CN114045427B - Vcd含b不锈钢的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种VCD含B不锈钢的生产方法，属于冶金技术领域。本发明的VCD含B不锈钢的生产方法包括：电炉冶炼→钢包精炼炉真空精炼→大气下注保护浇注→电极坯精整→电渣重熔；所述电渣重熔的过程使用三元渣系CaF2‑Al2O3‑CaO，所述三元渣系的成份为CaF2、Al2O3、CaO、SiO2、B2O3，所述CaF2、Al2O3、CaO、SiO2、B2O3的质量比为：45～65：10～25：10～25：0～2.5：0.5～1.8。本发明的方法能够稳定控制VCD含B不锈钢中的质量含量Si≤0.10％，Al≤0.010％，B：0.007～0.012％，O≤35ppm、B损耗小、产品的报废率低、工艺简单。

Description

VCD含B不锈钢的生产方法
技术领域
本发明涉及一种VCD含B不锈钢的生产方法，属于冶金技术领域。
背景技术
VCD钢具有低Si、低Al的特征，这种钢在冶炼过程，存在脱氧难度大的问题，同时该钢种脱氧元素含量低，在整个冶炼、浇注、重熔过程都特别容易吸氧，低O控制难度极大，加上B属于易氧化元素，如果钢液脱氧不好，则其熔炼收得率不稳定，在该类钢的浇注过程， B元素亦有氧化，在电渣重熔过程也有不同程度的氧化损耗，导致冶炼该类钢种B元素收得率影响因素多，最终收得率波动大，实现成分稳定控制难度非常大，所以时常出现B不合格导致钢锭报废的现象发生。
CN105296867A公开了一种低硅低铝高硼的马氏体不锈钢的冶炼方法，以总重量为基准， Si为≤0.1重量％，Al为≤0.015重量％，B为0.015-0.05重量％，方法包括:(1)炉料准备；(2)电弧炉粗炼:依次进行熔清，吹氧脱碳，预还原，还原和调整成分的过程；(3)LF炉精炼:用还原剂还原然后调整成分；(4)VOD炉精炼:依次进行真空吹氧脱碳，还原和调整成分的过程；(5)LF 炉深度精炼:用还原剂还原,然后加入铁硼合金；(6)浇注.本发明的冶炼方法解决了现有的"电弧炉+VOD"工艺难以控制马氏体不锈钢中Si，Al和B含量的问题,冶炼出了符合相应型号要求的低硅低铝高硼的马氏体不锈钢。然而其实施例Al含量一般在0.012～0.019％，做不到同时让Al≤0.010％，Si≤0.10％，并且工艺复杂。而且该实施例中标准B的范围很宽，实施例1中标准B的范围为0.01～0.04％，实测为0.048％，高于标准要求；实施例2中标准B的范围为 0.0025～0.0065％，实测为0.018％，远高于标准要求；实施例3标准B的范围为0.003～0.008％，实测为0.021％，远高于标准要求。3个案例没有一个合格，说明该技术稳定性差，由于实测值与标准范围偏差太大，无法预见电渣重熔后B能满足标准要求。不能适应B含量为0.007～ 0.012％窄成分范围的精确控制。
发明内容
本发明的目的是提供一种低Si、低Al、低O含B的VCD不锈钢的生产方法。
为达到上述目的，本发明的VCD含B不锈钢的生产方法包括：
VCD含B不锈钢的生产方法包括：电炉冶炼→钢包精炼炉真空精炼→大气下注保护浇注→电极坯精整→电渣重熔；
所述电渣重熔的过程使用三元渣系CaF2-Al2O3-CaO，所述三元渣系的成份为CaF2、Al2O3、CaO、SiO2、B2O3，所述CaF2、Al2O3、CaO、SiO2、B2O3的质量比为：45～65：10～25：10～ 25：0～2.5：0.5～1.8；
