CN114635085A - 一种纯C-Si-Mn系高洁净度稀土风电钢及其冶炼方法 - Google Patents

一种纯C-Si-Mn系高洁净度稀土风电钢及其冶炼方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种纯C‑Si‑Mn系高洁净度稀土风电钢，其化学成分按照质量百分比计为：C：0.16‑0.18％，Si：0.27‑0.35％，Mn：1.35‑1.45％，P：≤0.015％，S：≤0.005％，Alt：0.02‑0.05％，Ca：0.0010‑0.0030％，稀土Ce：0.0010‑0.0040％，其余为铁和不可避免的杂质元素。该纯C‑Si‑Mn系高洁净度稀土风电钢具有良好的厚度方向抗撕裂性能和冲击性能等。

Description

一种纯C-Si-Mn系高洁净度稀土风电钢及其冶炼方法
技术领域
本发明属于钢铁冶炼冶炼技术领域，具体涉及一种纯C-Si-Mn系高洁净度稀土风电钢及其冶炼方法。
背景技术
由于风电钢主要应用于野外及沿海条件恶略的风电行业，需经受各种极其恶劣条件天气和复杂的风力交变载荷，长期在10-80m高处承受着拉伸、弯曲、剪切等作用力连续可靠工作至上20年以上，除了需具体较好的常规力学性能外，还需具体优良的低温冲击韧性，耐腐蚀性，厚度方向抗撕裂性能及耐候性等高端性能要求。
发明内容
针对现有技术中存在的一个或多个问题，本发明一个方面提供一种纯C-Si-Mn系高洁净度稀土风电钢，其化学成分按照质量百分比计为：C：0.16-0.18％，Si：0.27-0.35％，Mn：1.35-1.45％，P：≤0.015％，S：≤0.005％，Alt：0.02-0.05％，Ca：0.0010-0.0030％，稀土Ce：0.0010-0.0040％，其余为铁和不可避免的杂质元素；
所述纯C-Si-Mn系高洁净度稀土风电钢含有Ce-Al-O、Ce-O-S和Ca-Ce-O-S稀土夹杂物中的一种或两种以上，且所述稀土夹杂物中Al、Ce、Ca、S和O的化学组成的质量百分比为Al≤15％，Ce≥20％，Ca≤25％，S≤30％，O≤20％，所述稀土夹杂物的数量密度≤150个/mm2，且80％以上稀土夹杂物尺寸小于1微米。
上述的纯C-Si-Mn系高洁净度稀土风电钢的冲击性能满足：20℃条件下的冲击功为260J以上，0℃条件下的冲击功为197J以上，-20℃条件下的冲击功为165J以上，-40℃条件下的冲击功为135J以上，-60℃条件下的冲击功为75J以上，且所述纯C-Si-Mn系高洁净度稀土风电钢的厚度方向抗撕裂性能Z向达到Z35等级。
上述的纯C-Si-Mn系高洁净度稀土风电钢的厚度为≤80mm。
本发明另一方面提供一种纯C-Si-Mn系高洁净度稀土风电钢的冶炼方法，其包括以下工序：KR铁水预处理→转炉冶炼→LF精炼→RH真空精炼→连铸→加热保温；其中：
1)KR脱硫铁水预处理步骤：预处理后铁水中[S]≤0.005％、铁水温度≤1300℃、采用气动双重拔渣，保证铁水裸露面积≥95％，同时控制废钢中杂质(废钢中[S]≤0.010％)，降低转炉出钢硫含量，减轻后工序脱硫负担；
2)转炉冶炼步骤：预处理铁水量和洁净废钢比例为5：1-7：1，入炉铁水温度1300-1400℃，铁水中S含量≤0.005％，炉渣加入活性白灰、高硅白云石造高碱度(3.2≤碱度≤4.0)、高氧化性(16％≤TFeO≤20％)、低温度(1580℃≤T≤1620℃)渣系，采用顶底复合吹炼操作模式，转炉拉碳一次命中，保证吹炼终点的C-O平衡；出钢过程中出钢口不散流且出钢时间≤5分钟，出钢过程中进行渣洗操作，保证夹杂物充分聚集、上浮，提升钢水纯净度，钢水终点温度执行现行操作标准；
