CN113560509A - 一种低硅控硼钢大钢锭的制造方法 - Google Patents

一种低硅控硼钢大钢锭的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低硅控硼钢大钢锭的制造方法，包括以下步骤：S1、炉料准备；S2、电炉冶炼，EBT进行卡渣放钢至精炼包中；S3、精炼；S4、初步加合金；S5、真空处理；S6、二次加铝铁合金；S7、浇注。本发明的一种低硅控硼钢大钢锭的制造方法，制造的低铝控硼钢大钢锭，成分全部满足规范要求，B含量控制在0.0015％左右，Si含量控制：0.05～0.08％。钢水纯净度大幅提升，其氧含量稳定控制在10～20ppm，锻件热处理后，一次性能合格率达到100％。

Description

一种低硅控硼钢大钢锭的制造方法
技术领域
本发明属于钢锭制造技术领域，具体是一种低硅控硼钢大钢锭的制造方法。
背景技术
某些大型的容器类承压设备，需要使用大型锻件制造，因需要焊接而成，故在材料设计时，严格控制其Si含量(一般要求≤0.10％)，以降低其J系数(回火脆化敏感系数)，提高焊接性能。随着设备等级提升，所需的大锻件更大，壁厚也更厚，导致材料的热处理难度变大，故在材料中，加入微量的硼，用以提高其淬透性。
由于硼是一种极易氧化、氮化的合金元素，且这类产品，其加入量极少，一般在0.001～0.002％，故控制难度非常大。一般在加入前需强脱氧、脱氮，但是由于产品要求Si≤0.10％，强脱氧容易使炉渣中的SiO2被还原进入钢水，使Si含量超标，而脱氧不充分，则严重影响钢水纯净度，夹杂物含量大幅提升，甚至，最终氧含量大于30ppm，不满足规范要求。同时，导致硼收得率不稳定，无法达到0.001～0.002％的精确控制要求，影响最终的热处理性能。
发明内容
1、要解决的问题
针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种低硅控硼钢大钢锭的制造方法。
2、技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种低硅控硼钢大钢锭的制造方法，包括以下步骤：
S1、炉料准备；
S2、电炉冶炼，EBT进行卡渣放钢至精炼包中；
S3、精炼，加入C粉0.5kg/t钢、石灰15～18kg/t钢以及萤石6～8kg/t钢，最大功率加热通电化渣、还原，15分钟后，取样分析，若Si含量大于0.05％，则进行兑包处理，并重复本步骤；再根据钢水C含量，加入适当的C粉，保持温度控制1600～1650℃，继续加热还原至少30分钟；
S4、初步加合金，待合金成分满足规范后，升温至1640～1660℃，若此时Si含量不大于0.07％，则按Al含量：0.05～0.08％加入铝铁合金；
S5、真空处理；
S6、二次加铝铁合金；
S7、浇注，浇注采用真空吹氩浇注，钢锭模安放在真空室内，精炼包吊出前半小时在真空室盖子上完成中间包座包，配好中间包后及时加盖板，用Ar气置换中间包内空气，并在中间包盖板孔上放置氩气保护装置；精炼包外引流后，精炼钢水先进入中间包，待中间包钢水上升至大于3/4高度、中间包内钢水温度达到1570～1590℃、以及真空度≤65Pa时，打开中间包水口将钢水由真空罐浇注入钢锭模。
其优选的技术方案为：
如上所述的一种低硅控硼钢大钢锭的制造方法，步骤S1中，使得炉料中相对于炉渣总量，炉渣内的SiO2含量低于6％。
如上所述的一种低硅控硼钢大钢锭的制造方法，步骤S2中，卡渣放钢前，炉渣中P含量不大于规范上限的一半，C含量规范下限与此时炉渣中C含量之间的差值不大于0.15％，Si含量不大于0.01％，温度大于1650℃。
如上所述的一种低硅控硼钢大钢锭的制造方法，步骤S2中，卡渣放钢时，在放钢过程中加入适量预脱氧剂以及渣料。
如上所述的一种低硅控硼钢大钢锭的制造方法，步骤S4中，真空处理时，真空度不大于133Pa，有效真空时间30～35分钟，吹氩流量控制250～350L/min。
如上所述的一种低硅控硼钢大钢锭的制造方法，步骤S6中，二次加铝铁合金的过程为：先升温至1620℃，按Al：0.020～0.025％加入铝铁合金，随后加入钛铁1.0kg/t钢，5分钟后，按B:0.0025～0.0030％控制，加入硼铁并保持氩气软吹10分钟，吊出。
如上所述的一种低硅控硼钢大钢锭的制造方法，步骤S7中，中间包浇注过程采用塞杆吹氩，吹氩压力控制0.1～0.3Mpa。
如上所述的一种低硅控硼钢大钢锭的制造方法，还包括：S8、浇注结束后，破坏真空，1分钟内加入第一批发热剂0.5kg/t钢，5分钟后加入第二批发热剂2.5kg/t钢，并加入适量的碳化稻壳作为覆盖剂。
