CN114959169B - 一种超纯净低温容器用钢的冶炼方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于冶金技术领域，涉及一种超纯净低温容器用钢的冶炼方法，包括电炉初炼、钢包二次脱磷、VD脱碳、LF精炼、VD真空脱气去夹杂工序，所述电炉初炼工序，过氧化出钢；钢包二次脱磷工序，造高碱度炉渣，钢液中P≤0.003%；VD脱碳工序，破空后钢液中C≤0.002%；LF精炼工序，采用Al和电石脱氧，钢水升温至1620℃后，大吹氩气至钢液中S≤0.003%，同时抬电极防止增碳；VD真空脱气去夹杂工序，真空结束时钢液中S≤0.0015%，破空后软吹10min以上。本发明冶炼的钢水中P≤0.005%，S≤0.0015%，钢水纯净度高。经连铸、热轧、热处理后，所得钢板低温韧性优良，满足市场上的需求。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域，涉及一种超纯净低温容器用钢的冶炼方法。
背景技术
压力容器工作条件较差且加工过程复杂，因此选材钢板成分及性能要求严苛。特别地对于低温压力容器，如乙烯、丙烯等球罐用钢，从成分设计、纯净度、塑韧性及焊接性等各方面都做出了严格要求，这使得钢板的生产难上加难。国内大多数超纯净高性能钢冶炼工艺不成熟，不仅生产成本高，而且生产批量小。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种超纯净低温容器用钢的冶炼方法。本发明所采取的技术方案是：
一种超纯净低温容器用钢的冶炼方法，包括电炉初炼、钢包二次脱磷、VD脱碳、LF精炼、VD真空脱气去夹杂工序：
所述电炉初炼工序，过氧化出钢，出钢温度1560～1580℃；
所述钢包二次脱磷工序，吨钢加入2～3kg石灰造高碱度炉渣，碱度8～10，二次脱磷时间20～30min，钢液中P≤0.003wt%，脱磷毕扒渣；
所述VD脱碳工序，真空度≤66pa保持5～8min，破空后钢液中C≤0.002wt%；
所述LF精炼工序，采用Al和电石脱氧，钢水升温至1620℃后，大吹氩气10min以上脱硫至钢液中S≤0.003wt%，同时抬电极防止增碳；
所述VD真空脱气去夹杂工序，真空度≤66pa保持20～25min，VD真空脱气去夹杂工序结束时钢液中S≤0.0015wt%，破空后调整氩气流量保持液面微动，软吹10min以上。
所述电炉初炼工序，铁水占比60～80wt%、废钢占比20～40wt%。
所述VD脱碳工序，喂入铝线100m/炉。
所述LF精炼工序，座包后升温至1600℃，吨钢水加入Al线6～8m、电石0.5kg、石灰10～12kg，造白渣，白渣保持25～35min，升温至1620℃后，吨钢水加入铝粒0.4～0.7kg、电石0.1～0.2kg，大吹氩气，氩气流量200～250 L/min。
LF精炼处理后钢包温度控制在1640～1650℃，扒掉还原渣，再进入VD真空脱气去夹杂工序。
所述冶炼方法生产的钢液P、S元素的重量含量为P≤0.005%，S≤0.0015%。
所述冶炼方法适用于C含量为0.04～0.06wt%低温容器用钢的冶炼。
上述冶炼后的钢水杂质元素低、夹杂物少、真空脱气效果好，对钢板塑韧性有显著的提高。经过常规的连铸、热轧、正火热处理后，所得钢板低温韧性优良，-70℃下冲击功≥200J，板厚1/2处冲击功≥150J。
本发明低温压力容器用钢标准参考GB3531-2014；所述热处理后低温压力容器用钢的性能检测方法参考标准GB/T229。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