3)LF精炼步骤：工位造白渣脱硫，成渣的速度快且保持时间≥15分钟，终渣成分控制为CaO/SiO2＝4.5：1-7.0：1；化渣时“亮圈”(钢液裸露区)直径不超过钢包直径的1/3；钢水的脱氧合金化要求在精炼完成，钢水处理完成后再进行Ca处理，软吹时间保证≥5分钟，钢包底吹气体流量为80-120Nl/min，软吹时渣面以保持轻微波动的状态为准，出站时要求总[O]含量为≥30ppm，[S]含量为≥20ppm；
4)RH精炼步骤：RH到站钢液温度1590-1620℃，要求抽气≤4分钟时，最小真空度即可达到266Pa以下且真空处理过程中真空度波动反弹≤100Pa，真空处理过程中调节环流氩气流量，保证钢水充分的循环，RH真空处理过程中加入稀土Ce合金，加稀土后环流5分钟后复压，并保证软吹≥5分钟，总真空处理时间>20min，破空后钢水中[H]≤1.5ppm、[O]≤20ppm、[N]≤50ppm；
5)连铸步骤：拉速控制在1.0±0.1m/min，中包过热度比现工艺提高8-15℃，全程保护浇铸增氮量≤5ppm，大包下渣前30秒前关闭大包水口，防止钢包下渣，动态二冷配水、电磁搅拌及动态轻压的参数按电脑计算执行；
6)加热保温步骤：红热的钢坯入保温坑，按照制定的加热保温制度，包括起始温度600-750℃，保温温度350-450℃，保温时间≥48h，缓冷时间不低于24h；铸坯总加热保温时间≥72h，且72h内温度不低于350℃。
上述冶炼方法中，步骤2)中转炉终点碳控制高于0.07％，炼钢终点温度1610-1650℃；和/或，步骤2)中转炉出钢过程采用铝块脱氧，根据转炉吹炼终点氧含量加入铝块；按30kg铝块平衡钢水中0.010％氧的量加入铝块，即：铝块加入量＝终点氧含量(TSO值)×0.3；铝块加入时间：出钢开始→出钢30秒加造渣料→出钢至1/3加合金和铝块→出钢结束，保证出钢完成后钢液Al含量0.030-0.060％；和/或，步骤2)中钢包底吹全程氩气控制，出钢过程钢包底吹气体流量为200-300Nl/min，出钢时间控制在5-8min。
上述冶炼方法中，步骤4)中的钢液中Ce含量为0.0010％-0.0040％；和/或，步骤4)中钢液中钙含量≥0.0010％，使钢液精炼过程中生成与稀土复合的稀土钙铝酸盐，钢液中硫含量≤0.005％，使钢中生成与稀土复合的稀土硫化物；和/或，步骤4)中加入稀土Ce合金前采用Al脱氧，控制加稀土Ce合金前钢液中的铝含量在0.030％-0.040％之间。
上述冶炼方法中，步骤5)中中包烘烤温度不低于1100℃，烘烤时间不少于180分钟；和/或，步骤5)中开浇前5分钟中包开始吹氩，排除中间包空气，防止二次氧化；和/或，步骤5)中每炉钢水保证在大包回转台镇静时间≥5分钟。
基于以上技术方案提供的纯C-Si-Mn系高洁净度稀土风电钢以低成本C-Si-Mn系合金成分体系设计为基础，在冶炼全流程“洁净”技术控制的基础上，将适量的稀土添加到钢中，通过工艺控制获得，该纯C-Si-Mn系高洁净度稀土风电钢具有良好的厚度方向抗撕裂性能和低温冲击性能等，厚度为≤80mm时其低温冲击性能满足：20℃条件下的冲击功为260J以上，0℃条件下的冲击功为197J以上，-20℃条件下的冲击功为165J以上，-40℃条件下的冲击功为135J以上，-60℃条件下的冲击功为75J以上，且所述纯C-Si-Mn系高洁净度稀土风电钢的厚度方向抗撕裂性能Z向达到Z35等级。本发明提供的纯C-Si-Mn系高洁净度稀土风电钢可应用于生产风电结构件、桥梁、风电塔塔筒及关键连接件、特殊吊具及风电法兰和底环等的重要部件。
附图说明
图1示出根据本发明的一种纯C-Si-Mn系高洁净度稀土风电钢的冶炼方法流程图；