优选所述电渣重熔过程中电渣的渣量＝πD2hρ/4；D—结晶器直径；h—渣层厚度，ρ—电渣密度；所述h优选为150～300mm；
所述CaF2、Al2O3、CaO、SiO2、B2O3的质量比优选为：45～65：10～25：10～25：1.0～2.5：0.5～1.8。
在一种具体实施方式中，所述h在重熔初期取上限，重熔末期取下限。
电渣密度因实际配方的不同而存在差异，一般取2.8～3.2*103kg/m3。
在一种具体实施方式中，所述VCD含B不锈钢中的质量含量为：Si≤0.10％，Al≤0.010％， B：0.007～0.012％，O≤35ppm。
在一种具体实施方式中，所述电渣重熔的气氛为N2和Ar2的混合气体，N2的体积比为0～ 50％，O2的质量百分比控制在1000ppm以下。
在一种具体实施方式中，所述大气下注保护浇注得到的电极坯中B的质量百分比为： (0.007～0.012％)×(1.1～1.4)。
在一种具体实施方式中，所述电炉冶炼后钢水P控制在≤0.0012％的水平，出钢C≤0.06％，出钢Si≤0.01％。
在一种具体实施方式中，所述电炉冶炼的原料中Cr+Mn≤0.80％，配碳量≥0.80％；优选电炉冶炼熔清后，采用强吹氧喷碳，针对电炉公称出钢容量在60～90t的电炉，喷碳量控制在 28～45Kg/min；大渣量勤换渣，每批渣量不低于1000kg，换渣次数不低于2次。
如果电炉出钢公称容量增大，喷碳量还可以再增加，如果出钢公称容量减小，可以适当减小喷碳量，每批渣量不低于1000kg，每批次渣量同样按照电炉的公称容量进行适当的增加或者减少。
在一种具体实施方式中，所述钢包精炼炉真空精炼包括造渣、合金化、扩散脱氧、成份调整；控制所述造渣的增Si量≤0.01％，增C量≤0.01％；所述合金化的增Si量≤0.03％，增C 量≤0.03％；所述扩散脱氧的增Si量≤0.03％，增C量≤0.03％；
所述扩散脱氧优选为每5～15min，用5～30kg的粉状脱氧剂进行脱氧，所述脱氧剂为碳粉、硅钙粉、硅铁粉中的至少一种；
所述成份调整优选为当炉渣颜色变白，并且稳定保持30min以上，钢液O含量低于15ppm，加入硼铁，硼铁的收得率按90～100％计算，钢液的B含量控制在(0.007～0.012％)×(1.1～1.4)×(1～1.2)。
在一种具体实施方式中，所述VCD含B不锈钢的主要成分为：C：0.09～0.15％；Si≤0.10％；Mn：0.35～0.45％；P≤0.010％，S≤0.005％，Cr：8.90～9.40％；Ni：0.10～0.30％；Mo：1.20～1.60％；Co：0.90～1.50％；V：0.10～0.30％；Cu≤0.15％；B：0.007～0.012％；Nb：0.03～0.07％；N：0.0130～0.0300％；Ti：≤0.05％；Al：≤0.010％；As≤0.012％；Sb≤0.0012％； Sn≤0.007％；O≤35ppm；H≤1.5ppm；其余为Fe及不可避免的杂质元素，所述合金化的铬铁加入量为出钢总质量的13～17％，钼铁为出钢总质量的2～3％，钴的加入量为出钢总质量的1～ 1.5％，镍的加入量为出钢总质量的0.12～0.25％，钒铁的加入量为出钢总质量的0.10～0.35％，锰的加入量为出钢总质量的0.36～0.46％，铁合金总量≥20％。
在一种具体实施方式中，所述大气下注保护浇注包括用密封装置进行浇注，整个浇注过程钢流不见红，吸氧量控制在15ppm以下，B的氧化损耗控制在0～10％以内。
B的氧化损耗＝(钢包精炼炉出钢B含量-电极坯B含量)/钢包精炼炉出钢B含量*100％)。
