CN117230376A - 一种用于生产300m钢的电极及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及合金钢的技术领域，具体公开了一种用于生产300M钢的电极及其制备方法和应用。本申请公开的一种生产300M钢的电极，按照重量百分比计，所述电极的元素组成包括：Mn 0.90‑1.40%，P≤0.0050%、S≤0.0020%、P+S＜0.0070%、H≤0.0003%、N≤0.0050%、T.O≤0.0030%。本申请还公开了上述电极的制备方法及其在生产300M钢中的应用。利用本申请提供的电极原料，并结合真空自耗重熔工艺生产300M钢，简化了生产工艺，减轻了工艺压力和生产成本，同时可以提高300M钢成分的纯净度，提高材料的力学性能。
Description
技术领域
本申请涉及电极钢的技术领域，具体涉及一种用于生产300M钢的电极及其制备方法和应用。
背景技术
300M钢是典型的低电极超高强度钢，电极元素含量少、成本低，广泛应用于飞机起落架等关键承力部件，目前世界上95%的民航飞机起落架均使用300M钢制造。在飞机的起降过程中，起落架不断承受强烈的过载冲击载荷，因此对起落架材料的强韧性、疲劳性能要求较高。
随着材料强度的提高，材料疲劳性能对其纯净度的敏感性也越来越高。为了获得较高的纯净度，300M钢目前均采用真空感应+真空自耗的双真空冶炼工艺，真空处理环境对N、H、O等气体元素去除效果显著，但对S、P等元素的去除效果不明显，因此要求生产300M钢的原材料本身的S、P含量较低，这大幅度提高了原材料的成本。随着300M钢的需求量越来越大，双真空工艺设备投资大、生产周期长、生产成本高等问题凸显。
目前，有研究采用电弧炉+炉外精炼的冶炼工艺替代双真空冶炼工艺，该工艺对原材料要求较低，降低了原材料成本。但是，经过炉外精炼获得的电极材料的纯净度较差，使得300M钢中的氧氮硫等杂质含量波动范围较大，降低了300M钢力学性能的稳定性；另外，为了稳定成品300M钢的质量，利用该电极材料生产300M 钢时，后续的工艺难度和生产成本大大增加。
因此，需要提供一种新的方法来生产300M钢，在提高300M钢的纯净度和力学性能的基础上，同时降低生产成本。
发明内容
为了降低300M钢的生产成本，同时提高300M钢的纯净度和力学性能，本申请提供一种用于生产300M钢的电极及其制备方法和应用。
本申请提供了一种电极，按照重量百分比计，所述电极的元素组成为：C 0.40-0.43%、Mn 0.90-1.40%、Si 1.50-1.80%、Cr 0.70-0.95%、Ni 1.65-2.00%、Mo 0.35-0.50%、V0.05-0.10%、Al 0.02-0.05%、P≤0.0050%、S≤0.0020%、P+S≤0.0070%、H≤0.0003%、N≤0.0050%、T.O≤0.0030%，余量为Fe。
P、S、O、N、H元素达到一定量，将降低钢的韧性和疲劳性能；P、S在钢液凝固时形成微观偏析，在奥氏体后温度加热时偏聚到晶界，增加钢的脆性；O元素容易形成氧化物夹杂，显著影响轴承钢疲劳性能，N、H元素容易在晶界偏析，从而降低钢的接触疲劳疲劳性能。
为了满足300M钢的生产工艺低成本化需求，本申请提供一种用于生产300M钢的电极，并结合后续的真空自耗重熔工艺来生产300M钢。在此工艺中，本申请的发明人发现真空自耗重熔过程中Mn的烧损率可达20-40%，因此为了保证材料中的Mn元素含量，本方法生产的电极中的Mn含量控制要求为0.90-1.40%，杂质元素含量控制为P≤0.0050%、S≤0.0030%、P+S＜0.0080%、H≤0.0003%、N≤0.0050%、T.O≤0.0020%；即本申请提供的电极具有0.90-1.40%含量的Mn，且杂质元素含量低、纯净度高的特点。