图2示出根据本发明的纯C-Si-Mn系高洁净度稀土风电钢的应用实例照片；
图3示出根据本发明的纯C-Si-Mn系高洁净度稀土风电钢的应用实例照片。
具体实施方式
本发明旨在提供一种纯C-Si-Mn系高洁净度稀土风电钢及其冶炼方法。
本发明提供的纯C-Si-Mn系高洁净度稀土风电钢的化学成分按照质量百分比计为：C：0.16-0.18％，Si：0.27-0.35％，Mn：1.35-1.45％，P：≤0.015％，S：≤0.005％，Alt：0.02-0.05％，Ca：0.0010-0.0030％，稀土Ce：0.0010-0.0040％，其余为铁和不可避免的杂质元素；所述纯C-Si-Mn系高洁净度稀土风电钢含有Ce-Al-O、Ce-O-S和Ca-Ce-O-S稀土夹杂物中的一种或两种以上，且所述稀土夹杂物中Al、Ce、Ca、S和O的化学组成的质量百分比为Al≤15％(可选为5％-15％，进一步可选为8％-12％)，Ce≥20％(可选为20％-40％)，Ca≤25％(可选为10％-25％，进一步可选为15％-25％)，S≤30％(可选为20％-30％)，O≤20％(可选为10％-20％)，所述稀土夹杂物的数量密度≤150个/mm2，且80％以上稀土夹杂物尺寸小于1微米。这些亚微米级夹杂物在真空处理过程中经氩气搅拌过程中容易弥散分布，同时此类夹杂物熔点高、热稳定性好，经浇铸凝固时稀土夹杂物可以钉扎原奥氏体晶界，抑制奥氏体晶粒长大，从而提高了风电钢的低温冲击韧性、耐腐蚀性及厚度方向抗撕裂性能的能力。
当所述纯C-Si-Mn系高洁净度稀土风电钢的厚度为≤80mm时，该纯C-Si-Mn系高洁净度稀土风电钢的低温冲击性能满足：20℃条件下的冲击功为260J以上，0℃条件下的冲击功为197J以上，-20℃条件下的冲击功为165J以上，-40℃条件下的冲击功为135J以上，-60℃条件下的冲击功为75J以上，且所述纯C-Si-Mn系高洁净度稀土风电钢的厚度方向抗撕裂性能Z向达到Z35等级。
如图1所示，本发明提供的纯C-Si-Mn系高洁净度稀土风电钢的冶炼方法包括以下工序：KR铁水预处理步骤→转炉冶炼步骤→LF精炼步骤→RH真空精炼步骤→连铸步骤→加热保温步骤，该冶炼方法通过在炼钢过程中应用洁净钢技术及稀土冶金技术向风电洁净钢液中添加一定量的稀土Ce或者稀土Ce合金进行稀土化冶金处理，利用稀土改性钢液中的夹杂物为稀土夹杂物、同时利用稀土Ce吸附溶解H、固定N的特性及稀土抑制P在晶界吸附的作用，进一步提高风电钢的洁净度，降低其韧-脆转变温度，减轻杂质元素宏观偏析等作用从而大幅度提高生产的Q355D/E系列风电钢(即本发明提供的纯C-Si-Mn系高洁净度稀土风电钢)的低温冲击性能、耐腐蚀性能及厚度方向抗撕裂性能的能力。具体地：
1)KR脱硫铁水预处理步骤：预处理后铁水中[S]≤0.005％、铁水温度≤1300℃、采用气动双重拔渣，保证铁水裸露面积≥95％，同时控制废钢中杂质(废钢中[S]≤0.010％)，降低转炉出钢硫含量，减轻后工序脱硫负担。
2)转炉冶炼步骤：预处理铁水量和洁净废钢比例为5：1-7：1，入炉铁水温度1300-1400℃，铁水中S含量≤0.005％，炉渣必须加入活性白灰、高硅白云石造高碱度(3.2≤碱度≤4.0)、高氧化性(16％≤TFeO≤20％)、低温度(1580℃≤T≤1620℃)渣系，采用顶底复合吹炼操作模式，转炉拉碳一次命中，保证吹炼终点的C-O平衡，转炉终点碳控制高于0.07％，炼钢终点温度1610-1650℃；出钢过程中出钢口不散流且出钢时间≤5分钟，出钢过程中进行渣洗操作，保证夹杂物充分聚集、上浮，提升钢水纯净度，钢水终点温度执行现行操作标准。转炉出钢过程采用铝块脱氧，根据转炉吹炼终点氧含量加入铝块。按30kg铝块平衡钢水中0.010％氧的量加入铝块，即：铝块加入量＝终点氧含量(TSO值)×0.3。铝块加入时间：出钢开始→出钢30秒加造渣料→出钢至1/3加合金和铝块→出钢结束，保证出钢完成后钢液Al含量0.030-0.060％。钢包底吹全程氩气控制。出钢过程钢包底吹气体流量为200-300Nl/min，出钢时间控制在5-8min。
