CN115740378A - 承压件用奥氏体不锈钢0Cr19Ni10连铸大圆坯的制备方法 - Google Patents
承压件用奥氏体不锈钢0Cr19Ni10连铸大圆坯的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于冶金技术领域,提供了一种承压件用奥氏体不锈钢0Cr19Ni10连铸大圆坯的制备方法,承压件用奥氏体不锈钢0Cr19Ni10的化学元素按质量百分比为:C=0.01~0.08%,Si=0.10~1.00%,Mn=0.10~2.00%,P≤0.035%,S≤0.010%,Ni=8.00~12.00%,Cr=18.00~20.00%,N=0.01~0.10%,Cu≤0.25%,Al=0.005~0.020%,余量为Fe及其他不可避免的杂质元素;该方法依次包括原料经超高功率电弧炉冶炼、氩氧炉精炼、钢包精炼炉精炼、立式连铸机慢速浇注为大圆坯、大圆坯空冷及精整,本制备方法采用连铸方式高效生产当前行业规格最大的φ800mm奥氏体不锈钢连铸大圆坯,圆坯心部及表面质量良好,可替代锻坯用于承压件用奥氏体不锈钢坯料的生产,坯料出材率高,生产成本低。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域,具体涉及一种承压件用奥氏体不锈钢0Cr19Ni10连铸大圆坯坯的制备方法。
背景技术
0Cr19Ni10是一种应用广泛的奥氏体不锈钢,在石油、石化、电力等能源行业主要用于承压件,随着我国国民经济的快速发展,大规格承压件需求旺盛。
目前,作为生产承压件的原料,大规格奥氏体不锈钢坯料一般采用模铸钢锭锻造的方法来生产。模铸生产时,即便采用好的保护浇注手段,水口钢流与大气仍不可避免的会接触,造成二次氧化,中注管、汤道系统的耐火材料也会污染经炉外精炼的纯净度高的钢液。同时模铸钢锭锻造的方法生产奥氏体不锈钢坯料存在成材率低,加工成本高的问题。
不锈钢由于其变形抗力大,圆坯规格越大常规连铸生产所需的矫直力也越大,一方面当前的矫直设备满足不了,另一方面即便是设备能力能达到,过大的矫直力也会导致应力过大造成圆坯心部及表面出现裂纹类缺陷,因此常规连铸无法生产诸如Φ600mm规格以上的奥氏体不锈钢大圆坯。
中国专利申请CN 106191375 A公开了一种无缝钢管用含钛奥氏体不锈钢圆管坯连铸生产方法,但其实施例中钢包容量30吨、仅使用Φ200圆坯连铸机生产出连铸圆管坯。正是由于常规连铸无法生产大规格不锈钢圆坯,CN 114210893 A公开了一种大直径不锈钢圆管坯的制作方法,采用构筑多层复合坯的方式生产,先生产不锈钢板坯,再采用焊接、加热、镦粗拔长的方式生产大直径不锈钢圆管坯,该方法工艺流程复杂,生产周期及能耗较高。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足提供一种承压件用奥氏体不锈钢0Cr19Ni10连铸大圆坯坯的制备方法,该制备方法可采用连铸方式高效生产当前行业规格最大的φ800mm奥氏体不锈钢连铸大圆坯,圆坯心部及表面质量良好,可替代锻坯用于承压件用奥氏体不锈钢坯料的生产,坯料出材率高,生产成本低。
本发明解决上述问题的技术方案为:
本发明提供一种承压件用奥氏体不锈钢0Cr19Ni10连铸大圆坯的制备方法,该制备方法的工艺流程为:原料→超高功率电弧炉冶炼+合金熔化炉化合金→氩氧精炼炉精炼→钢包精炼炉精炼→立式连铸机圆坯连铸→圆坯空冷→圆坯精整→成品;具体的步骤如下:
步骤1)、超高功率电弧炉采用优质废钢和镍铁作为原料,按照质量百分比废钢占比例为70%、镍铁占比例为30%,电弧炉初炼钢水成分:C≤0.10%、P≤0.005%,温度≥1640℃出钢,出钢过程随钢流加入铝块1-2kg/t、石灰3-5kg/t;