利用本申请提供的具有特定Mn含量和微量杂质元素的电极作为原料，然后通过真空自耗的工艺进行300M钢的生产，可有效降低后续真空自耗的工艺难度和压力及生产成本；同时可有效保证300M钢成品中的氧氮硫等杂质元素含量低、杂质含量波动范围小，使得300M钢成品材料的纯净度及其稳定性较高，进而有效提高300M钢成品材料的力学性能稳定性。
经成本核算，本申请的单真空工艺制备300M钢材料的成本约为4-6万元/吨，真空感应+真空自耗重熔的双真空工艺为8-12万元/本，即单真空工艺的生产成本可降低40-50%，且生产周期更快，生产得到的300M钢材料的纯净度和力学性能具有较高的优势。
优选地，按照重量百分比计，所述电极的元素组成为：：C 0.40-0.43%、Mn 1.00-1.30%、Si 1.50-1.80%、Cr 0.70-0.95%、Ni 1.65-2.00%、Mo 0.35-0.50%、V 0.05-0.10%、Al0.02-0.05%、P≤0.0030%、S≤0.0015%、P+S≤0.0045%、H≤0.0001%、N≤0.0015%、T.O≤0.0010%，余量为Fe。
第二方面，本申请提供了上述电极的制备方法，具体包括以下步骤：将炼钢原料电炉熔炼成初炼钢液，随后经炉外精炼进行合金成分微调、然后浇铸制得所述电极。
优选地，所述电炉熔炼过程中，所述炼钢原料由10-30%的热铁水、40-80%的优质废钢、10-30%的优质生铁组成；熔化初期吨钢加入石灰15-30kg造渣脱P，控制渣成分CaO 30-50%，SiO215-35%，MgO 3-6%，Al2O32-5%，FeO含量10-25%，渣碱度2.0-3.0，控制钢液温度1500-1550℃；熔化后期吹氧助熔保证脱P的动力学条件，P≤0.008%时完全扒渣，吨钢加入石灰20-35kg重新造渣并吹氧；电炉出钢控制P含量≤0.003%，C≥0.10%，温度≥1580℃。
优选地，所述电炉熔炼过程中，所述炉外精炼采用LF+VD工艺路线；
所述LF步骤为：向所述初炼钢液中加入增碳剂、硅铁、电解锰、镍铁、钼铁、铬铁、钒铁进行成分调节，并按照钢液质量的0.2-0.4%加入Al线脱氧，全程吹氩搅拌促进脱硫及夹杂物上浮；出钢温度为1675-1700℃，出钢化学成分满足C 0.37-0.39%，Mn 1.0-1.6%，Si1.55-1.75%，Cr 0.75-0.95%，Ni 1.7-2.1%，Mo 0.35-0.55%，V 0.05-0.10%，Al 0.03-0.06%； S≤0.0015%，P≤0.005%，H≤0.0003%，N≤0.0060%，T.O≤0.0035%；
所述VD步骤为：将LF出钢后的钢液扒渣50-70%，之后入VD工位；调节氩气流量50-80L/min，并加入硅石15-30kg/t调整渣碱度至1.1-1.5；之后测温、取样并加盖抽真空，此阶段调整氩气流量40-60L/min；真空启动后，工作压力满足真空度≤67Pa，真空保持时间15-30min，充分脱除钢中H、N；真空结束后，吹氩搅拌，氩气流量60-100L/min，软吹时间≥10min，促使夹杂物充分上浮；软吹结束后，测温取样，出钢温度为≥1590℃，出钢化学成分满足： C 0.39-0.44%，Mn 0.90-1.40%，Si 1.50-1.80%，Cr 0.70-0.95%，Ni 1.65-2.00%，Mo0.35-0.50%，V 0.05-0.10%，Al 0.02-0.05%，P≤0.0050%，S≤0.0020%，H≤0.0003%，N≤0.0050%，T.O≤0.0030%。