3)LF精炼步骤：工位造白渣脱硫，必须成渣的速度快且保持时间≥15分钟，终渣成分控制为CaO/SiO2＝4.5：1-7.0：1；化渣时“亮圈”(钢液裸露区)直径不超过钢包直径的1/3；钢水的脱氧合金化要求在精炼完成，钢水处理完成后再进行Ca处理，软吹时间保证≥5分钟，钢包底吹气体流量为80-120Nl/min，软吹时渣面以保持轻微波动的状态为准，出站时要求总[O]含量为≥30ppm，[S]含量为≥20ppm。
4)RH精炼步骤：RH到站钢液温度1590-1620℃，要求抽气≤4分钟时，最小真空度即可达到266Pa以下且真空处理过程中真空度波动反弹≤100Pa，真空处理过程中调节环流氩气流量，保证钢水充分的循环，RH真空处理过程中加入稀土Ce合金，使得钢液中Ce含量为0.0010％-0.0040％，并且在加入稀土Ce合金前采用Al脱氧，控制加稀土Ce合金前钢液中的铝含量在0.030％-0.040％之间，加稀土后环流5分钟后复压，并保证软吹≥5分钟，总真空处理时间>20min，破空后钢水中[H]≤1.5ppm、[O]≤20ppm、[N]≤50ppm。并在RH精炼过程中，控制钢液中钙含量≥0.0010％，使钢液精炼过程中生成适量的与稀土复合的稀土钙铝酸盐。控制钢液中硫含量≤0.005％，使钢液精炼过程中生成适量的与稀土复合的稀土硫化物。
5)连铸步骤：拉速控制在1.0±0.1m/min，中包过热度比现工艺提高8-15℃，中包烘烤温度不低于1100℃，烘烤时间不少于180分钟，并在开浇前5分钟中包开始吹氩，排除中间包空气，防止二次氧化，全程保护浇铸增氮量≤5ppm，大包下渣前30秒前关闭大包水口，防止钢包下渣，动态二冷配水、电磁搅拌及动态轻压的参数按电脑计算执行，每炉钢水保证在大包回转台镇静时间≥5分钟。
6)加热保温步骤：红热的钢坯入保温坑，按照制定的加热保温制度，包括起始温度600-750℃，保温温度350-450℃，保温时间≥48h，缓冷时间不低于24h。铸坯总加热保温时间≥72h，72h内温度不低于350℃，将低铸坯表层温度梯度，严格保证Q355D/E系列风电钢铸坯加热保温缓冷制度的执行，确保有害氢元素逸出，均匀成分减少偏析，充分释放其组织内应力，提高钢坯塑韧性。
以下通过具体实施例详细说明本发明的内容，实施例旨在有助于理解本发明，而不在于限制本发明的内容。
实施例1
纯C-Si-Mn系高洁净度稀土风电钢的冶炼方法包括以下工序：KR脱硫铁水预处理步骤→转炉冶炼步骤→LF精炼步骤→RH精炼步骤→连铸步骤→加热保温步骤。具体为：
KR脱硫铁水预处理步骤：预处理后铁水中[S]≤0.005％、铁水温度≤1300℃、采用气动双重拔渣，保证铁水裸露面积≥95％，同时控制废钢中杂质(废钢中[S]≤0.010％)，降低转炉出钢硫含量，减轻后工序脱硫负担。
