CN114774628A - 一种稀土Ce或La微合金处理C-Mn低温容器用钢的关键生产方法 - Google Patents

一种稀土Ce或La微合金处理C-Mn低温容器用钢的关键生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种稀土Ce或La微合金处理C‑Mn低温容器用钢的关键生产方法，包括：在保证奥氏体均匀化与合金充分固溶的前提下，且对低温韧性要求高的产品：铸坯加热温度不超过1190℃；为保证奥氏体晶粒细小，精轧开轧温度不超过1020℃；为了保证稀土元素的析出，终轧温度控制在840～870℃；为了控制成品相的最终组织，层流冷速为15～21℃/s，卷取温度在580～620℃。本发明能够有效去除大颗粒夹杂物，将棱角状含Al或含Ti类夹杂物变质为椭球状或球状夹杂物，基体中剩余的含Ce或含La类细小夹杂物可以细化晶粒，提高形核率，使铁素体组织细化，珠光体片间距减小，更好的提升了钢材的强韧性。

Description

一种稀土Ce或La微合金处理C-Mn低温容器用钢的关键生产 方法
技术领域
本发明涉及钢铁特殊产品研发应用领域，针对使用温度在-20℃及以下温度容器储罐用钢热轧钢带，尤其涉及一种稀土Ce或La微合金处理C-Mn低温容器用钢的关键生产方法。
背景技术
对于C-Mn系低温容器用热轧钢带，常规服役温度(一般0℃或20℃)下产品的使用性比较稳定，质量控制良好。对于服役温度在-20℃及以下工况环境的使用的低温容器用钢应用越来越广泛，要求具备良好的强韧性匹配。如果采用添加Nb、V和Mo的微合金元素增加其强度和韧性指标，将大大增加制造成本，会降低市场竞争力及应用。因此，继续探索新型、低成本合金元素来提升材料的强韧性，开发出一种性能优良、制造成本低的低温容器用钢产品。
目前，发明专利一种具有低温韧性的含稀土H型钢及其生产方法介绍了一种采用低C+Ni+Cr+Ce+La成分系开发低温H型钢的方法，满足了H型钢的强韧性指标，但是添加的了一定量的贵金属元素Ni和Cr及大量的La+Ce复合稀土，合金成本较高。而本发明采用添加少量的低成本的Ti合金元素，添加单一的稀土Ce或者稀土La合金，降低制造成本。通过析出的稀土夹杂物阻止晶粒长大，以及变质后的稀土夹杂物降低裂纹扩展力，提升了产品的强韧性，很好的满足了C-Mn低温容器钢的低温韧性和强度指标，实现工业化稳定生产及应用。
发明专利稀土处理低成本高韧性低温压力容器钢板及其生产方法，阐释通过添加适量的Nb、Ti和La+Ce稀土合金，采用严格控制钢水O、S含量的方法生产稀土钢，进一步提高钢的低温韧性，实现了稀土钢的连续浇铸、批量化生产，解决了稀土钢性能不稳定的问题。本发明采用添加稀土Ce或稀土La，有效控制夹杂物形态，起到细化晶粒及有效弥散强化机制，开发出稀土型C-Mn低温容器用钢。
发明专利一种低成本高低温韧性稀土风电法兰用钢及其生产工艺阐释添加Nb和Ce合金元素，有效改善铸坯组织和夹杂物形态，夹杂物为球形的稀土复合夹杂物，大大提高钢的低温韧性。本发明采用添加Ti和Ce或Ti和La合金元素，通过改善夹杂物形貌、提升钢材的洁净度，降低夹杂物对基体的危害，提升了C-Mn低温容器钢的强度和低温韧性，添加的低成本合金元素Ti，制造成本更低。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种稀土Ce或La微合金处理C-Mn低温容器用钢的关键生产方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明一种稀土Ce或La微合金处理C-Mn低温容器用钢的关键生产方法，包括：
转炉冶炼终点温度控制为1610～1650℃，[P]≤0.014％，要求一次命中，转炉工序严禁下渣；