LF钢包炉是一种在真空条件下利用电弧加热的炉外精炼技术；VD炉，即钢包精炼炉，是在真空下吹氧、脱碳、真空除气、真空下进行合金成分微调。
本申请的发明人发现，在上述特定工艺下，真空保持时间过短时，杂质元素含量H、N脱除效率较低，而当真空保持时间过长时，Mn元素含量脱除过多，降低了电极中的Mn含量，进而制备得到的成品300M钢中的Mn含量较低，使得成品材料的力学性能较差。
优选地，所述浇铸的温度为1570±20℃。
本申请通过化学成分设计与配比精确控制以及高纯净度工艺技术的控制，并经过与之相应的最佳热处理工艺，提供了一种具有0.90-1.40%含量的Mn和微量杂质元素的电极作为原料，以适应于后续通过真空自耗重熔来生产300M钢材料。
第三方面，本申请提供了上述电极在生产300M钢中的应用。
第四方面，本申请提供了一种300M钢，利用上述电极制备得到。
优选地，按照重量百分比计，所述300M钢的元素组成为：C 0.40-0.43%、Mn 0.65-0.90%、Si 1.50-1.80%、Cr 0.70-0.95%、Ni 1.65-2.00%、Mo 0.35-0.50%、V 0.05-0.10%、Al0.02-0.05%、P≤0.004%、S≤0.0015%、P+S＜0.0045%、H≤0.0002%、N≤0.0015%、T.O≤0.0010%，余量为Fe。
优选地，按照重量百分比计，所述300M钢的元素组成为：C 0.40-0.43%、Mn 0.71-0.86%、Si 1.50-1.80%、Cr 0.70-0.95%、Ni 1.65-2.00%、Mo 0.35-0.50%、V 0.05-0.10%、Al0.02-0.05%、P≤0.0040%、S≤0.0014%、P+S＜0.0045%、H≤0.0002%、N≤0.0015%、T.O≤0.0010%，余量为Fe。
优选地，所述300M钢的力学性能为：抗拉强度≥1900Mpa，屈服强度≥1600Mpa，延伸率≥8%，面缩率≥40%，冲击韧性≥500J/m2。
第五方面，本申请提供了上述300M钢的制备方法，包括以下步骤：采用上述电极，依次通过真空自耗重熔、锻造、热处理，得到所述300M钢成品；
所述真空自耗重熔的工艺参数为：熔速6-7kg/min，真空度≤0.4Pa，时间40-55h。
在一个具体的实施例中，所述真空自耗重熔的工艺参数为：熔速6.5kg/min，真空度≤0.4Pa，时间48h。
在一个具体的实施例中，所述真空自耗重熔的工艺参数为：熔速6kg/min，真空度≤0.4Pa，时间55h。
在一个具体的实施例中，所述真空自耗重熔的工艺参数为：熔速6.5kg/min，真空度≤0.4Pa，时间40h。
在300M钢的制备方法中，真空自耗重熔的熔速是保障自耗锭质量的关键因素，熔速过高，则熔池深度过大，导致凝固组织变差；熔速过小，则生产效率会大幅度降低。
同时，300M钢中的Mn含量对于材料的性能有较大的影响，当Mn含量过高时，会导致材料强度过高韧塑性不足，Mn含量过低时，则会导致强度不足。申请人发现，真空自耗工艺中的熔速过大或者时间过长，则熔池凝固时间较长，Mn的烧损量提高，容易导致300M钢成品中Mn含量偏低，降低了材料的强度，且高熔速下易增大Mn的中心偏析，降低了材料的力学性能均匀性；真空自耗工艺中的熔速过小或者时间过短时，则熔池凝固时间较短，Mn的烧损量较低，容易导致300M钢成品中Mn含量偏高，降低了材料的韧塑性。
优选地，所述锻造的工艺参数为：保温温度1050-1100℃，历经四墩四拔后锻造。
锻造工艺中保温温度过低，则无法完全固溶，钢中可能会残存大尺寸碳化损害钢的性能；而保温温度过高，则会导致晶粒过大，经四墩四拔后可以获得细小的组织。
优选地，所述热处理的工艺参数为：在850-920℃的温度下淬火，在200-250℃的温度下回火。