步骤2)、合金熔化炉熔化合金,炉料包括高碳铬铁220-280kg/t、不锈钢返回料头50-100kg/t,熔清后温度≥1640℃出钢兑入超高功率电弧炉出钢后的钢包,之后钢包吊至氩氧精炼炉精炼;
步骤3)、采用氩氧精炼炉精炼,兑钢后采用顶底复合吹进入自动吹炼模式,当碳含量≤0.40%、温度≥1640℃时抬氧枪,只用风枪吹炼;当碳含量≤0.01%、温度≥1700℃时,加入硅铁15-25kg/t,还原6-10分钟,之后扒除60%以上的炉渣后重新加入石灰8-10kg/t、萤石1-3kg/t、铝块1-2kg/t进一步脱氧、脱硫,吹氮气增氮至氮含量0.06-0.08%,温度≥1630℃出钢,出钢后转往钢包精炼炉精炼;
步骤4)、采用钢包精炼炉精炼,根据最终产品各元素含量按目标Cr:18.15-18.30%、目标Ni:8.05-8.15%精调成分,成分合适后用喂丝机喂入0.15kg/t的Ca线对夹杂物进行变性处理,之后弱搅拌时间≥12分钟,温度1540-1560℃吊包上连铸;上述精炼后的钢水成分:C=0.01~0.08%,Si=0.25~0.50%,Mn=0.40~1.00%,P≤0.035%,S≤0.005%,Ni=8.00~8.20%,Cr=18.05~18.30%,N=0.04~0.08%,Cu≤0.25%,Al=0.005~0.015%,余量为Fe及其他不可避免的杂质元素;
步骤5)、精炼好的钢水送到立式连铸机浇铸大圆坯,钢水通过长水口及长水口吹氩保护注入中间包内,长水口吹氩流量为80l/min;中间包永久层采用传热系数低的纳米绝热板来减少热辐射散热,中间包内钢水依次加入4-6kg/t碱性覆盖剂和1.5-2.5kg/t碳化稻壳来保温,中间包内钢水过热度控制在20-40℃,中间包钢水通过整体式浸入式水口注入结晶器内,采用慢速浇注方法浇注为大圆坯,浇注速度为700-900kg/min;
结晶器内加结晶器保护渣保护钢液不被二次氧化,钢水在结晶器冷却水冷却条件下快速形成坯壳,结晶器冷却水流量1800-3400L/min;结晶器长度为700mm,连铸二冷区总长度为2290mm,分为三个冷却区,其中一区长度240mm、比水量为0.03L/Kg,二区长度850mm、比水量为0.05L/Kg,三区长度1200mm、比水量为0.02L/Kg,一区为结晶器足辊处喷水冷却,二区、三区均为气雾喷水冷却;
采用结晶器电磁搅拌+铸流电磁搅拌+末端电磁搅拌的三段式复合电磁搅拌来改善铸坯凝固质量,其中结晶器电磁搅拌频率为1-2Hz,电流为100-500A;铸流电磁搅拌频率为5-10Hz,电流为50-400A;末端电磁搅拌频率为2-4Hz,电流为500-1100A,末端电磁搅拌为螺旋式电磁搅拌器;
步骤6)、圆坯出坯后进行空冷,空冷时圆坯应堆放在无穿膛风的干燥地面上;空冷至圆坯表面温度低于50℃后对圆坯表面进行精整,采用砂轮将圆坯表面的凹坑、截痕等表面缺陷清除,清除处应圆滑无尖锐棱角。
进一步的,在连铸过程中,为了实现慢速浇注,中间包永久层采用纳米绝热板保温以减少热辐射散热,中间包钢水采用碱性覆盖剂及碳化稻壳来保温;所用纳米绝热板要求600℃下热导率不大于0.08W/(m.k),所用碱性覆盖剂的主要成分按照质量百分比为CaO:50~60%、Al2O3:25~35%、MgO:2~4%、SiO2≤4.0%、Fe2O3<1.5%及H2O≤0.5%。
进一步的,本发明提供一种承压件用奥氏体不锈钢0Cr19Ni10连铸大圆坯的化学元素成分按质量百分比为:C=0.01~0.08%,Si=0.10~1.00%,Mn=0.10~2.00%,P≤0.035%,S≤0.010%,Ni=8.00~12.00%,Cr=18.00~20.00%,N=0.01~0.10%,Cu≤0.25%,Al=0.005~0.020%,余量为Fe及其他不可避免的杂质元素。