在一种具体实施方式中，所述电极坯精整为去除大气下注保护浇注得到的电极坯的表面氧化层。
有益效果：
1.本发明的方法能够稳定控制VCD含B不锈钢中的质量含量Si≤0.10％，Al≤0.010％，B： 0.007～0.012％，O≤35ppm。
2.采用本发明的方法B损耗小。
3.采用本发明的方法容易稳定控制B含量，产品的报废率低。
4.本发明的工艺简单，成本低。
具体实施方式
为达到上述目的，本发明的VCD含B不锈钢的生产方法包括：
VCD含B不锈钢的生产方法，其特征在于，所述方法包括：电炉冶炼→钢包精炼炉真空精炼→大气下注保护浇注→电极坯精整→电渣重熔；
所述电渣重熔的过程使用三元渣系CaF2-Al2O3-CaO，所述三元渣系的成份为CaF2、Al2O3、 CaO、SiO2、B2O3，所述CaF2、Al2O3、CaO、SiO2、B2O3的质量比为：45～65：10～25：10～25：0～2.5：0.5～1.8；
优选所述电渣重熔过程中电渣的渣量＝πD2hρ/4；D—结晶器直径；h—渣层厚度，ρ—电渣密度；所述h优选为150～300mm；
所述CaF2、Al2O3、CaO、SiO2、B2O3的质量比优选为：45～65：10～25：10～25：1.0～2.5：0.5～1.8。
在一种具体实施方式中，所述h在重熔初期取上限，重熔末期取下限。
电渣密度因实际配方的不同而存在差异，一般取2.8～3.2*103kg/m3。
在一种具体实施方式中，所述VCD含B不锈钢中的质量含量为：Si≤0.10％，Al≤0.010％， B：0.007～0.012％，O≤35ppm。
在一种具体实施方式中，所述电渣重熔的气氛为N2和Ar2的混合气体，N2的体积比为0～ 50％，O2的质量百分比控制在1000ppm以下。
在一种具体实施方式中，所述大气下注保护浇注得到的电极坯中B的质量百分比为： (0.007～0.012％)×(1.1～1.4)％。
在一种具体实施方式中，所述电炉冶炼后钢水P控制在≤0.0012％的水平，出钢C≤0.06％，出钢Si≤0.01％。
在一种具体实施方式中，所述电炉冶炼的原料中Cr+Mn≤0.80％，配碳量≥0.80％；优选电炉冶炼熔清后，采用强吹氧喷碳，针对电炉公称出钢容量在60～90t的电炉，喷碳量控制在 28～45Kg/min；大渣量勤换渣，每批渣量不低于1000kg，换渣次数不低于2次。
在一种具体实施方式中，针对以上成分特点，在电炉环节，选用优质钢铁料，由优质生铁、特优碳素废钢组成；使钢铁料初始P、As、Sn、Sb的带入量较少，减轻电炉脱P压力，确保钢液残余元素满足标准要求；其次，钢铁料选用碳素废钢，要求Cr+Mn≤0.80％，配碳量≥0.80％，利于电炉熔渣流动性的控制，便于熔炼后期泡沫渣的形成。熔清后，采用强吹氧喷碳，喷碳量控制在28～45Kg/min，大渣量勤换渣，每批渣量不低于1000kg，换渣次数不低于2次，最终将电炉钢水P控制在≤0.0012％的水平，出钢C≤0.06％，出钢Si≤0.01％。
在一种具体实施方式中，所述钢包精炼炉真空精炼包括造渣、合金化、扩散脱氧、成份调整；控制所述造渣的增Si量≤0.01％，增C量≤0.01％；所述合金化的增Si量≤0.03％，增C 量≤0.03％；所述扩散脱氧的增Si量≤0.03％，增C量≤0.03％；
所述扩散脱氧优选为每5～15min，用5～30kg的粉状脱氧剂进行脱氧，所述脱氧剂为碳粉、硅钙粉、硅铁粉中的至少一种；
所述成份调整优选为当炉渣颜色变白，并且稳定保持30min以上，钢液O含量低于15ppm，加入硼铁，硼铁的收得率按90～100％计算，钢液的B含量控制在(0.007～0.012％)×(1.1～1.4)×(1～1.2)％。