热处理过程中，淬火温度过低，则碳化物无法充分溶解；淬火温度过高，则会导致晶粒粗大；回火温度是影响300M钢材料强韧性匹配的关键，回火温度过低，会使得材料强度过高而韧塑性不足，回火温度过高，则会导致材料强度不足。
与真空自耗的工艺相比，电渣重熔工艺主要通过渣洗的方式去除夹杂物，而对气体元素的去除效果很差，其O、N、H等气体含量会更高。因此，本申请提供的电极作为原料时，不适用于电渣重熔工艺进行生产300M钢。
本申请以制备的电极作为原材料，通过对真空自耗重熔工艺进行设计优化，即将原材料与各工艺参数之间进行良好配合，生产得到300M钢材料，使钢获得高强度、表面高硬度以及尺寸稳定性、超长接触疲劳寿命和较高弯曲疲劳强度，即本申请制备的300M钢材料获得了优异的综合性能。
综上所述，本申请的技术方案具有以下效果：
本申请生产的电极具有特定Mn含量，杂质元素含量低，纯净度高的特点；在后续以该电极作为原料，并利用真空自耗重熔的工艺方法生产300M钢，极大地降低了对于原材料的要求，同时有效降低后续真空自耗的工艺难度和压力及生产成本。
利用本申请提供的具有特定Mn含量和微量杂质元素的电极作为原料，然后通过特定工艺的真空自耗进行300M钢的生产，可有效保证300M钢成品中的氧氮硫等杂质元素含量低、杂质含量波动范围小，使得300M钢成品材料的纯净度及其稳定性较高，进而有效提高300M钢成品材料的力学性能稳定性。
与传统的采用真空感应+真空自耗重熔的双真空工艺相比，利用本申请生产的电极为原材料，并采用优化的真空自耗重熔工艺，以制备300M钢，可以大大减轻真空冶炼的工艺压力，且生产周期快，生产成本降低40-50%。
附图说明
图1为实施例1中用于生产300M钢的电极的制备方法的工艺路线。
具体实施方式
以下结合实施例、对比例以及性能检测试验对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。
实施例
实施例1-3
实施例1-3分别提供了一种用于生产300M钢的电极。
上述实施例的不同之处在于：电极的制备方法中工艺参数不同以及生产得到的电极元素组分不同，具体如表1所示。
上述实施例中电极的制备方法的工艺路线如图1所示，具体步骤为：
（1）电炉熔炼
配料：电炉配料使用前一炉出钢后留10-30%的热铁水，使用40-80%的废钢、10-30%的生铁作为原料进行电炉冶炼；
熔化：初期按照吨钢（总量为60吨）加入石灰15-30kg造渣脱P，控制渣成分CaO 30-50%，SiO215-35%，MgO 3-6%，Al2O32-5%，FeO 10-25%，渣碱度2.0-3.0，合理供电控制钢液温度1500-1550℃；熔化后期吹氧助熔保证脱P的动力学条件，P≤0.008%时完全扒渣；
氧化期：吨钢加入石灰20-35kg重新造渣并吹氧；氧化末期扒除氧化渣防止回磷；
电炉中的初炼钢液出钢：控制P含量≤0.003%，C含量≥0.10%，出钢温度≥1580℃。
（2）LF
初炼钢液到站后，向初炼钢液中加入增碳剂（购自河南汇金冶金科技有限公司）、电解锰（Mn≥99.8%，C≤0.03%，S≤0.04%，P≤0.002%）、硅铁（牌号为PG FeSi65）、镍铁（牌号为4J36）、钼铁（牌号为FeMO60）、钒铁（牌号为FeV60）调节钢液成分进行合金化，并按照钢液质量的0.2-0.4%加入Al线脱氧；
LF精炼全程底吹氩操作，促进脱硫及夹杂物上浮；
LF出钢前取样测成分并测定温度，出钢温度1675-1700℃，主元素含量满足C0.37-0.39%，Mn 1.0-1.6%，Si 1.55-1.75%，Cr 0.75-0.95%，Ni 1.7-2.1%，Mo 0.35-0.55%，V 0.05-0.10%，Al 0.03-0.06%；杂质元素含量满足S≤0.0015%，P≤0.005%，H≤0.0003%，N≤0.0060%，T.O≤0.0035%。
