CN114032354B - 提高32CrNi3MoVE钢低温冲击功的冶炼工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提高32CrNi3MoVE钢低温冲击功的冶炼工艺，包括如下工序：（1）、精选配料，控制有害元素含量；（2）、电炉冶炼，控制碳、磷、温度满足工艺要求，出钢时随钢流加入硅铁、锰铁、铝块脱氧剂、石灰造渣材料；（3）、钢包炉吹氩精炼、升温、脱氧、调整合金成分、真空脱气、吹氩喂钙线强化脱氧，成分合格出钢；（4）、模铸成电极坯；（5）、采取三元渣生产和氩气保护将电极坯电渣成电渣锭，控制[Al]≤0.025%；用该冶炼方法生产的32CrNi3MoVE钢横向AKV（‑40℃）≥20J。
Description
技术领域
本发明属于炼钢工艺技术领域，涉及一种低铝用钢冶炼工艺，具体涉及一种提高32CrNi3MoVE钢低温冲击功的冶炼工艺。
背景技术
32CrNi3MoVE钢用于制作厚壁管，此类钢具有较高的淬透性，调质热处理后能获得较好的强度和塑性配合，具有较高的抗脆断能力。该材料要求AKV(-40℃)冲击功≥20J，实际生产中冲击功稳定性较差，存在锭尾冲击功低于20J的情况。
2020年以前电渣用渣系为二元渣，渣系配比为CaF2：Al2O3＝70：30，生产数据统计发现，冒口、锭尾端[Al]均≤0.025％，AKV(-40℃)冲击功均≥20J，但此渣系易造成硫化物夹杂超标；目前电渣使用的渣系为自配三元渣(CaF2：Al2O3：CaO＝65：20：15)，石灰部分使用预熔渣代替；此渣系冒口端[Al]均≤0.025％，AKV(-40℃)冲击功均≥20J，而锭尾端[Al]在0.012～0.050％之间波动。在对比了[Al]与-40℃冲击功AKV的关系后发现，锭尾端[Al]≤0.025％时横向AKV(-40℃)平均值为40J，锭尾端[Al]0.026～0.050时横向AKV(-40℃)平均值18J；本发明以此为背景展开，开展如何控制锭尾端[Al]≤0.025％，以确保锭尾端横向AKV(-40℃)不小于20J。现有技术中，对32CrNi3MoVE钢的成分要求标准是：C 0.30～0.35％，Si≤0.35％，Mn 0.6～0.8％，Ni 3.0～3.5％，Cr 0.4～0.8％，Mo 0.5～0.75％，V0.15～0.25％,S≤0.015％，P≤0.015％，Cu≤0.25％，余量为铁；其中对Al、As、Sn、Pb、Sb、Bi含量无明确要求。
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低温冲击功高和寿命长的提高32CrNi3MoVE钢低温冲击功的冶炼工艺。
本发明的目的是这样实现的：一种提高32CrNi3MoVE钢低温冲击功冶炼工艺，首先要求按照重量百分含量32CrNi3MoVE钢包括如下成分：C 0.30～0.33％，Si0.20～0.30％，Mn 0.7～0.8％，Ni 3.1～3.3％，Cr 0.6～0.8％，Mo 0.6～0.70％，V 0.15～0.25％,S≤0.005％，P≤0.010％，Cu≤0.10％，Al≤0.025％，其中电弧炉冶炼用原材料选用优质钢屑、低五害元素生铁、返回钢料头，控制原材料中的五害元素总和As+Sn+Pb+Sb+Bi≤0.020％，生产工艺采用偏心底电弧炉熔化废钢、脱碳、去磷、出钢、钢包吹氩精炼、脱氧去硫、调整成分、真空罐进一步脱气精炼，吹氩喂钙线，钢水铸造成模注电极坯；具体包括如下工序：
步骤1)、首先将优质钢屑、低五害元素生铁、返回钢料头送入电弧炉中冶炼，对电弧炉只出钢不出渣，控制[P]≤0.005％，温度≥1640℃，电弧炉满足出钢条件后，将钢水倒入钢包炉中，出钢过程中随钢流加入低铝硅铁2.0Kg/t、锰铁6.0Kg/t、铝块1.0Kg/t及石灰4.0Kg/t；
步骤2)、钢包炉就位后，先接通氩气进行搅拌、送电升温调整温度≥1550℃，再加入石灰2.0Kg/t、萤石0.5Kg/t调整渣量，渣子化开后加入碳粉3.0Kg/t、硅铁粉2.0Kg/t、铝粉2.0Kg/t分2～5批进行脱氧，渣白后调整合金进入成分范围，当成分达到工艺设计要求且温度≥1640℃吊包进入真空罐；
