CN113981304A - 中频炉冶炼f55双相钢的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种中频炉冶炼F55双相钢的生产方法，步骤如下：S1、在中频炉内按以下质量分数的配料成分配制钢水：≤0.03％的C、≤1.00％的Si、≤1.00％的Mn、≤0.02％的P、≤0.015％的S、24.0％‑26.0％的Cr、6.0％‑8.0％的Ni、3.0％‑4.0％的Mo、0.2％‑0.3％的N，余量为Fe；S2、再向中频炉内加入钢水2％重量的底渣并熔化；S3、熔清后加入Si‑Ca线进行脱氧；S4、加入Si‑Ca线10分钟后扒渣，再加入渣料成分为高铝耐火砖碎块和CaF2造新渣；S5、将脱氧剂分批加入到渣层进行第一次扩散脱氧；S6、取样分析炉前成分，补加FeCrNi合金和Si、Mn、Mo、N合金元素后，再进行第二次扩散脱氧；S7、调整渣量，白渣保持15分钟后出钢；与现有技术相比，本发明通过合理的中频冶炼配料、脱氧、造渣工艺降低了中频冶炼双相不锈钢中氧含量、夹杂物含量。
Description
技术领域
本发明涉及炼钢技术领域，具体而言，涉及一种中频炉冶炼F55双相钢的生产方法。
背景技术
F55双相钢是一种高合金的超级双相不锈钢，具有较强的抗氯化物腐蚀能力，较高的导热性能和较低的热膨胀系数。同时，F55双相钢的铬、钼及氮含量较高，使其具有很高的抗斑蚀、裂隙腐蚀及其它腐蚀能力，主要应用于化学加工、石油化工和海底设备等各种强腐蚀环境。
中频感应熔炼炉工作频率在50Hz-10kHz之间,需用变频器予以调频，具有电效率高、热效率高、熔炼时间短、耗电较省、占地较少、投资较低、生产灵活和易于实施过程自动化等优点，但现有技术中的中频炉冶炼F55双相钢存在脱氧困难、夹杂物含量高等技术问题。
发明内容
本发明为了克服现有技术的缺陷，通过合理的中频冶炼配料、脱氧、造渣工艺降低了中频冶炼双相不锈钢中氧含量、夹杂物含量。
为解决上述问题，本发明提供一种中频炉冶炼F55双相钢的生产方法，包括以下步骤：
S1、在中频炉内按以下质量分数的配料成分配制钢水：≤0.03％的C、≤1.00％的Si、≤1.00％的Mn、≤0.02％的P、≤0.015％的S、24.0％-26.0％的Cr、6.0％-8.0％的Ni、3.0％-4.0％的Mo、0.2％-0.3％的N，余量为Fe；
S2、再向中频炉内加入钢水2％重量的底渣并熔化；
S3、熔清后加入Si-Ca线进行脱氧；
S4、加入Si-Ca线10分钟后扒渣，再加入渣料成分为高铝耐火砖碎块和CaF2造新渣；
S5、将脱氧剂分批加入到渣层进行第一次扩散脱氧；
S6、取样分析炉前成分，补加FeCrNi合金和Si、Mn、Mo、N合金元素后，再进行第二次扩散脱氧；
S7、调整渣量，白渣保持15分钟后出钢。
与现有技术相比，本发明的中频炉冶炼F55双相钢的生产方法具有以下有点：
(1)氧和氢一样，都会对钢的机械性能产生不良影响。不仅是氧的浓度，而且含氧的夹杂物的多少、类型及其分布等也有很重要的影响；这类夹杂物是指金属氧化物、硅酸盐、铝酸盐、含氧硫化物以及类似的夹杂化合物；炼钢需要脱氧，因为凝固期间，溶液中氧和碳反应会生成一氧化碳，可以造成气泡；另外，冷却时氧可以作为FeO、MnO以及其他氧化夹杂物从溶液中析出，从而削弱其热加工或冷加工性，以及延展性、韧性、疲劳强度和钢的械加工性能；氧与氮和碳还能引起老化或者硬度在室温下自发的增加；当钢中氢含量较高时，容易出现孔隙或一般的多孔性，造成铁的脆化，即氢脆。本发明采用中频炉冶炼加上多重扩散脱氧的方式生产F55双相钢，其中频炉熔炼速度快、节电效果好、烧损少、能耗低，提高冶炼效率；多重扩散脱氧，使钢锭内部结构更加致密，且纯度高、含硫低、非金属夹杂物少、钢锭表面光滑、洁净均匀致密、金相组织和化学成分均匀，可降低冶炼F55双相钢时的氧、氢含量和非金属夹渣物含量。
