取气体样分析[N]，根据来样结果，进行底吹氮增氮操作，增氮时开启双透气砖，控制单透气砖流量100～250Nl/min，底吹氮气5～10min进行增氮，后改为底吹氩气进行弱搅拌，弱搅拌是指氩气流量控制在20Nl/min，弱搅拌时间控制在4～7min，之后取气体样分析[N]含量，弱搅拌后取气体样分析[N]含量，来样控制[N]=70～150ppm，后向钢包中喂入钙线0～0.4m/t进行钙处理，弱搅拌时间≥15分钟，温度控制在1575～1595℃，关闭氩气，加钢包覆盖剂0.5～1.5kg/t，吊包转连铸平台。
步骤6）、将经步骤5）的钢液钢包吊转至连铸平台测温后上台，坐入大包回转台，接好钢包水口液压装置、升起包架、盖上大包包盖，中间包停止烘烤，抬起烤包器、安装模内充氩装置向中间包内吹氩、升中间包车、检查浸入式水口，将中间包车开至浇注位、对中，将钢包旋转至中间包上方，套长水口、降落大包、打开液压滑动水口开浇，长水口采用吹氩保护，长水口采用吹氩保护时，氩气流量为80～120Nl/min；中间包塞棒采用吹氩塞棒，氩气流量为2～6Nl/min，中间包过热度控制在20～40℃，拉速控制在0.10～0.14m/min之间，切坯长度按照计划单，出坯后直接进入退火炉退火。实施例的化学成分见表1、表2
表1 实施例炉后化学成分（%）
| 实施例 | C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni | Mo | V | Cu | Al | Nb |
| 1 | 0.13 | 0.33 | 1.08 | 0.015 | 0.003 | 0.22 | 1.20 | 0.39 | 0.02 | 0.59 | 0.026 | 0.032 |
| 2 | 0.14 | 0.36 | 1.05 | 0.014 | 0.004 | 0.23 | 1.18 | 0.36 | 0.02 | 0.58 | 0.024 | 0.031 |
| 3 | 0.13 | 0.35 | 1.10 | 0.014 | 0.004 | 0.22 | 1.21 | 0.37 | 0.03 | 0.59 | 0.028 | 0.028 |
| 4 | 0.14 | 0.34 | 1.06 | 0.015 | 0.005 | 0.24 | 1.19 | 0.40 | 0.02 | 0.61 | 0.026 | 0.025 |
| 5 | 0.14 | 0.35 | 1.08 | 0.013 | 0.004 | 0.25 | 1.17 | 0.39 | 0.02 | 0.60 | 0.024 | 0.027 |
| 6 | 0.13 | 0.36 | 1.05 | 0.014 | 0.003 | 0.24 | 1.21 | 0.39 | 0.02 | 0.59 | 0.028 | 0.030 |
表2 实施例炉后化学成分（ppm）
| 实施例 | H | O | N |
| 1 | 1.4 | 13 | 101 |
| 2 | 1.5 | 10 | 110 |
| 3 | 1.3 | 9 | 108 |
| 4 | 1.4 | 12 | 100 |
| 5 | 1.5 | 13 | 105 |
| 6 | 1.4 | 9 | 106 |
Claims (6)
1.一种电站用钢WB36V，其特征在于：按质量百分比包括如下冶炼成分： C=0.12～0.17%, Si=0.25～0.50%, Mn=1.00～1.20%, P≤0.018%, S≤0.006%, Cr=0.15%～0.30%,Ni=1.10～1.25%, Mo=0.35～0.43%, Cu=0.55%～0.70%, V≤0.02%, Al=0.015～0.040%,Nb=0.02～0.04%, [N]=70～100ppm, [H]≤2.0ppm, [O]≤20ppm,As≤0.015%, Sn≤0.015%, Pb≤0.010%, Sb≤0.010%, Bi≤0.010%, As+Sn+Pb+Sb+Bi≤0.035%，其余成分为Fe。
2.一种电站用钢WB36V冶炼及连铸生产工艺，其特征在于：工艺流程采用电弧炉和感应炉配料→电弧炉熔化钢屑、废钢，脱磷、脱碳、脱铬+感应炉熔化类似钢种料头、钢屑→LF精炼炉脱氧还原、合金化→VD真空脱气→VD真空精炼后底吹氮增氮-连铸浇钢→退火炉退火,具体包括如下冶炼工艺步骤：
步骤1）、电弧炉配料按照重量百分比包括二级及以上废钢0～25%、钢屑75～95%、生铁0～15%或增碳剂0～1%；感应炉配料采用WB36V钢种或者类似钢种的料头、钢屑或混合物，按照重量百分比钢屑占比0～40%，料头占比60～100%，要求料头、钢屑表面干净、无油污；电弧炉配料占总配料重量的70～85%，感应炉配料占总配料重量的15～30%；