转炉冶炼步骤：预处理铁水量和洁净废钢比例为5：1-7：1，入炉铁水温度1300-1400℃，铁水中S含量≤0.005％，炉渣必须加入活性白灰、高硅白云石造高碱度(3.2≤碱度≤4.0)、高氧化性(16％≤TFeO≤20％)、低温度(1580℃≤T≤1620℃)渣系，采用顶底复合吹炼操作模式，转炉拉碳一次命中，保证吹炼终点的C-O平衡，转炉终点碳控制高于0.07％，炼钢终点温度1610-1650℃；出钢过程中出钢口不散流且出钢时间≤5分钟，出钢过程中进行渣洗操作，保证夹杂物充分聚集、上浮，提升钢水纯净度，钢水终点温度执行现行操作标准。转炉出钢过程采用铝块脱氧，根据转炉吹炼终点氧含量加入铝块。按30kg铝块平衡钢水中0.010％氧的量加入铝块，即：铝块加入量＝终点氧含量(TSO值)×0.3。铝块加入时间：出钢开始→出钢30秒加造渣料→出钢至1/3加合金和铝块→出钢结束，保证出钢完成后钢液Al含量0.030-0.060％。钢包底吹全程氩气控制。出钢过程钢包底吹气体流量为200-300Nl/min，出钢时间控制在5-8min。
LF精炼步骤：LF工位造白渣脱硫，必须成渣的速度快且保持时间≥15分钟，终渣成分控制为CaO/SiO2＝4.5：1-7.0：1；化渣时“亮圈”(钢液裸露区)直径不超过钢包直径的1/3；钢水的脱氧合金化要求在精炼完成，钢水处理完成后再进行Ca处理，软吹时间保证≥5分钟，钢包底吹气体流量为80-120Nl/min，软吹时渣面以保持轻微波动的状态为准，出站时要求总[O]含量为≥30ppm，[S]含量为≥20ppm。
RH精炼步骤：RH到站钢液温度1590-1620℃，要求抽气时间≤4分钟时，最小真空度即可达到266Pa以下且真空处理过程中真空度波动反弹≤100Pa，真空处理过程中调节环流氩气流量，保证钢水充分的循环，RH真空处理过程中加入稀土Ce合金，使得钢液中Ce含量为0.0010％-0.0040％，并且在加入稀土Ce合金前采用Al脱氧，控制加稀土Ce合金前钢液中的铝含量在0.030％-0.040％之间，加稀土后环流5分钟后复压，并保证软吹≥5分钟，总真空处理时间>20min，破空后钢水中[H]≤1.5ppm、[O]≤20ppm、[N]≤50ppm。
LF和RH精炼加入的处理完毕后，均要在LF和RH精炼喂Ca线，保证全程钢液Ca含量≥0.0010％。Ca含量大于0.0010％时，容易生成钙铝酸盐，这些钙铝酸盐均会包裹氧化物夹杂，这将有利于发挥稀土氧化物夹杂在钢中的作用。同时使得钢液中硫含量＜0.005％，使钢中生成适量的与稀土复合的稀土硫化物。
连铸步骤：拉速控制在1.0±0.1m/min，中包过热度比现工艺提高8-15℃，中包烘烤温度不低于1100℃，烘烤时间不少于180分钟，开浇前5分钟中包开始吹氩，排除中间包空气，防止二次氧化，全程保护浇铸增氮量≤5ppm，大包下渣前30秒前关闭大包水口，防止钢包下渣，动态二冷配水、电磁搅拌及动态轻压的参数按电脑计算执行。每炉钢水保证在大包回转台镇静时间≥5分钟。
加热保温步骤：红热的钢坯入保温坑，按照制定的加热保温制度，包括起始温度600-750℃，保温温度350-450℃，保温时间≥48h，缓冷时间不低于24h。铸坯总加热保温时间≥72h，72h内温度不低于350℃，将低铸坯表层温度梯度，严格保证铸坯加热保温缓冷制度的执行，确保有害氢元素逸出，均匀成分减少偏析，充分释放其组织内应力，提高钢坯塑韧性。
用于连铸的钢液的化学成分如下表1所示，获得的纯C-Si-Mn系高洁净度稀土风电钢的典型夹杂物SEM面扫描及能谱分析如表2所示，获得的纯C-Si-Mn系高洁净度稀土风电钢的低温冲击性能如下表3所示，获得的纯C-Si-Mn系高洁净度稀土风电钢的厚度方向抗撕裂性能满足Z35等级要求。
实施例2-4
实施例2-4均按照实施例1的操作进行，不同之处在于用于连铸步骤的钢液的化学成分不同；实施例2-4获得的铸坯的化学成分如下表1所示，由此获得的纯C-Si-Mn系高洁净度稀土风电钢的典型夹杂物SEM面扫描及能谱分析如表2所示，获得的纯C-Si-Mn系高洁净度稀土风电钢的低温冲击性能如下表3所示，实施例2-4获得的纯C-Si-Mn系高洁净度稀土风电钢的厚度方向抗撕裂性能均满足Z35等级要求。