更进一步的,本发明从化学元素对承压件用奥氏体不锈钢的使用性能方面的影响进行重新研发,对原钢种的化学成分进行了优化设计,通过在原钢种的组成基础上加入适量的成本低廉的N元素、降低了成本昂贵的Ni元素,使γ相得到了强化,保证了承压件用奥氏体不锈钢的组织稳定性,既保证承压件用奥氏体不锈钢高的强度,又保证了高的塑性及韧性。Ni、N元素优选为Ni=8.00~8.20%,N=0.04~0.06%。
进一步的,采用浸入式水口及向结晶器内加入保护渣的方式对结晶器钢水进行保护,所用浸入式水口为整体式水口,所用结晶器保护渣的碱度为1.00~1.10、熔化温度为1050~1100℃、碳含量不大于5%。
进一步的,拉坯机采用三辊夹持在圆坯心部产生挤压应力以改善圆坯心部质量,其中1个为固定辊、2个为可调辊,三辊之间的夹持角度为120℃。
进一步的,所述大圆坯的直径为φ400~800mm之间。
与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
1、本发明生产的承压件用奥氏体不锈钢0Cr19Ni10连铸大圆坯,由于钢种合金元素含量高,钢的导热性差,圆坯柱状晶发达,变形抗力大,且圆坯断面越大,补缩效果越差,圆坯中心容易形成缩孔类缺陷,因变形抗力大所需的矫直力也越大,导致常规连铸根本无法进行不锈钢大圆坯的矫直,即便强行矫直,也会因矫直应力造成圆坯出现中心裂纹和表面裂纹等缺陷。因此,当前行业内现有技术无法生产不锈钢连铸大圆坯。
2、本发明采用立式连铸机慢速浇注,采用三辊夹持拉坯,拉坯方向全程与浇钢平台垂直分布,不对铸坯进行弯曲及矫直,既消除了矫直应力对圆坯质量的不利影响,又采用三辊夹持在圆坯心部产生挤压应力改善圆坯心部质量;采用慢速浇注改善补缩效果,消除缩孔类缺陷;对中间包永久层采用纳米绝热板保温、对中间包钢水采用碱性覆盖剂及碳化稻壳来保温,保证了慢速浇注的生产顺行,连铸浇注速度为700~900kg/min;采用与慢速浇注配套的结晶器冷却及二冷弱冷方案使圆坯凝固过程温度均匀,表面回温可控,避免铸坯热应力对凝固质量的不利影响,其中结晶器长度为700mm,结晶器冷却水流量1800~3400L/min;连铸二冷区总长度为2290mm,分为三个冷却区,其中一区长度240mm、比水量为0.03L/Kg,二区长度850mm、比水量为0.05L/Kg,三区长度1200mm、比水量为0.02L/Kg,一区为结晶器足辊处喷水冷却,二区、三区均为气雾喷水冷却。
圆坯采用结晶器电磁搅拌+铸流电磁搅拌+末端电磁搅拌的三段式复合电磁搅拌,其中末端电磁搅拌为螺旋式电磁搅拌器以加大电磁搅拌作用范围,提高圆坯等轴晶率、消除凝固末端小钢锭结构,以改善圆坯凝固质量。慢速浇注一般会造成圆坯表面质量恶化,本发明采用碱度为1.00~1.10,熔化温度为1050~1100℃,碳含量不大于5%的专用保护渣,一方面保证了超低碳不锈钢的碳成分控制,另一方面保证了圆坯表面质量。
因此,本发明采用立式连铸机慢速浇注改善圆坯补缩效果,消除缩孔类缺陷;采用三辊夹持拉坯,不对铸坯进行弯曲及矫直,既消除了矫直应力对圆坯质量的不利影响,又在圆坯心部产生挤压应力改善圆坯心部质量;对中间包永久层采用纳米绝热板保温、中间包钢水采用碱性覆盖剂及碳化稻壳来保温,保证了慢速浇注的生产顺行;连铸二冷分三区进行喷水及气雾冷却,并对各段冷却水进行合理匹配,减少铸坯表面回温和铸坯表面温度梯度,避免铸坯热应力对凝固质量的不利影响;采用结晶器电磁搅拌+铸流电磁搅拌+末端电磁搅拌的三段式复合电磁搅拌,提高圆坯等轴晶率、消除凝固末端小钢锭结构,以改善圆坯凝固质量;采用碱度为1.00~1.10,熔化温度为1050~1100℃,碳含量不大于5%的专用保护渣,一方面保证了超低碳不锈钢的碳成分控制,另一方面保证了圆坯表面质量。