1、利用初炼出钢过氧化及控制合理的温度，通过CaO高碱度渣使磷从钢液-熔渣界面向熔渣中迁移。经大量试验及数据积累，脱磷20-30min达到稳定，且为防止回磷及时扒渣。
2、创新地采用真空状态下C与O反应生成CO，降低C元素含量，同时消耗为脱P吹入的过多O元素，为后续LF精炼打好低碳低氧的基础。
3、为提高LF脱硫效果，采用Al和电石综合脱氧，降低钢水的平衡氧活度；同时合理控制熔池温度及炉渣流动性，钢水升温至1620℃后，大吹氩气10min以上，在较高温度下，保证大流量吹氩搅拌，满足LF脱硫的动力学条件，实现深度脱硫。
4、LF精炼后再次采用VD真空脱气处理，真空脱气处理是降低钢液中O等气体含量最为关键的环节。通过对数据采集分析并结合生产经验，综合控制好真空处理有效时间、真空度等影响因素，达到了最佳脱气效果；并调整氩气流量采用软吹有效降低钢液非金属夹杂物，提高钢液纯净度，提高成品率。另外，真空状态反应向脱硫方向进行，随着真空度的提高和真空处理时间的延长，脱硫率逐渐升高。
通过上述措施，所述冶炼的钢水中P≤0.005%，S≤0.0015%，钢水纯净度高。冶炼后的钢水经过连铸、热轧、热处理后，所得钢板低温韧性优良，-70℃下冲击功≥200J，板厚1/2处冲击功≥150J，完全满足市场上该类低温压力容器用钢的需求。本发明具有产品质量稳定、可实现批量生产的特点。
具体实施方式
下面结合例具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
本实施例C含量为0.04wt%的超纯净低温容器用钢的冶炼方法，包括电炉初炼、钢包二次脱磷、VD脱碳、LF精炼、VD真空脱气去夹杂工序：
（1）电炉初炼时，铁水占比60wt%、废钢占比40wt%，过氧化出钢，出钢温度1571℃；初炼出钢后，钢包二次脱磷，吨钢加入2.2kg石灰造高碱度炉渣，碱度8，要求流动性良好，二次脱磷时间26min，钢液中P降低至0.002wt%，为防止回磷及时扒渣。
（2）二次脱磷后，进行VD脱碳，喂入铝线100m/炉，真空度≤66pa保持8min，破空后钢液中C含量0.002wt%。
（3）采用VD脱碳后，扒掉氧化渣，座包LF精炼，升温至1600℃，吨钢水加入Al线7m、电石0.5kg、石灰12kg，造白渣制造还原性气氛脱氧处理，白渣保持29min。升温至1620℃后，吨钢水加入铝粒0.7kg、电石0.1kg，大吹氩气10min以上，氩气流量223 L/min，脱硫至钢液中S含量0.003wt%，同时抬电极防止增碳；加入合金调整化学成分。
（4）LF精炼处理后钢包温度控制在1650℃，扒掉还原渣，再进入VD真空脱气去夹杂，66pa以下真空25min，VD结束时钢液中S降低至0.0015wt%，破空后调整氩气流量保持液面微动，软吹10min以上。
经过上述冶炼后，钢液中P为0.004wt%，S为0.0015wt%。钢液再经过连铸、热轧、热处理后，所得钢板低温韧性优良，-70℃下冲击功299J，板厚1/2处冲击功226J。
实施例2
本实施例C含量为0.52wt%的超纯净低温容器用钢的冶炼方法，包括电炉初炼、钢包二次脱磷、VD脱碳、LF精炼、VD真空脱气去夹杂工序：
（1）电炉初炼时，铁水占比80wt%、废钢占比20wt%，过氧化出钢，出钢温度1560℃；初炼出钢后，钢包二次脱磷，吨钢加入2.7kg石灰造高碱度炉渣，碱度8.6，要求流动性良好，二次脱磷时间20min，钢液中P降低至0.003wt%，为防止回磷及时扒渣。
（2）二次脱磷后，进行VD脱碳，喂入铝线100m/炉，真空度≤66pa保持7min，破空后钢液中C含量0.0016wt%。