3、有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
采用本发明制造方法制造的低铝控硼钢大钢锭，成分全部满足规范要求，B含量控制在0.0015％左右，Si含量控制：0.05～0.08％。钢水纯净度大幅提升，其氧含量稳定控制在10～20ppm，锻件热处理后，一次性能合格率达到100％。
附图说明
图1为本发明的一种低硅控硼钢大钢锭的制造方法的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明进一步进行描述。
如图1所示，一种低硅控硼钢大钢锭的制造方法，包括以下步骤：
S1、炉料准备；
精炼炉需选用相对于炉渣总量，SiO2含量不大于1.5％的特级冶金石灰，SiO2不大于1.5％的萤石，具体可选用精矿牌号FC-95或块矿牌号FL-98，精炼渣成渣后，要求炉渣内SiO2含量低于6％，以方便在后续过程中控制Si含量。
S2、电炉冶炼，EBT进行卡渣放钢至精炼包中；
卡渣放钢前，应保证炉渣中P含量不大于规范上限的一半，C含量规范下限与此时炉渣中C含量之间的差值不大于0.15％，Si含量不大于0.01％，温度大于1650℃。当C、P满足要求，温度大于1650℃时，EBT进行卡渣放钢至精炼包中，在放钢过程中加入预脱氧剂：1.5kg/t钢的铝锭，加入渣料：500kg石灰；
这里值得说明的是，P含量的规范上限和C含量的规范下限指的是最终制备得到的大钢锭中P含量对应的规范上限和C含量对应的规范下限。本实施例中，通过限定C含量规范下限与此时炉渣中C含量之间的差值，是为了为后续还原增C的步骤留出空间；
S3、精炼，精炼包进站后，加入C粉0.5kg/t钢、石灰15～18kg/t钢以及萤石6～8kg/t钢，最大功率加热通电化渣、还原，15分钟后，取样分析，若Si含量大于0.05％，则进行兑包处理，兑包处理的目的是为了卡去全部精炼渣，并重复本步骤；再根据钢水C含量，加入适当的C粉，保持温度控制1600～1650℃，继续加热还原至少30分钟；本实施例中，若还原15min后Si升至0.05％以上，说明精炼渣中SiO2含量偏高，后续增Si风险大，也就无法保证最终的制备产物中Si含量低于要求的上限值；
S4、初步加主要合金，待钢水中主要合金成分满足规范后，升温至1640～1660℃，若此时Si含量不大于0.07％，则按Al含量：0.05～0.08％加入铝铁合金；若此时Si含量大于0.07％，则不加Al，直接进入下一步；
值得说明的是，主要合金的成分根据不同钢锭钢种的需求决定，例如当钢种为加氢反应器时，主要合金的成分就为Cr、Mo等；初步加主要合金时，钢水会降温，此时钢水的温度低于加热还原时的温度，随后进行升温，是为了为后续的真空处理提供过热度；
S5、真空处理；
真空处理时，真空度不大于133Pa，有效真空时间30～35分钟，吹氩流量控制250～350L/min
S6、二次加铝铁合金；
二次加铝铁合金的过程为：先升温至1620℃，按Al：0.020～0.025％加入铝铁合金，随后加入钛铁1.0kg/t钢，5分钟后，按B:0.0025～0.0030％控制，加入硼铁并保持氩气软吹10分钟，吊出；
S7、浇注，浇注采用真空吹氩浇注，钢锭模安放在真空室内，精炼包吊出前半小时在真空室盖子上完成中间包座包，配好中间包后及时加盖板，用Ar气置换中间包内空气，并在中间包盖板孔上放置氩气保护装置；精炼包外引流后，精炼钢水先进入中间包，待中间包钢水上升至大于3/4高度、中间包内钢水温度达到1570～1590℃、以及真空度≤65Pa时，打开中间包水口将钢水由真空罐浇注入钢锭模。
S8、浇注结束后，破坏真空，1分钟内加入第一批发热剂0.5kg/t钢，5分钟后加入第二批发热剂2.5kg/t钢，并加入适量的碳化稻壳作为覆盖剂。
采用本发明制造方法制造的低铝控硼钢大钢锭，成分全部满足规范要求，B含量控制在0.0015％左右，Si含量控制：0.05～0.08％。钢水纯净度大幅提升，其氧含量稳定控制在10～20ppm，锻件热处理后，一次性能合格率达到100％。
针对上述方法，下面给出一个具体的流程：
某一炉加氢反应器用筒体锻件使用12Cr2Mo1V钢锭制造，锭型为100t，配料：本钢种返回料78吨，炼钢生铁25吨。
电炉冶炼时，出钢P：0.002％，C：0.07％，出钢至50吨时加入：铝锭150kg，出钢毕加石灰500kg，出钢温度1660℃
精炼炉进站后，加C粉50kg，石灰1600kg，萤石700kg，最大功率通电化渣、还原，15分钟后，取样分析，Si：0.02％，加碳粉50kg，继续加热还原。