对比例1-4
对比例1-4均按照实施例1的操作进行，不同之处在于用于连铸步骤的钢液的化学成分不同；对比例1-4获得的铸坯的化学成分如下表1所示，由此获得的钢材的典型夹杂物SEM面扫描及能谱分析如表2所示，获得的钢材的低温冲击性能如下表3所示。
表1：实施例和对比例的用于连铸的钢液的化学成分(按质量百分比计％)
类别 C Si Mn P S Alt Ca Ce
实施例1 0.17 0.28 1.39 0.013 0.004 0.03 0.0015 0.0033
实施例2 0.17 0.35 1.45 0.015 0.005 0.04 0.0025 0.0030
实施例3 0.16 0.27 1.36 0.014 0.005 0.05 0.0030 0.0010
实施例4 0.18 0.30 1.35 0.014 0.004 0.02 0.0010 0.0040
对比例1 0.17 0.32 1.44 0.014 0.003 0.03 0.0020 /
对比例2 0.16 0.31 1.41 0.015 0.005 0.03 0.0025 0.0005
对比例3 0.17 0.28 1.39 0.015 0.011 0.04 0.0015 0.0030
对比例4 0.18 0.30 1.42 0.014 0.004 0.03 0.0055 0.0030
表2：实施例和对比例获得的钢材的典型夹杂物SEM面扫描及能谱分析
Figure BDA0003541040600000071
Figure BDA0003541040600000081
表3：实施例和对比例获得的钢材的冲击性能
Figure BDA0003541040600000082
由以上表1至表3记载的内容可知，当获得的纯C-Si-Mn系高洁净度稀土风电钢满足以下条件时：含有Ce-Al-O、Ce-O-S和Ca-Ce-O-S稀土夹杂物中的一种或两种以上，且所述稀土夹杂物中Al、Ce、Ca、S和O的化学组成的质量百分比满足Al≤15％(可选为5％-15％，进一步可选为8％-12％)，Ce≥20％(可选为20％-40％)，Ca≤25％(可选为10％-25％，进一步可选为15％-25％)，S≤30％(可选为20％-30％)，O≤20％(可选为10％-20％)，所述稀土夹杂物的数量密度≤150个/mm2，且80％以上稀土夹杂物尺寸小于1微米，获得的纯C-Si-Mn系高洁净度稀土风电钢具有良好的冲击性能和厚度方向抗撕裂性能，其冲击性能满足：20℃条件下的冲击功为260J以上，0℃条件下的冲击功为197J以上，-20℃条件下的冲击功为165J以上，-40℃条件下的冲击功为135J以上，-60℃条件下的冲击功为75J以上，且所述纯C-Si-Mn系高洁净度稀土风电钢的厚度方向抗撕裂性能Z向达到Z35等级。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种纯C-Si-Mn系高洁净度稀土风电钢，其化学成分按照质量百分比计为：C：0.16-0.18％，Si：0.27-0.35％，Mn：1.35-1.45％，P：≤0.015％，S：≤0.005％，Alt：0.02-0.05％，Ca：0.0010-0.0030％，稀土Ce：0.0010-0.0040％，其余为铁和不可避免的杂质元素；
所述纯C-Si-Mn系高洁净度稀土风电钢含有Ce-Al-O、Ce-O-S和Ca-Ce-O-S稀土夹杂物中的一种或两种以上，且所述稀土夹杂物中Al、Ce、Ca、S和O的化学组成的质量百分比为Al≤15％，Ce≥20％，Ca≤25％，S≤30％，O≤20％，所述稀土夹杂物的数量密度≤150个/mm2，且80％以上稀土夹杂物尺寸小于1微米。
