CN115747618A - 一种生产低碳碳素钢标样用铸锭及其冶炼铸造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种生产低碳碳素钢标样用铸锭及其冶炼铸造方法，其中提供的生产低碳碳素钢标样用铸锭的冶炼铸造方法以经转炉+VD炉外精炼+连铸工艺生产的化学成分含量为以下的低碳碳素钢连铸圆坯为冶炼原料：碳0.17％～0.23％，硅0.15％～0.40％，锰0.60％～1.00％，硫≤0.010％，磷≤0.025％，[O]≤25ppm，[N]≤60ppm，余量为铁和不可避免的杂质，并对冶炼炉料进行两次抛丸处理、控制100kg真空中频感应炉内的真空度小于20Pa，以及待炉料完全熔化后加入稀土进行深脱氧、深脱硫，能够获得一种用于生产优质的低碳碳素钢标样的铸锭。
Description
技术领域
本发明属于冶金材料技术领域中钢铁产品中试实验标样的冶炼技术领域，具体涉及一种生产低碳碳素钢标样用铸锭及其冶炼铸造方法。
背景技术
标准样品含义为参照物，实际上就是利用这种物质提供一个或多个测量值作为其他测量值是否准确的“标准值”，这种物质称为提供标准值的样品-标准样品(本文中简称标样)。碳素钢可分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。低碳钢为碳含量低于0.25％的碳素钢，因其强度低、硬度低而软，故又称软钢。它包括大部分普通碳素结构钢和一部分优质碳素结构钢，大多不经热处理用于工程结构件，有的经渗碳和其他热处理用于要求耐磨的机械零件。低碳碳素钢标样在实际生产中可以此作为钢铁产品化学成分检测分析的参考基准值，有了基准值才能准确分析钢铁产品化学成分含量，而低碳碳素钢标样用铸锭是用于生产(例如将铸锭经历热处理工艺)低碳碳素钢标样的基础。
本申请人已经利用真空中频感应炉冶炼铸造一种高碳钢标样(申请号为202211017483.7，以下称文献1)，其中采用100真空中频感应炉冶炼铸造获得一种用于生产高碳钢标样的铸锭，然而由于低碳钢和高碳钢在钢种、碳含量、氧含量、纯净度等方面存在差异，该文献1提供的用于冶炼铸造高碳钢标样(SWRH82B高碳钢标样)的方法并不适合用于冶炼铸造低碳碳素钢铸锭标样。因此，需要开发一种生产低碳碳素钢标样用铸锭的冶炼铸造方法。
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生产低碳碳素钢标样用铸锭的冶炼铸造方法，其包括以下步骤：
(1)选取经转炉+VD炉外精炼+连铸工艺生产的低碳碳素钢连铸圆坯为冶炼原料，要求气体含量[O]≤25ppm，[N]≤60ppm；其中所述低碳碳素钢连铸圆坯的化学成分按照质量百分比计为：碳0.17％～0.23％，硅0.15％～0.40％，锰0.60％～1.00％，硫≤0.010％，磷≤0.025％，[O]≤25ppm，[N]≤60ppm，余量为铁和不可避免的杂质；
(2)将低碳碳素钢连铸圆坯轧制成钢板，并切割成冶炼所需长条板状冶炼炉料；
(3)对冶炼炉料进行两次抛丸处理，去除炉料表面氧化铁皮，确保炉料表面光洁；
(4)将炉料装入100kg真空中频感应炉内，摆放好锭模、冒口，合上炉盖；
(5)对炉室进行抽真空至真空度小于20Pa；
(6)充入惰性氩气，充入氩气至0.05-0.07MPa时关闭充氩阀门；
(7)给电加热，功率控制在190-200kwh，待炉料完全熔化，加入稀土，进行深脱氧、深脱硫，待稀土元素充分熔化后，转功率为140-160kwh加热50-70min，促进温度、成份均匀，当钢水温度为1600℃±20℃时将钢水注入钢锭模铸成钢锭；和
(8)浇注结束后，保压50-70min后，破空充入空气，熔炼结束，取出钢锭，得到生产低碳碳素钢标样用铸锭。
在一些实施方式中，在步骤(1)中，所述转炉+VD炉外精炼+连铸工艺包括：控制铁水温度1250℃以上，铁水0.4％≤Si≤0.8％，铁水P≤0.130％，氧枪为低-高-低三段式控制，出钢温度≥1600℃；VD深真空时间≥13min，软吹≥10min；全程保护浇注，拉速范围1.6m/min-1.8m/min，过热度控制≤30℃。