（3）采用VD脱碳后，扒掉氧化渣，座包LF精炼，升温至1600℃，吨钢水加入Al线6m、电石0.5kg、石灰12kg，造白渣制造还原性气氛脱氧处理，白渣保持32min。升温至1620℃后，吨钢水加入铝粒0.6kg、电石0.15kg，大吹氩气10min以上，氩气流量200 L/min，脱硫至钢液中S含量0.0021wt%，同时抬电极防止增碳；加入合金调整化学成分。
（4）LF精炼处理后钢包温度控制在1647℃，扒掉还原渣，再进入VD真空脱气去夹杂，66pa以下真空23min，VD结束时钢液中S降低至0.0015wt%，破空后调整氩气流量保持液面微动，软吹10min以上。
经过上述冶炼后，钢液中P为0.005wt%，S为0.001wt%。钢液再经过连铸、热轧、热处理后，所得钢板低温韧性优良，-70℃下冲击功247J，板厚1/2处冲击功168J。
实施例3
本实施例C含量为0.060wt%的超纯净低温容器用钢的冶炼方法，包括电炉初炼、钢包二次脱磷、VD脱碳、LF精炼、VD真空脱气去夹杂工序：
（1）电炉初炼时，铁水占比73wt%、废钢占比27wt%，过氧化出钢，出钢温度1567℃；初炼出钢后，钢包二次脱磷，吨钢加入2.0kg石灰造高碱度炉渣，碱度10，要求流动性良好，二次脱磷时间27min，钢液中P降低至0.0016wt%，为防止回磷及时扒渣。
（2）二次脱磷后，进行VD脱碳，喂入铝线100m/炉，真空度≤66pa保持5min，破空后钢液中C含量0.002wt%。
（3）采用VD脱碳后，扒掉氧化渣，座包LF精炼，升温至1600℃，吨钢水加入Al线7m、电石0.5kg、石灰11kg，造白渣制造还原性气氛脱氧处理，白渣保持25min。升温至1620℃后，吨钢水加入铝粒0.4kg、电石0.2kg，大吹氩气10min以上，氩气流量240 L/min，脱硫至钢液中S含量0.0027wt%，同时抬电极防止增碳；加入合金调整化学成分。
（4）LF精炼处理后钢包温度控制在1640℃，扒掉还原渣，再进入VD真空脱气去夹杂，66pa以下真空20min，VD结束时钢液中S降低至0.0013wt%，破空后调整氩气流量保持液面微动，软吹10min以上。
经过上述冶炼后，钢液中P为0.003wt%，S为0.0013wt%。钢液再经过连铸、热轧、热处理后，所得钢板低温韧性优良，-70℃下冲击功218J，板厚1/2处冲击功151J。
实施例4
本实施例C含量为0.049wt%的超纯净低温容器用钢的冶炼方法，包括电炉初炼、钢包二次脱磷、VD脱碳、LF精炼、VD真空脱气去夹杂工序：
（1）电炉初炼时，铁水占比66wt%、废钢占比34wt%，过氧化出钢，出钢温度1575℃；初炼出钢后，钢包二次脱磷，吨钢加入3.0kg石灰造高碱度炉渣，碱度9.1，要求流动性良好，二次脱磷时间30min，钢液中P降低至0.0012wt%，为防止回磷及时扒渣。
（2）二次脱磷后，进行VD脱碳，喂入铝线100m/炉，真空度≤66pa保持6min，破空后钢液中C含量0.0017wt%。
（3）采用VD脱碳后，扒掉氧化渣，座包LF精炼，升温至1600℃，吨钢水加入Al线8m、电石0.5kg、石灰10kg，造白渣制造还原性气氛脱氧处理，白渣保持35min。升温至1620℃后，吨钢水加入铝粒0.5kg、电石0.1kg，大吹氩气10min以上，氩气流量250 L/min，脱硫至钢液中S含量0.0029wt%，同时抬电极防止增碳；加入合金调整化学成分。
（4）LF精炼处理后钢包温度控制在1644℃，扒掉还原渣，再进入VD真空脱气去夹杂，66pa以下真空22min，VD结束时钢液中S降低至0.0011wt%，破空后调整氩气流量保持液面微动，软吹10min以上。