2.根据权利要求1所述的纯C-Si-Mn系高洁净度稀土风电钢，其冲击性能满足：20℃条件下的冲击功为260J以上，0℃条件下的冲击功为197J以上，-20℃条件下的冲击功为165J以上，-40℃条件下的冲击功为135J以上，-60℃条件下的冲击功为75J以上，且所述纯C-Si-Mn系高洁净度稀土风电钢的厚度方向抗撕裂性能Z向达到Z35等级。
3.根据权利要求1或2所述的纯C-Si-Mn系高洁净度稀土风电钢，其厚度为≤80mm。
4.权利要求1-3中任一项所述的纯C-Si-Mn系高洁净度稀土风电钢的冶炼方法，其包括以下工序：KR铁水预处理→转炉冶炼→LF精炼→RH真空精炼→连铸→加热保温；其中：
1)KR脱硫铁水预处理步骤：预处理后铁水中[S]≤0.005％、铁水温度≤1300℃、采用气动双重拔渣，保证铁水裸露面积≥95％，同时控制废钢中杂质(废钢中[S]≤0.010％)，降低转炉出钢硫含量，减轻后工序脱硫负担；
2)转炉冶炼步骤：预处理铁水量和洁净废钢比例为5：1-7：1，入炉铁水温度1300-1400℃，铁水中S含量≤0.005％，炉渣加入活性白灰、高硅白云石造高碱度(3.2≤碱度≤4.0)、高氧化性(16％≤TFeO≤20％)、低温度(1580℃≤T≤1620℃)渣系，采用顶底复合吹炼操作模式，转炉拉碳一次命中，保证吹炼终点的C-O平衡；出钢过程中出钢口不散流且出钢时间≤5分钟，出钢过程中进行渣洗操作，保证夹杂物充分聚集、上浮，提升钢水纯净度，钢水终点温度执行现行操作标准；
3)LF精炼步骤：工位造白渣脱硫，成渣的速度快且保持时间≥15分钟，终渣成分控制为CaO/SiO2＝4.5/1-7.0/1；化渣时“亮圈”(钢液裸露区)直径不超过钢包直径的1/3；钢水的脱氧合金化要求在精炼完成，钢水处理完成后再进行Ca处理，软吹时间保证≥5分钟，钢包底吹气体流量为80-120Nl/min，软吹时渣面以保持轻微波动的状态为准，出站时要求总[O]含量为≥30ppm，[S]含量为≥20ppm；
4)RH精炼步骤：RH到站钢液温度1590-1620℃，要求抽气≤4分钟时，最小真空度即可达到266Pa以下且真空处理过程中真空度波动反弹≤100Pa，真空处理过程中调节环流氩气流量，保证钢水充分的循环，RH真空处理过程中加入稀土Ce合金，加稀土后环流5分钟后复压，并保证软吹≥5分钟，总真空处理时间>20min，破空后钢水中[H]≤1.5ppm、[O]≤20ppm、[N]≤50ppm；
5)连铸步骤：拉速控制在1.0±0.1m/min，中包过热度比现工艺提高8-15℃，全程保护浇铸增氮量≤5ppm，大包下渣前30秒前关闭大包水口，防止钢包下渣，动态二冷配水、电磁搅拌及动态轻压的参数按电脑计算执行；
6)加热保温步骤：红热的钢坯入保温坑，按照制定的加热保温制度，包括起始温度600-750℃，保温温度350-450℃，保温时间≥48h，缓冷时间不低于24h；铸坯总加热保温时间≥72h，且72h内温度不低于350℃。
5.根据权利要求4所述的冶炼方法，其中，
步骤2)中转炉终点碳控制高于0.07％，炼钢终点温度1610-1650℃；和/或
步骤2)中转炉出钢过程采用铝块脱氧，根据转炉吹炼终点氧含量加入铝块；按30kg铝块平衡钢水中0.010％氧的量加入铝块，即：铝块加入量＝终点氧含量(TSO值)×0.3；铝块加入时间：出钢开始→出钢30秒加造渣料→出钢至1/3加合金和铝块→出钢结束，保证出钢完成后钢液Al含量0.030-0.060％；和/或
步骤2)中钢包底吹全程氩气控制，出钢过程钢包底吹气体流量为200-300Nl/min，出钢时间控制在5-8min。