在一些实施方式中，步骤(2)中将低碳碳素钢连铸圆坯轧制成20mm厚钢板，所述长条板状冶炼炉料的规格为：长620mm-630mm、宽40mm-50mm、厚20mm。
在一些实施方式中，步骤(7)中所述稀土的加入量为15-30ppm。
在一些实施方式中，步骤(7)中所述稀土选自Ce和La及两者的混合物。
本发明另一方面提供一种生产低碳碳素钢标样用铸锭，其由上述的冶炼铸造方法获得。
基于以上技术方案提供的生产低碳碳素钢标样用铸锭的冶炼铸造方法以经转炉+VD炉外精炼+连铸工艺生产的低碳碳素钢连铸圆坯(控制[O]≤25ppm，[N]≤60ppm)为冶炼原料，并对冶炼炉料进行两次抛丸处理、控制真空度小于20Pa，以及待炉料完全熔化后加入稀土进行深脱氧、深脱硫，能够获得一种用于生产优质的低碳碳素钢标样的铸锭。
具体实施方式
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：生产低碳碳素钢标样用铸锭的冶炼铸造方法
该实施例冶炼铸造一种生产低碳碳素钢标样用铸锭，具体包括以下步骤：
1)选取经转炉+VD炉外精炼+连铸工艺生产的高纯净度低碳碳素钢连铸圆坯为冶炼原料，要求气体含量[O]≤25ppm，[N]≤60ppm；具体地，该低碳碳素钢连铸圆坯的化学成分按照质量百分比计为：碳0.17％，硅0.15％，锰0.60％，硫≤0.010％，磷≤0.025％，[O]≤25ppm，[N]≤60ppm，余量为铁和不可避免的杂质；
其中转炉+VD炉外精炼+连铸工艺具体包括以下操作：
转炉工艺：废钢采用管头等优质废钢，铁水温度1255℃，铁水0.4％≤Si≤0.8％，铁水P≤0.130％，氧枪为低-高-低三段式控制，出钢温度≥1600℃；
VD炉外精炼工艺：VD深真空时间≥13min，软吹≥10min；
连铸工艺：全程保护浇注，拉速范围1.6m/min，过热度控制≤30℃；
2)将铸坯轧制成20mm厚钢板，切割成冶炼所需长条板状冶炼炉料，每根冶炼炉料长620mm-630mm、宽40mm-50mm、厚20mm；
3)对冶炼炉料进行两次抛丸处理，去除炉料表面氧化铁皮，确保炉料表面光洁；该步骤对冶炼炉料进行两次抛丸处理，能够进一步提高冶炼炉料的纯净度，避免炉料表面的氧化铁皮对冶炼的影响，而上述文献1或其他现有技术均只是对冶炼炉料进行一次抛丸处理；
4)将冶炼炉料装入炉内，摆放好锭模、冒口，合上炉盖；
5)启动滑阀泵对100kg真空中频感应炉的炉室进行抽真空，当真空计到达0.08MPa时启动罗茨泵，抽真空至真空度小于20Pa，目的为进一步减少钢中气体含量；如果真空度过高(例如大于20Pa)会造成钢中O含量偏高，钢水纯净度变差，最终使得冶炼铸造的铸锭不能用于生产低碳碳素钢标样；
6)充入惰性氩气，充入氩气至0.05Mpa时关闭充氩阀门；
7)给电加热，功率控制在200kwh，待钢水熔化后加入约15ppm的稀土(Ce)进行深脱氧、深脱硫，待稀土元素充分熔化转小功率150kwh加热1分钟，促进温度、成份均匀，当钢水温度约1600℃时将钢水注入钢锭模铸成钢锭；
8)浇注结束后，保压60min后，破空充入空气，熔炼结束，取出钢锭，得到生产低碳碳素钢标样用铸锭。
实施例2：生产低碳碳素钢标样用铸锭的冶炼铸造方法
该实施例冶炼铸造一种生产低碳碳素钢标样用铸锭，具体包括以下步骤：
1)选取经转炉+VD炉外精炼+连铸工艺生产的高纯净度低碳碳素钢连铸圆坯为冶炼原料，要求气体含量[O]≤25ppm，[N]≤60ppm；具体地，该低碳碳素钢连铸圆坯的化学成分按照质量百分比计为：碳0.23％，硅0.40％，锰1.00％，硫≤0.010％，磷≤0.025％，[O]≤25ppm，[N]≤60ppm，余量为铁和不可避免的杂质；
其中转炉+VD炉外精炼+连铸工艺具体包括以下操作：
转炉工艺：废钢采用管头等优质废钢，铁水温度1260℃，铁水0.4％≤Si≤0.8％，铁水P≤0.130％，氧枪为低-高-低三段式控制，出钢温度≥1600℃；
VD炉外精炼工艺：VD深真空时间≥13min，软吹≥10min；
连铸工艺：全程保护浇注，拉速范围1.8m/min，过热度控制≤30℃；
2)将铸坯轧制成20mm厚钢板，切割成冶炼所需长条板状冶炼炉料，每根冶炼炉料长620mm-630mm、宽40mm-50mm、厚20mm；