LF炉精炼吹氩时，钢液裸露直径尽可能小，同时进行Ca处理，避免渣界面发红；
RH精炼后期加入Ce-Fe合金或La-Fe合金，加入稀土后环流3min、复压，之后进行软吹，之后将钢水供给连铸工序；
在保证奥氏体均匀化与合金充分固溶的前提下，且对低温韧性要求高的产品：铸坯加热温度不超过1190℃；为保证奥氏体晶粒细小，精轧开轧温度不超过1020℃；为了保证稀土元素的析出，终轧温度控制在840～870℃；为了控制成品相的最终组织，层流冷速为15～21℃/s，卷取温度在580～620℃。
进一步的，钢液裸露直径不超过钢包直径的1/3。
进一步的，软吹时间≥7min。
进一步的，连铸应保证全流程的保护浇铸，提高钢质的洁净度。
进一步的，有效去除大颗粒夹杂物，将棱角状含Al或含Ti类夹杂物变质为椭球状或球状夹杂物，基体中剩余的含Ce或含La类细小夹杂物细化晶粒，提高形核率，使铁素体组织细化，珠光体片间距减小，更好的提升了钢材的强韧性。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
本发明的方法能够有效去除大颗粒夹杂物，将棱角状含Al或含Ti类夹杂物变质为椭球状或球状夹杂物，基体中剩余的含Ce或含La类细小夹杂物可以细化晶粒，提高形核率，使铁素体组织细化，珠光体片间距减小，更好的提升了钢材的强韧性。
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1为Al-Ti-Mg-O复合类夹杂物；
图2为Al-S-La-O复合类夹杂物；
图3为Al-S-Ce-O-Ti复合类夹杂物；
图4为系列冲击功对比变化。
具体实施方式
本发明根据产品需求，制定了一种从炼钢-轧制全流程的生产方法，有效去除大颗粒夹杂物，将棱角状含Al或含Ti类夹杂物变质为椭球状或球状夹杂物，基体中剩余的含Ce或含La类细小夹杂物可以细化晶粒，提高形核率，使铁素体组织细化，珠光体片间距减小，更好的提升了钢材的强韧性。
本发明的化学成分设计为：
表1-1含Ce的化学成分设计(单位：％)
元素 C Si Mn P S Ti Alt Ca Ce
设计目标 0.18 0.15 1.45 0.010 0.003 0.017 0.040 0.0020 0.00010
表1-2含La的化学成分设计(单位：％)
元素 C Si Mn P S Ti Alt Ca Ce
设计目标 0.18 0.15 1.45 0.010 0.003 0.017 0.040 0.0020 0.00010
本发明炼钢工序的关键控制环节：
转炉冶炼终点温度控制为1610～1650℃，[P]≤0.014％，要求一次命中，转炉工序严禁下渣。
LF炉精炼吹氩时，钢液裸露直径尽可能小(一般规定不超过钢包直径的1/3)，同时进行Ca处理，避免渣界面发红。
RH精炼后期加入Ce-Fe合金或La-Fe合金，加入稀土后环流3min、复压，之后进行软吹(一般≥7min)，之后将钢水供给连铸工序。
连铸应保证全流程的保护浇铸，提高钢质的洁净度。
本发明轧制工序的关键控制环节：
在保证奥氏体均匀化与合金充分固溶的前提下，且对低温韧性要求高的产品，铸坯加热温度不超过1190℃；为保证奥氏体晶粒细小，精轧开轧温度不超过1020℃；为了保证稀土元素的析出，终轧温度控制在840～870℃；为了控制成品相的最终组织，层流冷速为15～21℃/s，卷取温度在580～620℃。
实施例
一种从炼钢-轧制全流程的生产方法，有效去除大颗粒夹杂物，将棱角状含Al或含Ti类夹杂物变质为椭球状或球状夹杂物，基体中剩余的含Ce或含La类细小夹杂物可以细化晶粒，提高形核率，使铁素体组织细化，珠光体片间距减小，更好的提升了钢材的强韧性。
本发明的化学成分设计为：
表1-3含Ce的化学成分设计(单位：％)
元素 C Si Mn P S Ti Alt Ca Ce