在一种具体实施方式中，所述VCD含B不锈钢的主要成分为：C：0.09～0.15％； Si≤0.10％；Mn：0.35～0.45％；P≤0.010％，S≤0.005％，Cr：8.90～9.40％；Ni：0.10～0.30％； Mo：1.20～1.60％；Co：0.90～1.50％；V：0.10～0.30％；Cu≤0.15％；B：0.007～0.012％； Nb：0.03～0.07％；N：0.0130～0.0300％；Ti：≤0.05％；Al：≤0.010％；As≤0.012％；Sb≤0.0012％； Sn≤0.007％；O≤35ppm；H≤1.5ppm；其余为Fe及不可避免的杂质元素，所述合金化的铬铁加入量为出钢总质量的13～17％，钼铁的加入量为出钢总质量的2～3％，钴的加入量为出钢总质量的1～1.5％，镍的加入量为出钢总质量的0.12～0.25％，钒铁的加入量为出钢总质量的 0.10～0.35％，锰的加入量为出钢总质量的0.36～0.46％，铁合金总量≥20％。
在一种具体实施方式中，所述大气下注保护浇注包括用密封装置进行浇注，整个浇注过程钢流不见红，吸氧量控制在15ppm以下，B的氧化损耗控制在0～10％以内。
在一种具体实施方式中，所述电极坯精整为去除大气下注保护浇注得到的电极坯的表面氧化层。
待电极坯完全凝固后，进行消应处理，对电极坯表面进行百分百的见光加工，去除表面氧化层，减少电渣重熔时氧的总带入量。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
1.在电炉冶炼环节，采用优质生铁、优质碳素废钢组成钢铁料优质生铁20％，优质碳素废钢80％，收得率88％，Cr+Mn＝0.65％，配碳量0.95％，电炉公称出钢容量在80t的电炉，熔化后期将喷碳量控制在42kg/min，同时将熔清温度控制在1610℃以下，实现低温脱P操作。每批次石灰用量2t，换渣3次，通过以上操作，最终将电炉钢水P为0.0011％,C为0.05％， Si＜0.01％(含量太低，无法分析)。
2.在钢包精炼炉冶炼环节，造渣完成后，C为0.06％，Si为0.01％；加入20％的铁合金后 (铬铁加入量15.5％，钼铁加入量2.5％，加入电积钴 1.1％，金属锰0.45％，镍板0.15％，钒铁0.26％，铌铁0.06％)，每10min，用碳粉-硅钙粉-硅铁粉进行复合脱氧，每批次用量约10kg，进行扩散脱氧，C为0.11％，Si为0.07％；当炉渣颜色变白，并且稳定保持40min，当钢液O 含量低于12ppm时，加入硼铁，硼铁的收得率达按95％计算，钢液的B含量控制在0.011％， Si：0.07％，C：0.13％。
3.在浇注环节，采用保护密封装置进行浇注，整个浇注过程钢流完全被保护，钢流不见红，将浇注过程吸氧量控制在13ppm，B的氧化损耗控制在5％左右。
4.待电极坯完全凝固后，进行退火处理，对电极坯表面进行百分百的机械加工，去除表面氧化层，取样分析，确认电极坯实际成分，B含量0.010％，O含量为25ppm。
5.电渣重熔过程使用三元渣系，即CaF2-Al2O3-CaO，配比为56％CaF2，21％Al2O3-，20％CaO，添加2.5％的SiO2、0.5％的B2O3。
结晶器的直径为1000mm，渣量为300mm厚，约760kg。
6.电渣重熔过程炉内用N2-Ar2进行控制，N2比例为30％，O2的质量百分比控制在800ppm 左右。