(2)本发明在合金钢中加入Si，能显著提高钢的弹性极限、屈服点和抗拉强度；Si和Mo、Cr等元素结合能提高材料的抗腐蚀性、抗氧化性和耐热性；在合金钢中加入Mn，不但可以使合金钢有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能。
(3)P是F55双相钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变差，降低塑性，使冷弯性能变坏，因此通常要求钢中含磷量小于0.045％，本发明中P控制在0.02％以下。S在通常情况下也是有害元素，使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹，S对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性，所以通常要求S含量小于0.055％，本发明中S控制在0.015％以下。本发明将F55双相钢中的P和S含量降低到比常规含量更少，使F55双相钢中的非金属夹渣物含量更低，提升了F55双相钢的耐腐蚀性能。
进一步地，步骤S2中的底渣由CaO和CaF2组成，CaO和CaF2的质量比例为7：3，其中，CaF2具有降低炉渣开始熔化温度,增加炉渣熔化区间,降低炉渣热焓,降低炉渣粘度和炉渣熔化性温度的作用。
进一步地，步骤S2中的底渣重量为20-30kg。
进一步地，步骤S3中Si-Ca的加入量为钢水重量的0.05％。
进一步地，步骤S3中Si-Ca的加入量为0.5-2kg。
进一步地，步骤S4中的高铝耐火砖碎块成分为Al2O3和SiO2，Al2O3的质量分数为50％-70％，SiO2的质量分数为30％-50％。金属铝可用于多种炼钢形式的脱氧，具有很强的脱氧效果，能很好地改善钢水流动性能，减少钢中气体、降低钢液夹杂。金属铝脱氧效率高，减少合金料粉，不但有优异的脱氧功能，而且能使氧化物夹杂球化，稳定吸附于渣中，起到净化钢水的终净化冶金目的。硅铝复合具有更好的脱氧效果，在较低的铝含量下，硅可以明显改善铝的脱氧能力，当铝含量增加到一定值时，这种作用消失，这时氧含量受铝含量控制，硅失去脱氧能力。使用成分50-70％Si和30-40％％Al的硅铝合金、其脱氧产物成分取决于合金加入量。当其加入量为0.3％时，析出硅酸铝；0.6％时，析出多铝红柱石；0.9％时，析出产物90％为α-刚玉。显然Al/Si＝40/60这一比值中，铝含量较多，硅铝合金加入量的增多，意味着过量铝的增多，因而不利于复合脱氧的发展。
进一步地，步骤S5中的脱氧剂采用Si-Ca粉，用量为新渣重量的0.1％-0.2％。Si-Ca粉是根据氧元素的实际脱氧效果而有机组合的复合脱氧剂，可以有效地改变综合脱氧产物的形态、密度、数量与分布，从而方便脱氧产生的夹杂物的排除，稳定提高脱氧性能。
进一步地，步骤S5中每批脱氧剂的加入间隔时间为10-15分钟，第一次扩散脱氧总时间大于等于40分钟。1t以下炉容的第一次扩散脱氧总时间大于等于40分钟，2-4t炉容的第一次扩散脱氧总时间大于等于60分钟。
进一步地，步骤S6的第二次扩散脱氧时间大于等于15分钟。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
实施例一
中频炉冶炼F55双相钢的生产方法，包括以下步骤：
S1、在中频炉内按以下质量分数的配料成分配制钢水：0.022％的C、0.5％的Si、0.45％的Mn、0.0197％的P、0.014％的S、25.0％的Cr、7.0％的Ni、3.5％的Mo、0.273％的N，余量为Fe；
S2、再向中频炉内加入钢水20kg重量的底渣并熔化；底渣由CaO和CaF2组成，CaO和CaF2的质量比例为7：3；
S3、熔清后加入0.5kg的Si-Ca线进行脱氧；
S4、加入Si-Ca线10分钟后扒渣，再加入渣料成分为高铝耐火砖碎块和CaF2造新渣；其中，高铝耐火砖碎块成分为Al2O3和SiO2，Al2O3的质量分数为60％，SiO2的质量分数为40％；