（3）VD
LF出钢后扒渣50-70%，之后入VD工位；调节氩气流量50-80L/min，并加入硅石15-30kg/t调整渣碱度至1.1-1.5；之后测温、取样并加盖抽真空，此阶段调整氩气流量40-60L/min；真空启动后，工作压力满足真空度≤67Pa，真空保持时间15-30min，充分脱除钢中H、N；
真空结束后，吹氩搅拌，氩气流量60-100L/min，软吹时间≥10min，促使夹杂物充分上浮；软吹结束后，测温取样，出钢温度为≥1590℃，出钢化学成分满足：C 0.39-0.44%，Mn 0.90-1.40%，Si 1.50-1.80%，Cr 0.70-0.95%，Ni 1.65-2.00%，Mo 0.35-0.50%，V 0.05-0.10%，Al 0.02-0.05%，P≤0.0050%，S≤0.0020%，H≤0.0003%，N≤0.0050%，T.O≤0.0030%。
（4）浇铸
VD精炼结束后，浇铸为铸锭得到电极，浇铸温度为1570±20℃。
表1 实施例1-3与对比例1中的具体工艺参数
实施例4-6
实施例4-6分别提供了一种300M钢。
上述实施例的不同之处在于：用于生产300M钢的电极分别来源于实施例1-3。
上述实施例中300M钢的制备方法具体包括以下步骤：
将实施例1-3制备的电极将依次通过真空自耗重熔、锻造、热处理工艺，得到300M钢成品；其中，具体的工艺参数为：
真空自耗重熔工艺参数为：真空度≤0.4Pa，熔速6.5kg/min，时间48h；
锻造的工艺参数为：保温温度1080±20℃，历经四墩四拔后锻造；
热处理的工艺参数为：在880±10℃的温度下淬火，在220±10℃的温度下回火。
实施例7
本实施例提供了一种300M钢。
本实施例用于生产300M钢的电极来源于实施例2。
本实施例中300M钢的制备方法具体包括以下步骤：
将实施例2制备的电极将依次通过真空自耗重熔、锻造、热处理工艺，得到300M钢成品；其中，具体的工艺参数为：
真空自耗重熔工艺参数为：真空度≤0.4Pa，熔速6kg/min，时间55h；
锻造的工艺参数为：保温温度1080±20℃，历经四墩四拔后锻造；
热处理的工艺参数为：在880±10℃的温度下淬火，在220±10℃的温度下回火。
实施例8
本实施例提供了一种300M钢。
本实施例用于生产300M钢的电极来源于实施例2。
本实施例中300M钢的制备方法具体包括以下步骤：
将实施例2制备的电极将依次通过真空自耗重熔、锻造、热处理工艺，得到300M钢成品；其中，具体的工艺参数为：
真空自耗重熔工艺参数为：真空度≤0.4Pa，熔速7kg/min，时间40h；
锻造的工艺参数为：保温温度1080±20℃，历经四墩四拔后锻造；
热处理的工艺参数为：在880±10℃的温度下淬火，在220±10℃的温度下回火。
对比例
对比例1
本对比例提供了一种电极。
本对比例与实施例2的不同之处在于：通过改变电极的制备方法中的工艺参数，控制生产得到的电极元素组分Mn含量不同，具体如表1所示。
对比例2
本对比例提供了一种300M钢。
本对比例与实施例5的不同之处在于：用于生产300M钢的电极来源于对比例1。
本对比例与实施例5中300M钢的制备方法相同。
对比例3
本对比例提供了一种300M钢。
本对比例中用于生产300M钢的电极来源于实施例2。
本对比例中300M钢的制备方法具体包括以下步骤：
将实施例2制备的电极将依次通过真空自耗重熔、锻造、热处理工艺，得到300M钢成品；其中，具体的工艺参数为：