7.最终电渣钢锭B含量为0.0095％，O含量为15ppm，Si为0.07％，Al为0.007％，H含量为1.2ppm，其余元素均满足标准要求，C:0.12％；Mn：0.38％；Cr：9.15％；Ni：0.20％； Mo：1.40％；Co：1.10％；V：0.20％；Cu≤0.0.03％；Nb：0.04％；N：0.0.020％；Ti：0.01％； As≤0.005％；Sb≤0.0012％；Sn≤0.002％，P：0.008％，S：0.001％；其余为Fe及不可避免的杂质元素。实现了低Si、低Al含B低O不锈钢电渣钢锭的生产。
实施例2
1.在电炉冶炼环节，采用优质生铁、优质碳素废钢组成钢铁料优质生铁20％，优质碳素废钢80％，收得率86％，Cr+Mn＝0.75％，配碳量0.95％，熔化后期将喷碳量控制在40kg/min，同时将熔清温度控制在1610℃以下，实现低温脱P操作。每批次石灰用量2t，换渣4次，通过以上操作，最终将电炉钢水P为0.0012％,C为0.04％，Si＜0.01％(含量太低，无法分析)。
2.在钢包精炼炉冶炼环节，造渣完成后，C为0.05％，Si为0.01％；加入20％的铁合金后 (铬铁加入量15.5％，钼铁加入量2.5％，加入电积钴 1.1％，金属锰0.45％，镍板0.15％，钒铁0.26％，铌铁0.06％)，每10min，用碳粉-硅钙粉-硅铁粉进行复合脱氧，每批次用量约10kg，进行扩散脱氧，C为0.12％，Si为0.06％；当炉渣颜色变白，并且稳定保持40min，当钢液O 含量低于12ppm时，加入硼铁，硼铁的收得率达按95％计算，钢液的B含量控制在0.010％， Si：0.07％，C：0.13％。
3.在浇注环节，采用保护密封装置进行浇注，整个浇注过程钢流完全被保护，钢流不见红，将浇注过程吸氧量控制在12ppm，B的氧化损耗控制在4％左右。
4.待电极坯完全凝固后，进行退火处理，对电极坯表面进行百分百的机械加工，去除表面氧化层，取样分析，确认电极坯实际成分，B含量0.0096％，O含量为23ppm。
5.电渣重熔过程使用三元渣系，即CaF2-Al2O3-CaO，配比为57％CaF2，21％Al2O3，20％CaO，添加1.4％的SiO2、0.6％的B2O3。
结晶器的直径为1100mm，渣量为240mm厚，约700kg。
6.电渣重熔过程炉内用N2-Ar2进行控制，N2比例为40％，O2的质量百分比控制在700ppm 左右。
7.最终电渣钢锭B含量为0.0090％，O含量为13ppm，Si为0.06％，Al为0.006％，H含量为1.0ppm，其余元素均满足标准要求，C:0.13％；Mn：0.45％；Cr：9.00％；Ni：0.15％； Mo：1.30％；Co：1.00％；V：0.18％；Cu≤0.03％；Nb：0.05％；N：0.022％；Ti：0.01％； As≤0.005％；Sb≤0.0012％；Sn≤0.002％；P：0.007％，S：0.001％；其余为Fe及不可避免的杂质元素。实现了低Si、低Al含B低O不锈钢电渣钢锭的生产。

Claims (10)

1.VCD含B不锈钢的生产方法，其特征在于，所述VCD 含B不锈钢的主要成分为：C：0.09～0.15％；Si≤0.10%；Mn：0.35～0.45%；P≤0.010%，S≤0.005%，Cr：8.90～9.40％；Ni：0.10～0.30%；Mo：1.20～1.60%；Co：0.90～1.50％；V：0.10～0.30％；Cu≤0.15%；B：0.007～0.012％；Nb：0.03～0.07％；N：0.0130～0.0300％；Ti：≤0.05％；Al：≤0.010％；As≤0.012%；Sb≤0.0012%；Sn≤0.007%；O≤35ppm；H≤1.5ppm；其余为Fe及不可避免的杂质元素；所述方法包括：电炉冶炼→钢包精炼炉真空精炼→大气下注保护浇注→电极坯精整→电渣重熔；