波动上限 0.19 0.20 1.50 0.016 0.005 0.022 0.050 0.0020 0.00015
设计目标 0.18 0.15 1.45 0.010 0.003 0.017 0.040 0.0020 0.00010
波动下限 0.17 0.10 1.40 - - 0.030 0.0010 0.00006
表1-4含La的化学成分设计(单位：％)
元素 C Si Mn P S Ti Alt Ca Ce
波动上限 0.19 0.20 1.50 0.016 0.005 0.022 0.050 0.0020 0.00015
设计目标 0.18 0.15 1.45 0.010 0.003 0.017 0.040 0.0020 0.00010
波动下限 0.17 0.10 1.40 - - 0.030 0.0010 0.00006
轧制过程铸坯加热温度不超过1190℃，精轧开轧温度控制为950～1020℃，终轧温度控制在840～870℃，层流冷速为15～21℃/s，卷取温度控制在580～620℃。
C-Mn低温容器钢的夹杂
未被稀土变质的典型夹杂物形貌如图1所示，其形貌呈明显棱角状。该夹杂物极易成为裂纹扩展源，恶化材料力学性能。
而加入稀土La和Ce的典型夹杂物形貌分别如图2和3所示。本次对比发现，加入微量的稀土La和Ce，可以进一步使夹杂物球化，降低夹杂物对成品的危害。同时结合，前期La和Ce对产品强度和低温韧性的分析，初步可以看出，加入稀土形成细小球状夹杂物，弥散在晶界和晶内，拖曳晶界，细化晶粒，进一步提高低温韧性。
材料的拉伸性能
表1-5拉伸性能
Figure BDA0003605524710000051
Figure BDA0003605524710000061
对比加稀土La和Ce的拉伸性能如表1-5所示，可知稀土La对产品的强度贡献大。
低温韧性
系列冲击功如图4所示，加Ce的冲击功优于加La的，即Ce对产品的韧性贡献大。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种稀土Ce或La微合金处理C-Mn低温容器用钢的关键生产方法，其特征在于：包括：
转炉冶炼终点温度控制为1610～1650℃，[P]≤0.014％，要求一次命中，转炉工序严禁下渣；
LF炉精炼吹氩时，钢液裸露直径尽可能小，同时进行Ca处理，避免渣界面发红；
RH精炼后期加入Ce-Fe合金或La-Fe合金，加入稀土后环流3min、复压，之后进行软吹，之后将钢水供给连铸工序；
在保证奥氏体均匀化与合金充分固溶的前提下，且对低温韧性要求高的产品：铸坯加热温度不超过1190℃；为保证奥氏体晶粒细小，精轧开轧温度不超过1020℃；为了保证稀土元素的析出，终轧温度控制在840～870℃；为了控制成品相的最终组织，层流冷速为15～21℃/s，卷取温度在580～620℃。
2.根据权利要求1所述的稀土Ce或La微合金处理C-Mn低温容器用钢的关键生产方法，其特征在于：钢液裸露直径不超过钢包直径的1/3。
3.根据权利要求1所述的稀土Ce或La微合金处理C-Mn低温容器用钢的关键生产方法，其特征在于：软吹时间≥7min。
4.根据权利要求1所述的稀土Ce或La微合金处理C-Mn低温容器用钢的关键生产方法，其特征在于：连铸应保证全流程的保护浇铸，提高钢质的洁净度。
5.根据权利要求1所述的稀土Ce或La微合金处理C-Mn低温容器用钢的关键生产方法，其特征在于：有效去除大颗粒夹杂物，将棱角状含Al或含Ti类夹杂物变质为椭球状或球状夹杂物，基体中剩余的含Ce或含La类细小夹杂物细化晶粒，提高形核率，使铁素体组织细化，珠光体片间距减小，更好的提升了钢材的强韧性。
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