本发明提供的制备方法可采用连铸方式高效生产当前行业规格最大的φ800mm奥氏体不锈钢连铸大圆坯,圆坯心部及表面质量良好,可替代锻坯用于承压件用奥氏体不锈钢坯料的生产,坯料出材率高,生产成本低。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明的保护范围。
本发明提供一种承压件用奥氏体不锈钢0Cr19Ni10连铸大圆坯的制备方法,该制备方法的工艺流程为:原料→超高功率电弧炉冶炼→合金熔化炉化合金→氩氧精炼炉精炼→钢包精炼炉精炼→立式连铸机圆坯连铸→圆坯空冷→圆坯精整→成品。
所述承压件用奥氏体不锈钢为0Cr19Ni10,其化学元素按质量百分比包括如下成分:C=0.01~0.08%,Si=0.10~1.00%,Mn=0.10~2.00%,P≤0.035%,S≤0.010%,Ni=8.00~12.00%,Cr=18.00~20.00%,N=0.01~0.10%,Cu≤0.25%,Al=0.005~0.020%,余量为Fe及其他不可避免的杂质元素。
本发明从化学元素对承压件用奥氏体不锈钢的使用性能方面的影响进行重新研发,对原钢种的化学成分进行了优化设计,通过在原钢种的组成基础上加入适量的成本低廉的N元素、降低了成本昂贵的Ni元素,使γ相得到了强化,保证了承压件用奥氏体不锈钢的组织稳定性,既保证承压件用奥氏体不锈钢高的强度,又保证了高的塑性及韧性。本发明中Ni、N元素优选为Ni=8.00~8.20%,N=0.04~0.06%。
实施例1:一种承压件用奥氏体不锈钢0Cr19Ni10连铸大圆坯的制备方法,工艺流程:原料→60吨超高功率电弧炉冶炼+合金熔化炉化合金→60吨氩氧精炼炉精炼→60吨钢包炉精炼→φ800mm立式连铸机圆坯连铸→圆坯空冷→圆坯精整→交货。
60吨超高功率电弧炉采用优质废钢和镍铁作为原料,废钢比例70%、镍铁比例30%,其中镍铁中Ni含量8%,电弧炉初炼钢水成分:C:0.05%、P:0.005%, 温度1660℃出钢,出钢过程加入铝块80kg、石灰200kg。
采用两台10吨合金熔化炉冶炼,炉料由高碳铬铁16t、Cr13返回料头4t组成,熔清后温度1660℃出钢兑入电炉出钢后的钢包,之后钢包吊至氩氧炉精炼。
采用60吨氩氧炉精炼,兑钢后采用顶底复合吹进入自动吹炼模式。当碳含量:0.30%、温度1650℃时抬氧枪,只用风枪吹炼;当碳含量:0.01%、温度1720℃时,加入硅铁1200kg,还原8分钟。之后扒除60%以上的炉渣后重新加入石灰500kg、萤石120kg、铝块80kg进一步脱氧、脱硫,吹氮气增氮至0.06%,温度1650℃出钢,出钢后转往钢包精炼炉。
采用60吨钢包精炼炉精炼,按目标Cr:18.15-18.30%、目标Ni:8.05-8.15%加入铬铁、镍板精调Ni、Cr成分,用喂丝机喂入Ca线9kg对夹杂物进行变性处理,之后弱搅拌15分钟,温度1550℃吊包上连铸。上述精炼后的钢水成分:C 0.02%、Si 0.35%、Mn 0.80%、P0.033%、S 0.002%、Ni 8.10%、Cr 18.20%、Al 0.010%、N 0.055%。精炼好的钢水送到两机两流圆坯立式连铸机浇铸为φ800mm大圆坯,钢水通过长水口及长水口吹氩保护注入中间包内,吹氩流量为80l/min。中间包永久层采用热导率为0.06W/(m.k)的纳米板,中间包内钢水加入300kg碱性覆盖剂和100kg碳化稻壳保护,中间包内过热度20~30℃,中间包钢水通过整体式浸入式水口注入结晶器内,浇注速度为840kg/min。