经过上述冶炼后，钢液中P为0.0043wt%，S为0.0014wt%。钢液再经过连铸、热轧、热处理后，所得钢板低温韧性优良，-70℃下冲击功200J，板厚1/2处冲击功177J。
实施例5
本实施例C含量为0.056wt%的超纯净低温容器用钢的冶炼方法，包括电炉初炼、钢包二次脱磷、VD脱碳、LF精炼、VD真空脱气去夹杂工序：
（1）电炉初炼时，铁水占比63wt%、废钢占比37wt%，过氧化出钢，出钢温度1580℃；初炼出钢后，钢包二次脱磷，吨钢加入2.8kg石灰造高碱度炉渣，碱度9.7，要求流动性良好，二次脱磷时间22min，钢液中P降低至0.0024wt%，为防止回磷及时扒渣。
（2）二次脱磷后，进行VD脱碳，喂入铝线100m/炉，真空度≤66pa保持6min，破空后钢液中C含量0.0015wt%。
（3）采用VD脱碳后，扒掉氧化渣，座包LF精炼，升温至1600℃，吨钢水加入Al线6.35m、电石0.5kg、石灰10.3kg，造白渣制造还原性气氛脱氧处理，白渣保持33min。升温至1620℃后，吨钢水加入铝粒0.64kg、电石0.17kg，大吹氩气10min以上，氩气流量211 L/min，脱硫至钢液中S含量0.0018wt%，同时抬电极防止增碳；加入合金调整化学成分。
（4）LF精炼处理后钢包温度控制在1645℃，扒掉还原渣，再进入VD真空脱气去夹杂，66pa以下真空21min，VD结束时钢液中S降低至0.0007wt%，破空后调整氩气流量保持液面微动，软吹10min以上。
经过上述冶炼后，钢液中P为0.0037wt%，S为0.0012wt%。钢液再经过连铸、热轧、热处理后，所得钢板低温韧性优良，-70℃下冲击功265J，板厚1/2处冲击功192J。
实施例6
本实施例C含量为0.042wt%的超纯净低温容器用钢的冶炼方法，包括电炉初炼、钢包二次脱磷、VD脱碳、LF精炼、VD真空脱气去夹杂工序：
（1）电炉初炼时，铁水占比77wt%、废钢占比23wt%，过氧化出钢，出钢温度1562℃；初炼出钢后，钢包二次脱磷，吨钢加入2.3kg石灰造高碱度炉渣，碱度8.2，要求流动性良好，二次脱磷时间25min，钢液中P降低至0.0018wt%，为防止回磷及时扒渣。
（2）二次脱磷后，进行VD脱碳，喂入铝线100m/炉，真空度≤66pa保持7min，破空后钢液中C含量0.0012wt%。
（3）采用VD脱碳后，扒掉氧化渣，座包LF精炼，升温至1600℃，吨钢水加入Al线7.78m、电石0.5kg、石灰10.8kg，造白渣制造还原性气氛脱氧处理，白渣保持30min。升温至1620℃后，吨钢水加入铝粒0.46kg、电石0.18kg，大吹氩气10min以上，氩气流量235 L/min，脱硫至钢液中S含量0.0025wt%，同时抬电极防止增碳；加入合金调整化学成分。
（4）LF精炼处理后钢包温度控制在1648℃，扒掉还原渣，再进入VD真空脱气去夹杂，66pa以下真空22min，VD结束时钢液中S降低至0.001wt%，破空后调整氩气流量保持液面微动，软吹10min以上。
经过上述冶炼后，钢液中P为0.0046wt%，S为0.0011wt%。钢液再经过连铸、热轧、热处理后，所得钢板低温韧性优良，-70℃下冲击功300J，板厚1/2处冲击功245J。
实施例7
本实施例C含量为0.045wt%的超纯净低温容器用钢的冶炼方法，包括电炉初炼、钢包二次脱磷、VD脱碳、LF精炼、VD真空脱气去夹杂工序：
（1）电炉初炼时，铁水占比70wt%、废钢占比30wt%，过氧化出钢，出钢温度1570℃；初炼出钢后，钢包二次脱磷，吨钢加入2.5kg石灰造高碱度炉渣，碱度9，要求流动性良好，二次脱磷时间23min，钢液中P降低至0.002wt%，为防止回磷及时扒渣。