真空自耗重熔工艺参数为：真空度≤0.4Pa，熔速5.5kg/min，时间55h；
锻造的工艺参数为：保温温度1080±20℃，历经四墩四拔后锻造；
热处理的工艺参数为：在880±10℃的温度下淬火，在220±10℃的温度下回火。
性能检测试验
对实施例4-8与对比例2-3中300M钢成品进行化学成分分析和力学性能检测。性能检测试验。
化学成分检测方法：根据国标GB/T223检测300M钢成品中C、Mn、Si、Cr、Ni、Mo、V、Al、S 、P、H元素含量；根据国标GB/T20124-2006《钢铁氮含量的测定 惰性气体熔融热导法》检测300M钢成品中N元素含量；根据国标GB/T11261-2006《钢铁氧含量的测定 脉冲加热惰气熔融-红外吸收法》检测300M钢成品中T.O元素含量。
力学性能检测方法：纵向拉伸力学性能GB/T 228.1，冲击韧性 GB/T 2106。
检测结果：如表2所示。
表2 实施例与对比例中300M钢成品的化学成分分析和力学性能检测结果
结合表2的检测结果，可知，本申请提供了一种电极作为用于生产300M钢的原料，该电极具有特定含量的Mn元素组分，且杂质元素含量低；后续通过对该电极进行匹配合适的真空自耗重熔工艺，得到了主元素含量符合标准要求、杂质元素含量极低的300M钢成品，表明本申请制备得到了具有高纯净度的300M钢材料，有利于提高材料的力学性能。
通过对比实施例4-6与对比例2的检测结果，对比例2采用Mn含量为0.85%的电极作为原料，制备得到的300M钢成品中的Mn含量较低，导致成品材料的强度较差；本申请实施例4-6采用Mn含量为0.90-1.40%的电极作为原料，制备得到的300M钢成品中的Mn含量为0.71-0.86%，表明本申请制备的300M钢具有较高的强度，同时具有较好的韧塑性。
通过对比实施例5、7-8与对比例3的检测结果，对比例3采用Mn含量为1.30%的电极作为原料，但是真空自耗的熔速和时间未良好匹配，Mn的耗损量过大，制备得到的300M钢成品中的Mn含量较高，导致成品材料的韧塑性较差；本申请实施例5、7-8通过合理控制真空自耗的工艺参数，使得Mn的耗损量控制为26-33%，制备得到的300M钢成品中的Mn含量为0.78-0.83%，表明本申请制备的300M钢具有较高的强度，同时具有较好的韧塑性。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种用于生产300M钢的电极，其特征在于，按照重量百分比计，所述电极的元素组成为：C 0.40-0.43%、Mn 0.90-1.40%、Si 1.50-1.80%、Cr 0.70-0.95%、Ni 1.65-2.00%、Mo0.35-0.50%、V 0.05-0.10%、Al 0.02-0.05%、P≤0.0050%、S≤0.0020%、P+S≤0.0070%、H≤0.0003%、N≤0.0050%、T.O≤0.0030%，余量为Fe。
2.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，按照重量百分比计，所述电极的元素组成为：C 0.40-0.43%、Mn 1.00-1.30%、Si 1.50-1.80%、Cr 0.70-0.95%、Ni 1.65-2.00%、Mo0.35-0.50%、V 0.05-0.10%、Al 0.02-0.05%、P≤0.0030%、S≤0.0015%、P+S≤0.0045%、H≤0.0001%、N≤0.0015%、T.O≤0.0010%，余量为Fe。
3.权利要求1-2任一项所述的电极的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：将炼钢原料电炉熔炼成初炼钢液，随后经炉外精炼进行合金成分微调、然后浇铸制得所述电极。