3)对冶炼炉料进行两次抛丸处理，去除炉料表面氧化铁皮，确保炉料表面光洁；该步骤对冶炼炉料进行两次抛丸处理，能够进一步提高冶炼炉料的纯净度，避免炉料表面的氧化铁皮对冶炼的影响，而上述文献1或其他现有技术均只是对冶炼炉料进行一次抛丸处理；
4)将冶炼炉料装入炉内，摆放好锭模、冒口，合上炉盖；
5)启动滑阀泵对100kg真空中频感应炉的炉室进行抽真空，当真空计到达0.08MPa时启动罗茨泵，抽真空至真空度小于20Pa，目的为进一步减少钢中气体含量；如果真空度过高(例如大于20Pa)会造成钢中O含量偏高，钢水纯净度变差，最终使得冶炼铸造的铸锭不能用于生产低碳碳素钢标样；
6)充入惰性氩气，充入氩气至0.07Mpa时关闭充氩阀门；
7)给电加热，功率控制在200kwh，待钢水熔化后加入约30ppm的稀土(La)进行深脱氧、深脱硫，待稀土元素充分熔化转小功率150kwh加热1分钟，促进温度、成份均匀，当钢水温度约1600℃时将钢水注入钢锭模铸成钢锭；
8)浇注结束后，保压60min后，破空充入空气，熔炼结束，取出钢锭，得到生产低碳碳素钢标样用铸锭。
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 (6)
1.一种生产低碳碳素钢标样用铸锭的冶炼铸造方法，其包括以下步骤：
(1)选取经转炉+VD炉外精炼+连铸工艺生产的低碳碳素钢连铸圆坯为冶炼原料，要求气体含量[O]≤25ppm，[N]≤60ppm；其中所述低碳碳素钢连铸圆坯的化学成分按照质量百分比计为：碳0.17％～0.23％，硅0.15％～0.40％，锰0.60％～1.00％，硫≤0.010％，磷≤0.025％，[O]≤25ppm，[N]≤60ppm，余量为铁和不可避免的杂质；
(2)将低碳碳素钢连铸圆坯轧制成钢板，并切割成冶炼所需长条板状冶炼炉料；
(3)对冶炼炉料进行两次抛丸处理，去除炉料表面氧化铁皮，确保炉料表面光洁；
(4)将炉料装入100kg真空中频感应炉内，摆放好锭模、冒口，合上炉盖；
(5)对炉室进行抽真空至真空度小于20Pa；
(6)充入惰性氩气，充入氩气至0.05-0.07MPa时关闭充氩阀门；
(7)给电加热，功率控制在190-200kwh，待炉料完全熔化，加入稀土，进行深脱氧、深脱硫，待稀土元素充分熔化后，转功率为140-160kwh加热50-70min，促进温度、成份均匀，当钢水温度为1600℃±20℃时将钢水注入钢锭模铸成钢锭；和
(8)浇注结束后，保压50-70min后，破空充入空气，熔炼结束，取出钢锭，得到生产低碳碳素钢标样用铸锭。
2.根据权利要求1所述的冶炼铸造方法，在步骤(1)中，所述转炉+VD炉外精炼+连铸工艺包括：控制铁水温度1250℃以上，铁水0.4％≤Si≤0.8％，铁水P≤0.130％，氧枪为低-高-低三段式控制，出钢温度≥1600℃；VD深真空时间≥13min，软吹≥10min；全程保护浇注，拉速范围1.6m/min-1.8m/min，过热度控制≤30℃。
3.根据权利要求1或2所述的冶炼铸造方法，步骤(2)中将低碳碳素钢连铸圆坯轧制成20mm厚钢板，所述长条板状冶炼炉料的规格为：长620mm-630mm、宽40mm-50mm、厚20mm。
4.根据权利要求1或2所述的冶炼铸造方法，步骤(7)中所述稀土的加入量为15-30ppm。
5.根据权利要求1或2所述的冶炼铸造方法，步骤(7)中所述稀土选自Ce和La及两者的混合物。
6.一种生产低碳碳素钢标样用铸锭，其由权利要求1-5中任一项所述的冶炼铸造方法获得。
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| 吴润，吴志方: "《钢铁质量及其构件失效分析》", 北京航空航天大学出版社, pages: 134 - 135 * |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115747618B (zh) | 2024-06-11 |
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