结晶器内加结晶器保护渣保护,钢水在结晶器冷却水冷却条件下快速形成坯壳,结晶器冷却水流量3400l/min。二冷一区为喷水冷却,比水量为0.03L/Kg;二冷二区、三区为气雾冷却,二区比水量为0.05L/Kg、三区比水量为0.02L/Kg。采用三段式复合电磁搅拌技术改善铸坯凝固质量,其中结晶器电磁搅拌,搅拌频率为1Hz,搅拌电流为250A;铸流电磁搅拌频率为5Hz,电流为100A;末端电磁搅拌频率为3Hz,电流为1000A;末端电磁搅拌为螺旋式电磁搅拌器。
圆坯采用三辊夹持的拉坯机进行拉坯,其中1个为固定辊、2个为可调辊,三辊之间的夹持角度为120℃;拉坯方向垂直与浇钢平台分布,采用与拉坯速度同步的火焰切割机在垂直方向上将圆坯切割成定尺7m的铸坯,圆坯切断后经倾翻辊道倾翻至水平辊道上,被勾钢机吊至出坯辊道上出坯;圆坯出坯后堆放在无穿膛风的干燥地面上空冷,空冷至圆坯表面温度30℃后精整,采用砂轮将圆坯表面的凹坑、截痕等表面缺陷清除。
空冷及精整后自同一流铸坯头、中、尾部抽样检测低倍,评级结果见下表1。低倍评级依据中华人民共和国黑色冶金行业标准YB/T153-2015优质结构钢连铸坯低倍组织缺陷评级图进行测定,技术要求值指满足中华人民共和国黑色冶金行业标准YB/T4925-2021立式连铸合金钢圆坯的Ⅱ类质量要求。
表1 低倍评级结果(级)
试片 | 中心疏松 | 缩孔 | 中心裂纹 |
头坯 | 0.5 | 0 | 0.5 |
中间坯 | 0.5 | 0 | 0.5 |
尾坯 | 0.5 | 0 | 1 |
实施例2:一种承压件用奥氏体不锈钢0Cr19Ni10连铸大圆坯的制备方法,工艺流程:原料→60吨超高功率电弧炉冶炼→合金熔化炉化合金→60吨氩氧精炼炉精炼→60吨钢包炉精炼→φ800mm立式连铸机圆坯连铸→圆坯空冷→圆坯精整→交货。
60吨超高功率电弧炉采用优质废钢和镍铁作为原料,废钢比例70%、镍铁比例30%,其中镍铁中Ni含量8%,电弧炉初炼钢水成分:C:0.06%、P:0.005%, 温度1655℃出钢,出钢过程加入铝块75kg、石灰200kg。
采用两台10吨合金熔化炉冶炼,炉料由高碳铬铁15t、Cr13返回料头5t组成,熔清后温度1665℃出钢兑入电炉出钢后的钢包,之后钢包吊至氩氧炉精炼。
采用60吨氩氧炉精炼,兑钢后采用顶底复合吹进入自动吹炼模式。当碳含量:0.35%、温度1660℃时抬氧枪,只用风枪吹炼;当碳含量:0.01%、温度1725℃时,加入硅铁1300kg,还原8分钟。之后扒除60%以上的炉渣后重新加入石灰600kg、萤石130kg、铝块90kg进一步脱氧、脱硫,吹氮气增氮至0.065%,温度1640℃出钢,出钢后转往钢包精炼炉。
采用60吨钢包精炼炉精炼,按目标Cr:18.15-18.30%、目标Ni:8.05-8.15%加入铬铁、镍板精调Ni、Cr成分,用喂丝机喂入Ca线9kg对夹杂物进行变性处理,之后弱搅拌15分钟,温度1545℃吊包上连铸。上述精炼后的钢水成分:C 0.015%、Si 0.40%、Mn 0.85%、P0.032%、S 0.002%、Ni 8.12%、Cr 18.25%、Al 0.011%、N 0.060%。
精炼好的钢水送到两机两流圆坯立式连铸机浇铸为φ600mm大圆坯,钢水通过长水口及长水口吹氩保护注入中间包内,吹氩流量为80l/min。中间包永久层采用热导率为0.06W/(m.k)的纳米板,中间包内钢水加入300kg碱性覆盖剂和100kg碳化稻壳保护,中间包内过热度22~35℃,中间包钢水通过整体式浸入式水口注入结晶器内,浇注速度为880kg/min。结晶器内加结晶器保护渣保护,钢水在结晶器冷却水冷却条件下快速形成坯壳,结晶器冷却水流量2600l/min。二冷一区为喷水冷却,比水量为0.03L/Kg;二冷二区、三区为气雾冷却,二区比水量为0.05L/Kg、三区比水量为0.02L/Kg。采用三段式复合电磁搅拌技术改善铸坯凝固质量,其中结晶器电磁搅拌,搅拌频率为1.5Hz,搅拌电流为350A;铸流电磁搅拌频率为8Hz,电流为80A;末端电磁搅拌频率为4Hz,电流为800A;末端电磁搅拌为螺旋式电磁搅拌器。