25分钟后，测温、取样，升温至1650℃，按成分要求配入合金，升温至1650℃，取样分析，Si：0.05％，Al：0.025％，按Al：0.060％加入铝铁，钢包至真空工位真空处理，真空度降至133Pa以下时，开始计时，真空过程中保持氩气流量控制300L/min左右，钢水暴露出渣面，35分钟后，真空结束。
回加热工位，取样、测温，定H：1.0ppm，活度氧a(O)：5.9ppm，取样分析，Al：0.013％，其余主要合金元素成分全部满足规范要求，升温至1625℃，加入铝铁30kg，钛铁100kg，5分钟后加入B铁13kg，调整氩气流量至60L/min，软吹10min，吊出。
精炼包吊出前15分钟，完成中间包座包。中间包水口直径Φ60mm。配好中间包后及时加盖板，吹Ar气置换中间包内空气，并在中间包盖板孔上放置氩气保护装置。精炼包外引流后，吊至浇注位，打开氩气保护系统，随即打开精炼包水口将钢水注入中间包。待中间包钢水上升至大于3/4高度时，测温：1583℃，真空度35Pa时，打开中间包水口将钢水由真空罐浇注入钢锭模，中间包浇注过程采用塞杆吹氩，吹氩压力控制0.2Mpa。
浇注结束，破坏真空，随即加入第一批发热剂0.5kg/t钢，5分钟后加入第二批发热剂2.5kg/t钢，并加入适量的碳化稻壳作为覆盖剂。
该钢锭锻件取样，Si：0.06％，[O]：15ppm，B:0.0015％全部满足要求，热处理后性能一次合格。
本发明所述实例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种低硅控硼钢大钢锭的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、炉料准备；
S2、电炉冶炼，EBT进行卡渣放钢至精炼包中；
S3、精炼，加入C粉0.5kg/t钢、石灰15～18kg/t钢以及萤石6～8kg/t钢，最大功率加热通电化渣、还原，15分钟后，取样分析，若Si含量大于0.05％，则进行兑包处理，并重复本步骤；再根据钢水C含量，加入适当的C粉，保持温度控制1600～1650℃，继续加热还原至少30分钟；
S4、初步加主要合金，待钢水中主要合金成分满足规范后，升温至1640～1660℃，若此时Si含量不大于0.07％，则按Al含量：0.05～0.08％加入铝铁合金；
S5、真空处理；
S6、二次加铝铁合金；
S7、浇注，浇注采用真空吹氩浇注，钢锭模安放在真空室内，精炼包吊出前半小时在真空室盖子上完成中间包座包，配好中间包后及时加盖板，用Ar气置换中间包内空气，并在中间包盖板孔上放置氩气保护装置；精炼包外引流后，精炼钢水先进入中间包，待中间包钢水上升至大于3/4高度、中间包内钢水温度达到1570～1590℃、以及真空度≤65Pa时，打开中间包水口将钢水由真空罐浇注入钢锭模。
2.根据权利要求1所述的一种低硅控硼钢大钢锭的制造方法，其特征在于，步骤S1中，使得炉料中相对于炉渣总量，炉渣内的SiO2含量低于6％。
3.根据权利要求1所述的一种低硅控硼钢大钢锭的制造方法，其特征在于，步骤S2中，卡渣放钢前，炉渣中P含量不大于规范上限的一半，C含量规范下限与此时炉渣中C含量之间的差值不大于0.15％，Si含量不大于0.01％，温度大于1650℃。
4.根据权利要求1所述的一种低硅控硼钢大钢锭的制造方法，其特征在于，步骤S2中，卡渣放钢时，在放钢过程中加入适量预脱氧剂以及渣料。
5.根据权利要求1所述的一种低硅控硼钢大钢锭的制造方法，其特征在于，步骤S4中，真空处理时，真空度不大于133Pa，有效真空时间30～35分钟，吹氩流量控制250～350L/min。
6.根据权利要求1所述的一种低硅控硼钢大钢锭的制造方法，其特征在于，步骤S6中，二次加铝铁合金的过程为：先升温至1620℃，加入铝铁合金，使得钢水中Al的质量含量达到0.020～0.025％，随后加入钛铁1.0kg/t钢，5分钟后，按B:0.0025～0.0030％控制，加入硼铁，使得钢水中B的质量含量达到0.0025～0.0030％，最后再加入硼铁并保持氩气软吹10分钟，吊出。
7.根据权利要求1所述的一种低硅控硼钢大钢锭的制造方法，其特征在于，步骤S7中，中间包浇注过程采用塞杆吹氩，吹氩压力控制0.1～0.3Mpa。
8.根据权利要求1所述的一种低硅控硼钢大钢锭的制造方法，其特征在于，还包括：S8、浇注结束后，破坏真空，1分钟内加入第一批发热剂0.5kg/t钢，5分钟后加入第二批发热剂2.5kg/t钢，并加入适量的碳化稻壳作为覆盖剂。
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