（2）二次脱磷后，进行VD脱碳，喂入铝线100m/炉，真空度≤66pa保持5min，破空后钢液中C含量0.0014wt%。
（3）采用VD脱碳后，扒掉氧化渣，座包LF精炼，升温至1600℃，吨钢水加入Al线6.85m、电石0.5kg、石灰11.5kg，造白渣制造还原性气氛脱氧处理，白渣保持29min。升温至1620℃后，吨钢水加入铝粒0.55kg、电石0.12kg，大吹氩气10min以上，氩气流量247 L/min，脱硫至钢液中S含量0.0020wt%，同时抬电极防止增碳；加入合金调整化学成分。
（4）LF精炼处理后钢包温度控制在1641℃，扒掉还原渣，再进入VD真空脱气去夹杂，66pa以下真空24min，VD结束时钢液中S降低至0.0009wt%，破空后调整氩气流量保持液面微动，软吹10min以上。
经过上述冶炼后，钢液中P为0.0034wt%，S为0.0013wt%。钢液再经过连铸、热轧、热处理后，所得钢板低温韧性优良，-70℃下冲击功237J，板厚1/2处冲击功241J。
Claims (5)
1.一种超纯净低温容器用钢的冶炼方法，其特征在于，包括电炉初炼、钢包二次脱磷、VD脱碳、LF精炼、VD真空脱气去夹杂工序，
所述电炉初炼工序，过氧化出钢，出钢温度1560～1580℃；
所述钢包二次脱磷工序，吨钢加入2～3kg石灰造高碱度炉渣，碱度8～10，二次脱磷时间20～30min，钢液中P≤0.003wt%，脱磷毕扒渣；
所述VD脱碳工序，喂入铝线100m/炉，真空度≤66pa保持5～8min，破空后钢液中C≤0.002wt%；
所述LF精炼工序，采用Al和电石脱氧，钢水升温至1620℃后，大吹氩气10min以上脱硫至钢液中S≤0.003wt%，同时抬电极防止增碳；
所述VD真空脱气去夹杂工序，真空度≤66pa保持20～25min，VD真空脱气去夹杂工序结束时钢液中S≤0.0015wt%，破空后调整氩气流量保持液面微动，软吹10min以上；
所述冶炼方法生产的钢液P、S元素的重量含量为P≤0.005%，S≤0.0015%。
2.根据权利要求1所述的超纯净低温容器用钢的冶炼方法，其特征在于：所述电炉初炼工序，铁水占比60～80wt%、废钢占比20～40wt%。
3.根据权利要求2所述的超纯净低温容器用钢的冶炼方法，其特征在于：所述LF精炼工序，座包后升温至1600℃，吨钢水加入Al线6～8m、电石0.5kg、石灰10～12kg，造白渣，白渣保持25～35min，升温至1620℃后，吨钢水加入铝粒0.4～0.7kg、电石0.1～0.2kg，大吹氩气，氩气流量200～250L/min。
4.根据权利要求3所述的超纯净低温容器用钢的冶炼方法，其特征在于：LF精炼处理后钢包温度控制在1640～1650℃，扒掉还原渣，再进入VD真空脱气去夹杂工序。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的超纯净低温容器用钢的冶炼方法，其特征在于：适用于C含量为0.04～0.06wt%低温容器用钢的冶炼。
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Non-Patent Citations (1)
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|---|
| 超低温环境压力容器用途超厚3.5Ni钢板的研发;庞辉勇等;宽厚板;第20卷(第5期);1-3 * |
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