圆坯采用三辊夹持的拉坯机进行拉坯,其中1个为固定辊、2个为可调辊,三辊之间的夹持角度为120℃;拉坯方向垂直与浇钢平台分布,采用与拉坯速度同步的火焰切割机在垂直方向上将圆坯切割成定尺7m的铸坯,圆坯切断后经倾翻辊道倾翻至水平辊道上,被勾钢机吊至出坯辊道上出坯;圆坯出坯后堆放在无穿膛风的干燥地面上空冷,空冷至圆坯表面温度35℃后精整,采用砂轮将圆坯表面的凹坑、截痕等表面缺陷清除。
空冷及精整后自同一流铸坯头、中、尾部抽样检测低倍,评级结果见下表2。低倍评级依据中华人民共和国黑色冶金行业标准YB/T153-2015优质结构钢连铸坯低倍组织缺陷评级图进行测定,技术要求值指满足中华人民共和国黑色冶金行业标准YB/T4925-2021立式连铸合金钢圆坯的Ⅱ类质量要求。
表2 低倍评级结果(级)
试片 | 中心疏松 | 缩孔 | 中心裂纹 |
头坯 | 0.5 | 0 | 0 |
中间坯 | 0.5 | 0 | 0 |
尾坯 | 0.5 | 0 | 0.5 |
从表1、2数据来看,按本发明的实施例生产的产品,低倍组织致密,中心疏松、中心裂纹级别较低,无缩孔类缺陷。另外,按本发明的实施例生产的产品,经用户加工成承压件后检测各项指标均符合要求,完全能满足承压件用奥氏体不锈钢的生产。
Claims (7)
1.一种承压件用奥氏体不锈钢0Cr19Ni10连铸大圆坯的制备方法,其特征在于,该制备方法的工艺流程为:原料→超高功率电弧炉冶炼+合金熔化炉化合金→氩氧精炼炉精炼→钢包精炼炉精炼→立式连铸机圆坯连铸→圆坯空冷→圆坯精整→成品;具体的步骤如下:
步骤1)、超高功率电弧炉采用优质废钢和镍铁作为原料,按照质量百分比废钢占比例为70%、镍铁占比例为30%,电弧炉初炼钢水成分:C≤0.10%、P≤0.005%,温度≥1640℃出钢,出钢过程随钢流加入铝块1-2kg/t、石灰3-5kg/t;
步骤2)、合金熔化炉熔化合金,炉料包括高碳铬铁220-280kg/t、不锈钢返回料头50-100kg/t,熔清后温度≥1640℃出钢兑入超高功率电弧炉出钢后的钢包,之后钢包吊至氩氧精炼炉精炼;
步骤3)、采用氩氧精炼炉精炼,兑钢后采用顶底复合吹进入自动吹炼模式,当碳含量≤0.40%、温度≥1640℃时抬氧枪,只用风枪吹炼;当碳含量≤0.01%、温度≥1700℃时,加入硅铁15-25kg/t,还原6-10分钟,之后扒除60%以上的炉渣后重新加入石灰8-10kg/t、萤石1-3kg/t、铝块1-2kg/t进一步脱氧、脱硫,吹氮气增氮至氮含量0.06-0.08%,温度≥1630℃出钢,出钢后转往钢包精炼炉精炼;
步骤4)、采用钢包精炼炉精炼,根据最终产品各元素含量按目标Cr:18.15-18.30%、目标Ni:8.05-8.15%精调成分,成分合适后用喂丝机喂入0.15kg/t的Ca线对夹杂物进行变性处理,之后弱搅拌时间≥12分钟,温度1540-1560℃吊包上连铸;上述精炼后的钢水成分:C=0.01~0.08%,Si=0.25~0.50%,Mn=0.40~1.00%,P≤0.035%,S≤0.005%,Ni=8.00~8.20%,Cr=18.05~18.30%,N=0.04~0.08%,Cu≤0.25%,Al=0.005~0.015%,余量为Fe及其他不可避免的杂质元素;