S5、将2kg Si-Ca粉的脱氧剂分5批加入到渣层进行第一次扩散脱氧，每批间隔时间约10-15分钟，第一次扩散脱氧总时间为45分钟；
S6、取样分析炉前成分，补加FeCrNi合金和Si、Mn、Mo、N合金元素后，再进行第二次扩散脱氧，第二次脱氧时间20分钟；
S7、调整渣量，白渣保持15分钟后出钢。
取样分析F55双相钢的氧、氢含量和非金属夹杂物含量，结果见表1。
实施例二
中频炉冶炼F55双相钢的生产方法，包括以下步骤
S1、在中频炉内按以下质量分数的配料成分配制钢水：0.022％的C、0.5％的Si、0.45％的Mn、0.0197％的P、0.014％的S、25.0％的Cr、7.0％的Ni、3.5％的Mo、0.273％的N，余量为Fe；
S2、再向中频炉内加入30kg重量的底渣并熔化；底渣由CaO和CaF2组成，CaO和CaF2的质量比例为7：3；
S3、熔清后加入2kg的Si-Ca线进行脱氧；
S4、加入Si-Ca线10分钟后扒渣，再加入渣料成分为高铝耐火砖碎块和CaF2造新渣；其中，高铝耐火砖碎块成分为Al2O3和SiO2，Al2O3的质量分数为60％，SiO2的质量分数为40％；
S5、将2kg Si-Ca粉的脱氧剂分5批加入到渣层进行第一次扩散脱氧，每批间隔时间约10-15分钟，第一次扩散脱氧总时间为75分钟；
S6、取样分析炉前成分，补加FeCrNi合金和Si、Mn、Mo、N合金元素后，再进行第二次扩散脱氧，第二次脱氧时间25分钟；
S7、调整渣量，白渣保持15分钟后出钢。
取样分析F55双相钢的氧、氢含量和非金属夹杂物含量，结果见表1。
对比例一
中频炉冶炼F55双相钢的生产方法，包括以下步骤：
S1、在中频炉内按以下质量分数的配料成分配制钢水：0.022％的C、0.5％的Si、0.45％的Mn、0.045％的P、0.055％的S、25.0％的Cr、7.0％的Ni、3.5％的Mo、0.273％的N，余量为Fe；
S2、再向中频炉内加入钢水20kg重量的底渣并熔化；底渣由CaO和CaF2组成，CaO和CaF2的质量比例为7：3；
S3、熔清后加入0.5kg的Si-Ca线进行脱氧；
S4、加入Si-Ca线10分钟后扒渣，再加入渣料成分为高铝耐火砖碎块和CaF2造新渣；其中，高铝耐火砖碎块成分为Al2O3和SiO2，Al2O3的质量分数为60％，SiO2的质量分数为40％；
S5、将2kg Si-Ca粉的脱氧剂分5批加入到渣层进行第一次扩散脱氧，每批间隔时间约10-15分钟，第一次扩散脱氧总时间为45分钟；
S6、取样分析炉前成分，补加FeCrNi合金和Si、Mn、Mo、N合金元素后，再进行第二次扩散脱氧，第二次脱氧时间20分钟；
S7、调整渣量，白渣保持15分钟后出钢。
取样分析F55双相钢的氧、氢含量和非金属夹杂物含量，结果见表1。
对比例二
中频炉冶炼F55双相钢的生产方法，包括以下步骤
S1、在中频炉内按以下质量分数的配料成分配制钢水：0.022％的C、0.5％的Si、0.45％的Mn、0.045％的P、0.055％的S、25.0％的Cr、7.0％的Ni、3.5％的Mo、0.273％的N，余量为Fe；
S2、再向中频炉内加入30kg重量的底渣并熔化；底渣由CaO和CaF2组成，CaO和CaF2的质量比例为7：3；
S3、熔清后加入2kg的Si-Ca线进行脱氧；
S4、加入Si-Ca线10分钟后扒渣，再加入渣料成分为高铝耐火砖碎块和CaF2造新渣；其中，高铝耐火砖碎块成分为Al2O3和SiO2，Al2O3的质量分数为60％，SiO2的质量分数为40％；
S5、将2kg Si-Ca粉的脱氧剂分5批加入到渣层进行第一次扩散脱氧，每批间隔时间约10-15分钟，第一次扩散脱氧总时间为75分钟；
S6、取样分析炉前成分，补加FeCrNi合金和Si、Mn、Mo、N合金元素后，再进行第二次扩散脱氧，第二次脱氧时间25分钟；
S7、调整渣量，白渣保持15分钟后出钢。