步骤3)、将钢包吊到真空罐内后接通氩气，盖上真空盖，在≤0.67mbar下保持时间≥15分钟，解除真空压力后取样检测成分、气体，控制Al≤0.015％，五害元素总和As+Sn+Pb+Sb+Bi≤0.020％；吊包前吹氩并喂0.2～0.4m/t钙线进一步脱氧,温度控制在1540℃～1560℃吊包浇钢；
步骤4)、挑选内壁光滑无大于5mm小坑的铸坯模，使用温度≥30℃，浇注系统清洁干燥；电极坯浇注时加轻质绝热冒口、0.5～1.0Kg/t无碳保护渣和0.2～0.5Kg/t发热剂，浇完补加0.2～0.5Kg/t碳化稻壳确保补缩效果；电极坯脱模后趁热切除冒口，然后装入退火炉退火；
步骤5)、电渣重熔，电渣前将电极坯表面打磨除锈或喷丸处理表面光滑，电渣渣系采用三元渣系生产，控制冒口、锭尾端[Al]≤0.025％；其化学组分及其重量百分比为CaF2：Al2O3：CaO＝65：20：15，石灰部分使用预熔渣代替；电渣重熔过程中采用向结晶器上口持续充入氩气进行保护，进一步降低渣池上方气氛的湿度，减少电渣过程中的吸氢吸氮，防止渣池吸气增氢，并在重熔过程中根据电极坯原始硅含量每5分钟加入硅钙粉50-60g对熔渣进行脱氧；将电极坯电渣成电渣锭。
本发明的有益效果如下：
1、采用该冶炼方法所生产的32CrNi3MoVE空心管用钢，铝元素可稳定控制在≤0.015％的水平，并且有效解决了不同渣系引起的锰元素烧损的问题；
2、利用该冶炼方法制成的32CrNi3MoVE空心管用钢，冒口端[Al]≤0.025％时横向AKV(-40℃)平均值为50J，锭尾端[Al]≤0.025％，横向AKV(-40℃)平均值为40J，且锭尾、冒口冲击功差异较小，且未检测出锭尾端[Al]含量超过0.025％。
具体实施方式
实施例1：一种提高32CrNi3MoVE钢低温冲击冶炼工艺，电弧炉冶炼用原材料选用50～80％料重的优质钢屑、10～30％料重的低五害元素生铁、10～30％料重的返回钢料头，控制原材料中的五害元素总和As+Sn+Pb+Sb+Bi≤0.020％，包括如下工序：
步骤1)、首先将优质钢屑、低五害元素生铁、返回钢料头送入电弧炉中冶炼，对电弧炉只出钢不出渣，并向炉内装入1.0～2.0t石灰，电炉出钢前控制[P]≤0.005％，温度≥1640℃，将钢水倒入钢包炉中，出钢过程中随钢流加入低铝硅铁2.0Kg/t、锰铁6.0Kg/t、铝块1.0Kg/t及石灰4.0Kg/t；
步骤2)、钢包炉就位后先接通氩气进行搅拌、送电升温调整温度≥1550℃，再加入石灰2.0Kg/t、萤石0.5Kg/t调整渣量，渣子化开后加入碳粉3.0Kg/t、硅铁粉2.0Kg/t、铝粉2.0Kg/t分2～5批进行脱氧，渣白后调整合金进入成分范围，当成分达到工艺设计要求且温度≥1640℃吊包进入真空罐；
步骤3)、将钢包吊到真空罐内后接通氩气，盖上真空盖，在≤0.67mbar下保持时间≥15分钟，解除真空压力后取样检测成分、气体，控制[Al]≤0.015％，五害元素总和As+Sn+Pb+Sb+Bi≤0.020％；吊包前吹氩并喂0.2～0.4m/t钙线进一步脱氧,温度1540℃～1560℃吊包浇钢；
步骤4)、挑选内壁光滑无大于5mm小坑的铸坯模，使用温度≥30℃，浇注系统清洁干燥；镇静时间≥10分钟，开浇前和开浇过程中采用模内充氩和氩气保护浇注，开浇温度：1530～1550℃。电极坯浇注时加轻质绝热冒口、0.5～1.0Kg/t无碳保护渣和0.2～0.5Kg/t发热剂，浇完补加0.2～0.5Kg/t碳化稻壳确保补缩效果。电极坯脱模后趁热切除冒口，然后装入退火炉退火；
步骤5)、电渣重熔前，将电极坯表面打磨除锈或喷丸处理达到表面光滑，电渣重熔前电极坯在600℃下烘烤4h以上。电渣重熔所用渣料在800℃烘干6h，防止渣中水分引起钢中氢超标，导致产生白点或氢致开裂；电渣渣系采用三元渣系，其化学组分及其重量百分比为CaF2：Al2O3：CaO＝65：20：15，石灰部分使用预熔渣代替；重熔时采取氩气保护，进一步降低渣池上方气氛的湿度，减少电渣过程中的吸氢吸氮，防止渣池吸气增氢，并在重熔过程中根据电极坯原始硅含量每5分钟加入硅钙粉50-60g对熔渣进行脱氧，确保成品[Al]≤0.025％。
该冶炼方法制成的身管用32CrNi3MoVE钢，冒口端[Al]含量为0.010～0.020％，经调质热处理后-横向AKV(-40℃)平均值为50J，锭尾端Al含量在0.012～0.025％，横向AKV(-40℃)平均值为40J，且两端冲击功差异较小。