步骤5)、精炼好的钢水送到立式连铸机浇铸大圆坯,钢水通过长水口及长水口吹氩保护注入中间包内,长水口吹氩流量为80l/min;中间包永久层采用传热系数低的纳米绝热板来减少热辐射散热,中间包内钢水依次加入4-6kg/t碱性覆盖剂和1.5-2.5kg/t碳化稻壳来保温,中间包内钢水过热度控制在20-40℃,中间包钢水通过整体式浸入式水口注入结晶器内,采用慢速浇注方法浇注为大圆坯,浇注速度为700-900kg/min;
结晶器内加结晶器保护渣保护钢液不被二次氧化,钢水在结晶器冷却水冷却条件下快速形成坯壳,结晶器冷却水流量1800-3400L/min;结晶器长度为700mm,连铸二冷区总长度为2290mm,分为三个冷却区,其中一区长度240mm、比水量为0.03L/Kg,二区长度850mm、比水量为0.05L/Kg,三区长度1200mm、比水量为0.02L/Kg,一区为结晶器足辊处喷水冷却,二区、三区均为气雾喷水冷却;
采用结晶器电磁搅拌+铸流电磁搅拌+末端电磁搅拌的三段式复合电磁搅拌来改善铸坯凝固质量,其中结晶器电磁搅拌频率为1-2Hz,电流为100-500A;铸流电磁搅拌频率为5-10Hz,电流为50-400A;末端电磁搅拌频率为2-4Hz,电流为500-1100A,末端电磁搅拌为螺旋式电磁搅拌器;
步骤6)、圆坯出坯后进行空冷,空冷时圆坯应堆放在无穿膛风的干燥地面上;空冷至圆坯表面温度低于50℃后对圆坯表面进行精整,采用砂轮将圆坯表面的凹坑、截痕等表面缺陷清除,清除处应圆滑无尖锐棱角。
2.根据权利要求1所述的一种承压件用奥氏体不锈钢0Cr19Ni10连铸大圆坯的制备方法,其特征在于,所述承压件用奥氏体不锈钢0Cr19Ni10的化学元素成分按质量百分比为:C=0.01~0.08%,Si=0.10~1.00%,Mn=0.10~2.00%,P≤0.035%,S≤0.010%,Ni=8.00~12.00%,Cr=18.00~20.00%,N=0.01~0.10%,Cu≤0.25%,Al=0.005~0.020%,余量为Fe及其他不可避免的杂质元素。
3.根据权利要求2所述的一种承压件用奥氏体不锈钢0Cr19Ni10连铸大圆坯的制备方法,其特征在于,Ni、N元素优选为Ni=8.00~8.20%,N=0.04~0.06%。
4.根据权利要求1所述的一种承压件用奥氏体不锈钢0Cr19Ni10连铸大圆坯的制备方法,其特征在于:在连铸过程中,为了实现慢速浇注,中间包永久层采用纳米绝热板保温以减少热辐射散热,中间包钢水采用碱性覆盖剂及碳化稻壳来保温;所用纳米绝热板要求600℃下热导率不大于0.08W/(m.k),所用碱性覆盖剂的主要成分按照质量百分比为CaO:50~60%、Al2O3:25~35%、MgO:2~4%、SiO2≤4.0%、Fe2O3<1.5%及H2O≤0.5%。
5.根据权利要求1所述的一种承压件用奥氏体不锈钢0Cr19Ni10连铸大圆坯的制备方法,其特征在于:采用浸入式水口及向结晶器内加入保护渣的方式对结晶器钢水进行保护,所用浸入式水口为整体式水口,所用结晶器保护渣的碱度为1.00~1.10、熔化温度为1050~1100℃、碳含量不大于5%。
6.根据权利要求1所述的一种承压件用奥氏体不锈钢0Cr19Ni10连铸大圆坯的制备方法,其特征在于:拉坯机采用三辊夹持在圆坯心部产生挤压应力以改善圆坯心部质量,其中1个为固定辊、2个为可调辊,三辊之间的夹持角度为120℃。
7.根据权利要求1所述的一种承压件用奥氏体不锈钢0Cr19Ni10连铸大圆坯的制备方法,其特征在于:所述大圆坯的直径为φ400~800mm之间。
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