取样分析F55双相钢的氧、氢含量和非金属夹杂物含量，结果见表1。
表1.F55双相钢的氧、氢含量和非金属夹杂物含量
表1中，A类为硫化物类，具有高的延展性，有较宽范围形态比的单个灰色夹杂物，一般端部呈圆角；B类为氧化铝类，大多数没有变形，带角的，形态比小，黑色或带蓝色的颗粒，沿轧制方向排成一行；C类为硅酸盐类，具有高的延展性，有较宽范围的形态比的单个呈黑色或深灰色夹杂物，一般端部呈锐角；D类为球状氧化物类，不变形，带角或圆形，形态比小，黑色或带蓝色的，无规则分布的颗粒；DS类为单颗粒球状类，圆形或近似圆形，直径大于等于13pm的单颗粒夹杂物；每类夹杂物均按厚度或直径的不同分为粗系和细系，按数量分为1-3级，级别越高，夹杂物含量也越多(表2和表3)，具体评定标准参考GB/T10561-2005《钢中非金属夹杂物显微评定方法》。
表2.评级界限(最小值)
表3.夹杂物宽度
对比实施例和对比例的数据可知(表1)，本发明实施例一、二的配料成分中的P、S含量分别为0.0197％、0.014％，而对比例一、二的配料成分中P、S含量分别为0.045％、0.055％，实施例一、二的F55双相钢的氧含量、氢含量都比对比例一、二的少，且实施例一、二的非金属夹杂物都比对比例一、二的含量少且细，可见，采用含量低的P、S可以得到氧、氢、非金属夹杂物的含量较少的F55双相钢，使其耐腐蚀性得到提高。中频炉冶炼F55双相钢的生产方法中，采用更大的Si-Ca线与底渣质量比、更长的扩散脱氧总时间，可以得到更低的氧含量、氢含量、非金属夹杂物含量和更细的金属夹杂物。
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种中频炉冶炼F55双相钢的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在中频炉内按以下质量分数的配料成分配制钢水：≤0.03％的C、≤1.00％的Si、≤1.00％的Mn、≤0.02％的P、≤0.015％的S、24.0％-26.0％的Cr、6.0％-8.0％的Ni、3.0％-4.0％的Mo、0.2％-0.3％的N，余量为Fe；
S2、再向中频炉内加入钢水2％重量的底渣并熔化；
S3、熔清后加入Si-Ca线进行脱氧；
S4、加入Si-Ca线10分钟后扒渣，再加入渣料成分为高铝耐火砖碎块和CaF2造新渣；
S5、将脱氧剂分批加入到渣层进行第一次扩散脱氧；
S6、取样分析炉前成分，补加FeCrNi合金和Si、Mn、Mo、N合金元素后，再进行第二次扩散脱氧；
S7、调整渣量，白渣保持15分钟后出钢。
2.根据权利要求1所述的中频炉冶炼F55双相钢的生产方法，其特征在于，所述步骤S2中的底渣由CaO和CaF2组成，CaO和CaF2的质量比例为7：3。
3.根据权利要求2所述的中频炉冶炼F55双相钢的生产方法，其特征在于，所述步骤S2中的底渣重量为20-30kg。
4.根据权利要求1所述的中频炉冶炼F55双相钢的生产方法，其特征在于，所述步骤S3中Si-Ca的加入量为钢水重量的0.05％。
5.根据权利要求1所述的中频炉冶炼F55双相钢的生产方法，其特征在于，所述步骤S4中的高铝耐火砖碎块成分为Al2O3和SiO2，Al2O3的质量分数为50％-70％，SiO2的质量分数为30％-50％。
6.根据权利要求1所述的中频炉冶炼F55双相钢的生产方法，其特征在于，所述步骤S5中的脱氧剂采用Si-Ca粉，用量为新渣重量的0.1％-0.2％。
7.根据权利要求1所述的中频炉冶炼F55双相钢的生产方法，其特征在于，所述步骤S5中每批脱氧剂的加入间隔时间为10-15分钟，第一次扩散脱氧总时间大于等于40分钟。
8.根据权利要求1所述的中频炉冶炼F55双相钢的生产方法，其特征在于，所述步骤S6的第二次扩散脱氧时间大于等于15分钟。
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