4.根据权利要求3所述的电极的制备方法，其特征在于，所述电炉熔炼过程中，所述炼钢原料由以下重量百分比的组分组成：10-30%的热铁水、40-80%的废钢、10-30%的生铁；熔化初期吨钢加入石灰15-30kg造渣脱P，控制渣成分CaO 30-50%，SiO2 15-35%，MgO 3-6%，Al2O3 2-5%，FeO 10-25%，渣碱度2.0-3.0，控制钢液温度1500-1550℃；熔化后期吹氧助熔保证脱P的动力学条件，P≤0.008%时完全扒渣；吨钢加入石灰20-35kg重新造渣并吹氧；电炉出钢控制P含量≤0.003%，C≥0.10%，温度≥1580℃。
5.根据权利要求3所述的电极的制备方法，其特征在于，所述炉外精炼采用LF+VD工艺路线；
所述LF步骤为：向所述初炼钢液中加入增碳剂、电解锰、硅铁、镍铁、钼铁、钒铁进行成分调节，并按照钢液质量的0.2-0.4%加入Al线脱氧，全程吹氩搅拌促进脱硫及夹杂物上浮；出钢温度为1675-1700℃，出钢化学成分满足C 0.37-0.39%，Mn 1.0-1.6%，Si 1.55-1.75%，Cr 0.75-0.95%，Ni 1.7-2.1%，Mo 0.35-0.55%，V 0.05-0.10%，Al 0.03-0.06%，S≤0.0015%，P≤0.005%，H≤0.0003%，N≤0.0060%，T.O≤0.0035%；
所述VD步骤为：将LF出钢后的钢液扒渣50-70%，之后入VD工位；调节氩气流量50-80L/min，并加入硅石15-30kg/t调整渣碱度至1.1-1.5；之后测温、取样并加盖抽真空，此阶段调整氩气流量40-60L/min；真空启动后，工作压力满足真空度≤67Pa，真空保持时间15-30min，充分脱除钢中H、N；真空结束后，吹氩搅拌，氩气流量60-100L/min，软吹时间≥10min，促使夹杂物充分上浮；软吹结束后，测温取样，出钢温度为≥1590℃，出钢化学成分满足：C 0.39-0.44%、Mn 0.90-1.40%、Si 1.50-1.80%、Cr 0.70-0.95%、Ni 1.65-2.00%、Mo0.35-0.50%、V 0.05-0.10%、Al 0.02-0.05%、P≤0.0050%、S≤0.0020%、P+S＜0.0070%、H≤0.0003%、N≤0.0050%、T.O≤0.0030%。
6.根据权利要求3所述的电极的制备方法，其特征在于，所述浇铸的温度为1570±20℃。
7.权利要求1-2任一项所述的电极在生产300M钢中的应用。
8.一种300M钢，其特征在于，利用权利要求1-2任一项所述的电极制备得到。
9.根据权利要求8所述的300M钢，其特征在于，按照重量百分比计，所述300M钢的元素组成为：C 0.40-0.43%、Mn 0.65-0.90%、Si 1.50-1.80%、Cr 0.70-0.95%、Ni 1.65-2.00%、Mo 0.35-0.50%、V 0.05-0.10%、Al 0.02-0.05%、P≤0.003%、S≤0.0015%、P+S＜0.0045%、H≤0.0002%、N≤0.0015%、T.O≤0.0010%，余量为Fe。
10.一种300M钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：采用权利要求1-2中任一项所述的电极，依次通过真空自耗重熔、锻造、热处理，得到所述300M钢成品；
所述真空自耗重熔的工艺参数为：熔速6-7kg/min，真空度≤0.4Pa，时间40-55h。
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