6.根据权利要求4或5所述的冶炼方法，其中，
步骤4)中的钢液中Ce含量为0.0010％-0.0040％；和/或
步骤4)中钢液中钙含量≥0.0010％，使钢液精炼过程中生成与稀土复合的稀土钙铝酸盐，钢液中硫含量≤0.005％，使钢中生成与稀土复合的稀土硫化物；和/或
步骤4)中加入稀土Ce合金前采用Al脱氧，控制加稀土Ce合金前钢液中的铝含量在0.030％-0.040％之间。
7.根据权利要求4或5所述的冶炼方法，其中，
步骤5)中中包烘烤温度不低于1100℃，烘烤时间不少于180分钟；和/或
步骤5)中开浇前5分钟中包开始吹氩，排除中间包空气，防止二次氧化；和/或
步骤5)中每炉钢水保证在大包回转台镇静时间≥5分钟。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000319750A (ja) * 1999-05-10 2000-11-21 Kawasaki Steel Corp 溶接熱影響部靱性に優れた大入熱溶接用高張力鋼材
JP2008280573A (ja) * 2007-05-09 2008-11-20 Kobe Steel Ltd 大入熱溶接における溶接熱影響部の靭性に優れた鋼板
CN109868342A (zh) * 2019-03-28 2019-06-11 北京科技大学 一种利用稀土提高高碳当量钢板焊接热影响区韧性的方法
CN109930070A (zh) * 2019-03-28 2019-06-25 北京科技大学 一种利用稀土提高低碳当量钢板焊接热影响区韧性的方法
CN110484811A (zh) * 2019-09-10 2019-11-22 中国科学院金属研究所 一种超净稀土钢及夹杂物改性控制方法
CN111809018A (zh) * 2020-06-17 2020-10-23 包头钢铁（集团）有限责任公司 一种提高16MnHIC法兰用钢坯抗氢裂及耐硫化氢腐蚀能力的方法
CN112011738A (zh) * 2020-08-18 2020-12-01 北京科技大学 一种低成本复合稀土结构钢及其生产方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000319750A (ja) * 1999-05-10 2000-11-21 Kawasaki Steel Corp 溶接熱影響部靱性に優れた大入熱溶接用高張力鋼材
JP2008280573A (ja) * 2007-05-09 2008-11-20 Kobe Steel Ltd 大入熱溶接における溶接熱影響部の靭性に優れた鋼板
CN109868342A (zh) * 2019-03-28 2019-06-11 北京科技大学 一种利用稀土提高高碳当量钢板焊接热影响区韧性的方法
CN109930070A (zh) * 2019-03-28 2019-06-25 北京科技大学 一种利用稀土提高低碳当量钢板焊接热影响区韧性的方法
CN110484811A (zh) * 2019-09-10 2019-11-22 中国科学院金属研究所 一种超净稀土钢及夹杂物改性控制方法
CN111809018A (zh) * 2020-06-17 2020-10-23 包头钢铁（集团）有限责任公司 一种提高16MnHIC法兰用钢坯抗氢裂及耐硫化氢腐蚀能力的方法
CN112011738A (zh) * 2020-08-18 2020-12-01 北京科技大学 一种低成本复合稀土结构钢及其生产方法

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