附：一种提高32CrNi3MoVE钢低温冲击功化学成分(m％)
| 元素 | 目标成分m％ | 本实施例 | 不控铝法 |
| C | 0.30-0.35 | 0.32 | 0.33 |
| Si | ≤0.35 | 0.25 | 0.28 |
| Mn | 0.60-0.80 | 0.73 | 0.70 |
| P | ≤0.015 | 0.008 | 0.009 |
| S | ≤0.005 | 0.002 | 0.003 |
| Cr | 0.40-0.80 | 0.70 | 0.72 |
| Mo | 0.50-0.75 | 0.65 | 0.60 |
| Ni | 3.00-3.50 | 3.20 | 3.15 |
| V | 0.15-0.25 | 0.20 | 0.19 |
| Al | ≤0.025 | 0.020 | 0.035 |
| [H]ppm | ≤0.5 | 0.45 | 0.52 |
| As+Sn+Pb+Sb+Bi≤0.020％ | 0.015 | 0.012 | 0.02 |
| AKV(J)(尾)(-40℃) | ≥20J | 40 | 18 |
| AKV(J)(冒)(-40℃) | ≥20J | 50 | 40 |
Claims (1)
1. 一种提高32CrNi3MoVE钢低温冲击功冶炼工艺，其特征在于，首先要求按照重量百分含量32CrNi3MoVE钢包括如下成分：C 0.30～0.33%，Si0.20～0.30%，Mn 0.7～0.8%，Ni3.1～3.3%，Cr 0.6～0.8%，Mo 0.6～0.70%，V 0.15～0.25%,S≤0.005%，P≤0.010%，Cu≤0.10%，Al≤0.025%，其中电弧炉冶炼用原材料选用优质钢屑、低五害元素生铁、返回钢料头，控制原材料中的五害元素总和As+Sn+Pb+Sb+Bi≤0.020%，生产工艺采用偏心底电弧炉熔化废钢、脱碳、去磷、出钢、钢包吹氩精炼、脱氧去硫、调整成分、真空罐进一步脱气精炼，吹氩喂钙线，钢水铸造成模注电极坯；具体包括如下工序：
步骤1）、首先将优质钢屑、低五害元素生铁、返回钢料头送入电弧炉中冶炼，对电弧炉只出钢不出渣，控制[P]≤0.005%，温度≥1640℃，电弧炉满足出钢条件后，将钢水倒入钢包炉中，出钢过程中随钢流加入低铝硅铁2.0Kg/t、锰铁6.0Kg/t、铝块1.0Kg/t及石灰4.0Kg/t；
步骤2）、钢包炉就位后，先接通氩气进行搅拌、送电升温调整温度≥1550℃，再加入石灰2.0Kg/t、萤石0.5Kg/t调整渣量，渣子化开后加入碳粉3.0Kg/t、硅铁粉2.0Kg/t、铝粉2.0Kg/t分2～5批进行脱氧，渣白后调整合金进入成分范围，当成分达到工艺设计要求且温度≥1640℃吊包进入真空罐；
步骤3）、将钢包吊到真空罐内后接通氩气，盖上真空盖，在≤0.67mbar下保持时间≥15分钟，解除真空压力后取样检测成分、气体，控制Al≤0.015%，五害元素总和As+Sn+Pb+Sb+Bi≤0.020%；吊包前吹氩并喂0.2～0.4m/t钙线进一步脱氧,温度控制在1540℃～1560℃吊包浇钢；
步骤4）、挑选内壁光滑无大于5mm小坑的铸坯模，使用温度≥30℃，浇注系统清洁干燥；镇静时间≥10分钟，开浇前和开浇过程中采用模内充氩和氩气保护浇注，开浇温度：1530～1550℃；电极坯浇注时加轻质绝热冒口、0.5～1.0Kg/t无碳保护渣和0.2～0.5Kg/t发热剂，浇完补加0.2～0.5Kg/t碳化稻壳确保补缩效果；电极坯脱模后趁热切除冒口，然后装入退火炉退火；
步骤5）、电渣重熔前，将电极坯表面打磨除锈或喷丸处理达到表面光滑，电渣重熔前电极坯在600℃下烘烤4h以上，电渣重熔所用渣料在800℃烘干6h，防止渣中水分引起钢中氢超标，导致产生白点或氢致开裂，电渣渣系采用三元渣系生产，其化学组分及其重量百分比为CaF2：Al2O3：CaO=65：20：15，控制冒口、锭尾端[Al]≤0.025%；石灰部分使用预熔渣代替；电渣重熔过程中采用向结晶器上口持续充入氩气进行保护，进一步降低渣池上方气氛的湿度，减少电渣过程中的吸氢吸氮，防止渣池吸气增氢，并在重熔过程中根据电极坯原始硅含量每5分钟加入硅钙粉50-60g对熔渣进行脱氧；将电极坯电渣成电渣锭。
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