步骤2）、将步骤1）的电弧炉配料通过料篮装入电弧炉送电熔化,熔清后吹氧脱碳、脱铬、流渣脱磷，炉料熔清后温度≥1580℃取样，C≤0.06%、P≤0.008%、Cr≤0.20%，温度控制在1640～1670℃，出钢液至干净的钢包中，出钢过程中向钢包中加入的铝块1.0～2.5kg/t、石灰2.0～4.0kg/t、硅铁1.0～3.0kg/t、锰铁1.0～4.0kg/t；
步骤3）、将步骤1）的感应炉配料装填到满足冶炼要求的带有炉衬的感应炉中，装料做到下紧上松，感应炉配料的方向与炉子纵向一致，长料不允许在炉子横放或斜放，炉料要充实、装满，冶炼过程中要用木棒撬或敲打炉料，防止炉料搭桥产生高温，炉料熔清后，温度控制在1570～1610℃时取样，加硅钙粉或硅铁粉构成的粉状脱氧剂1.0～2.0kg/t进行脱氧调渣，出钢前加入铝块1.0～2.0kg/t，温度控制在1580～1620℃出钢；
步骤4）、将经步骤3）熔化的钢液倒入到经步骤2）冶炼出钢后的钢包中，其中步骤3）熔化的钢液按照重量百分比占比16.5～33.5%，步骤2）冶炼出钢液占比66.5～83.5%；将兑钢过的钢液送入LF精炼炉中进行还原脱氧、脱硫、调整成分，温度控制在1665～1700℃，Al=0.040～0.060%，吊包转VD工位；
步骤5）、将经步骤4）处理后的钢液吊至VD罐中进行脱气处理，将钢包吊至VD罐，接通氩气，调整氩气流量为20～40Nl/min，将钢包坐入VD罐内，使用测温枪对钢包内钢液测温，启动VD罐盖车盖盖，顺次启动一、二、三级真空泵开始脱气，在真空度≤0.70mbar下保持时间≥20min，破空后，取化学样，在线定氢、定氧，控制[H]≤1.5ppm，[O]≤5ppm，VD脱气后取气体样分析[N]，根据来样结果，进行底吹氮增氮操作，后改为底吹氩气对钢液进行弱搅拌，取气体样，来样[N]=70～150ppm后，向钢包中喂入钙线0～0.4m/t进行钙处理，弱搅拌时间≥15分钟，温度控制在1575～1595℃，关闭氩气，向钢包中加钢包覆盖剂0.5～1.5kg/t，吊包转连铸平台；
步骤6）、将经步骤5）的钢液钢包吊转至连铸平台测温后上台，坐入大包回转台，接好钢包水口液压装置、升起包架、盖上大包包盖，中间包停止烘烤，抬起烤包器、安装模内充氩装置向中间包内吹氩、升中间包车、检查浸入式水口，将中间包车开至浇注位、对中，将钢包旋转至中间包上方，套长水口、降落大包、打开液压滑动水口开浇，长水口采用吹氩保护，中间包过热度控制在20～40℃，拉速控制在0.10～0.14m/min之间，切坯长度按照计划单，出坯后直接进入退火炉退火。
3.根据权利要求2所述的一种电站用钢WB36V冶炼及连铸生产工艺，其特征在于：在步骤2）中，电炉脱碳、脱磷、脱铬过程中通过吹氧促使钢液氧化，在脱碳的同时脱除钢中的Cr到0.20%及以下，通过流渣流掉避免精炼还原后回Cr。
4.根据权利要求2所述的一种电站用钢WB36V冶炼及连铸生产工艺，其特征在于：在步骤4）中，将兑钢过的钢液送入LF精炼炉中进行还原脱氧、脱硫、调整成分是指首先分批加入400～600kg 石灰送电烧渣，期间采用电石0.5～1.0kg/t、硅铁粉或硅钙粉2.0～3kg/t脱硫、还原脱氧，渣白后测温、取样分析化学成分，根据来样结果调整化学成分，调整化学成分目标如下：C=0.11～0.12%，Si=0.28～0.50%，Mn=1.03～1.20%，P≤0.018%，S≤0.006%，Cr=0.15%～0.30%，Ni=1.10～1.25%，Mo=0.35～0.43%，Cu=0.55%～0.70%，Nb=0.02～0.04%，精炼期间用硅铁粉或者硅钙粉2.0～3.0kg/t小批量、多批次进行脱氧并保持还原气氛，温度控制在1665～1700℃，Al=0.040～0.060%，吊包转VD工位。
5.根据权利要求2所述的一种电站用钢WB36V冶炼及连铸生产工艺，其特征在于：在步骤5）中，VD脱气后取玻璃管样分析[N]，根据来样结果，进行底吹氮增氮操作，具体是指增氮时开启双透气砖，控制单透气砖流量100～250Nl/min，底吹氮气5～10min进行增氮，后改为底吹氩气进行弱搅拌，弱搅拌是指氩气流量控制在20Nl/min，弱搅拌时间控制在4～7min，之后取气体样分析[N]含量，弱搅拌后取气体样分析[N]含量，来样控制[N]=70～150ppm。
6.根据权利要求2所述的一种电站用钢WB36V冶炼及连铸生产工艺，其特征在于：在步骤6）中，长水口采用吹氩保护时，氩气流量为80～120Nl/min；中间包塞棒采用吹氩塞棒，氩气流量为2～6Nl/min。
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