所述电渣重熔的过程使用三元渣系CaF2-Al2O3-CaO，所述三元渣系的成份为CaF2、Al2O3、CaO、SiO2、B2O3，所述CaF2、Al2O3、CaO、SiO2、B2O3的质量比为：45～65：10～25：10～25：0～2.5：0.5～1.8，且SiO2质量不为0；
所述电炉冶炼后钢水P控制在≤0.0012%的水平，出钢C≤0.06%，出钢Si≤0.01%；
所述大气下注保护浇注得到的电极坯中B的质量百分比为：（0.007～0.012％）×（1.1～1.4）；
所述电渣重熔的气氛为N2和Ar的混合气体，0＜N2的体积比≤50%，O2的质量百分比控制在1000ppm以下；
所述电渣重熔过程中电渣的渣量=πD2hρ/4； D—结晶器直径；h—渣层厚度，ρ—电渣密度；
所述h为150～300mm。
2.根据权利要求1所述的VCD含B不锈钢的生产方法，其特征在于，所述CaF2、Al2O3、CaO、SiO2、B2O3的质量比为：45～65：10～25：10～25：1.0～2.5：0.5～1.8。
3.根据权利要求1所述的VCD 含B不锈钢的生产方法，其特征在于，所述电炉冶炼的原料中Cr+Mn≤0.80%，配碳量≥0.80%。
4.根据权利要求3所述的VCD 含B不锈钢的生产方法，其特征在于，所述电炉冶炼熔清后，采用强吹氧喷碳，针对电炉公称出钢容量在60～90t的电炉，喷碳量控制在28～45Kg/min；大渣量勤换渣，每批渣量不低于1000kg，换渣次数不低于2次。
5.根据权利要求1或2所述的VCD 含B不锈钢的生产方法，其特征在于，所述钢包精炼炉真空精炼包括造渣、合金化、扩散脱氧、成份调整；控制所述造渣的增Si量≤0.01%，增C量≤0.01%；所述合金化的增Si量≤0.03%，增C量≤0.03%；所述扩散脱氧的增Si量≤0.03%，增C量≤0.03%。
6.根据权利要求5所述的VCD 含B不锈钢的生产方法，其特征在于，
所述扩散脱氧为每5～15min，用5～30kg的粉状脱氧剂进行脱氧，所述脱氧剂为碳粉、硅钙粉、硅铁粉中的至少一种。
7.根据权利要求5所述的VCD 含B不锈钢的生产方法，其特征在于，所述成份调整为当炉渣颜色变白，并且稳定保持30min以上，钢液O含量低于15ppm，加入硼铁，硼铁的收得率按90～100%计算，钢液的B含量控制在（0.007～0.012％）×（1.1～1.4）×（1～1.2）。
8.根据权利要求5所述的VCD 含B不锈钢的生产方法，其特征在于，所述合金化的铬铁加入量为出钢总质量的13～17%，钼铁加入量为出钢总质量的2～3%，钴的加入量为出钢总质量的1～1.5%，锰的加入量为0.36～0.46%，镍的加入量为出钢总质量的0.12～0.25%，钒铁的加入量为出钢总质量的0.10～0.35%，铁合金总量≥20%。
9.根据权利要求1或2所述的VCD 含B不锈钢的生产方法，其特征在于，所述大气下注保护浇注包括用密封装置进行浇注，整个浇注过程钢流不见红，吸氧量控制在15ppm以下，B的氧化损耗控制在0～10%以内。
10.根据权利要求1或2所述的VCD 含B不锈钢的生产方法，其特征在于，所述电极坯精整为去除大气下注保护浇注得到的电极坯的表面氧化层。
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