專利名稱：一種大規(guī)格高氮護(hù)環(huán)鋼鋼錠的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高氮鋼領(lǐng)域，主要是一種氮含量高于0. 6 〖％且分布均勻的發(fā)電機(jī)護(hù)環(huán)鋼鋼錠的生產(chǎn)方法(鋼錠規(guī)格為0 660 800mm，重量高于5噸)。
背景技術(shù)：
護(hù)環(huán)是汽輪發(fā)電機(jī)最關(guān)鍵的部件，也是受力最大的部件。在發(fā)電機(jī)以額定速度運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，護(hù)環(huán)所承受的負(fù)荷是屈服極限的2/3。當(dāng)機(jī)組較大時(shí)，護(hù)環(huán)的受力也因?yàn)槎喾N原因而隨之增大。由于其所起的作用及受力狀態(tài)決定了護(hù)環(huán)必須有超高的強(qiáng)度、良好的塑韌性、無磁性及優(yōu)秀的抗應(yīng)力腐蝕的能力。因此人們開發(fā)出了奧氏體18Mn-18Cr-N型護(hù)環(huán)材料，目前已在200麗以上大型及超大型發(fā)電機(jī)護(hù)環(huán)上廣泛使用。通過實(shí)際運(yùn)用和分析發(fā)現(xiàn)，18Mn-18Cr-N型材料的強(qiáng)度等級(jí)決定了發(fā)電機(jī)機(jī)組的容量，而鋼中氮含量是影響強(qiáng)度等級(jí)的一個(gè)最關(guān)鍵的因素。目前，廣泛使用的18Mn-18Cr-N型鋼的氮含量小于0. 6wt%，主要用于200MW的發(fā)電機(jī)組，隨著大容量發(fā)電機(jī)組的開發(fā)，對(duì)氮含量高于0. 6被％的18Mn-18Cr-N型鋼的需求也越來越大，而在規(guī)格上也趨于直徑越來越大的趨勢，目前國內(nèi)也僅依靠進(jìn)口(國外主要靠增壓電渣重熔設(shè)備生產(chǎn))，因此開發(fā)大規(guī)格(￠650 800mm)且氮含量高于
0.6wt%的18Mn-18Cr_N型高氮鋼護(hù)環(huán),對(duì)于發(fā)電行業(yè)來說，已經(jīng)迫在眉睫。為了得到高的氮含量，國內(nèi)外廠家主要采用的方法有(鄧林濤、劉志穎等，“提高18Mn-18Cr-N型護(hù)環(huán)鋼中氮含量及收得率的研究大型鑄鍛件2002年No. 3 :5 9):前蘇聯(lián)采用開式感應(yīng)爐法、真空電弧重熔法、等離子體電弧重熔法等等；日本采用加壓感應(yīng)電爐法、電爐結(jié)合真空氧脫碳和電渣重熔法(EF-VOD-ESR);歐洲采用加壓電渣重熔法(PESR)；中國廠家采用電爐雙聯(lián)加電渣重熔法(EF-EF-ESR)。從效果看歐洲的加壓電渣重熔法制備的18Mn-18Cr_N型護(hù)環(huán)鋼的氮含量最高，可以達(dá)到1.2Wt%。不過，就增(加)壓電渣重熔工藝制備高氮鋼而言，需要投入昂貴的專用設(shè)備和專有技術(shù)，生產(chǎn)成本比較高，而且采用增壓冶煉高氮鋼，由于其動(dòng)力學(xué)條件也比較復(fù)雜，氮在鋼錠中的分布不容易控制。中國廠家在大規(guī)格在引進(jìn)日本技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用10噸電爐雙爐混煉、氮?dú)獗Ｗo(hù)澆注，然后再通過電渣重熔法生產(chǎn)的鋼錠，生產(chǎn)的鋼錠氮含量也能在0. 6wt%以上,但不能保證氮在鋼錠中分布均勻，硫、磷的含量都比較高([S] >
0.005，[P] > 0.020)，因此也未能進(jìn)入大生產(chǎn)。上海重型機(jī)器廠曾利用電渣重熔進(jìn)行了18Mn-18Cr-N型高氮鋼護(hù)環(huán)的研究。氮含量可以控制在0. 6wt %以上，錠型可達(dá)O 900，重量達(dá)到8噸。不過其用來電渣的電極棒是通過保加利亞感應(yīng)爐熔煉通過反壓澆鑄而成(該工藝技術(shù)可以使氮含量高達(dá)0. 9mass% )，在成本上也是非常巨大，需要投入反壓澆鑄設(shè)備，且由于涉及到高壓，因此目前在國內(nèi)對(duì)于氮在0. 6wt%以上的大型鋼錠的生產(chǎn)也未進(jìn)行。在國內(nèi)，大鋼錠的尺寸可達(dá)0 900,但氮含量都低于0. 6wt %。存在的問題是鋼錠尺寸比較大時(shí)，一方面澆注電極棒過程中氮容易析出，形成孔洞，使得電極棒在后續(xù)的電渣工序中容易產(chǎn)生掉塊造成生產(chǎn)的鋼錠質(zhì)量不佳；另一方面，在電渣過程中由于電極截面電流分布關(guān)系，電渣熔池的溫度分布也不均勻，造成氮含量也不容易控制。
綜上所述，目前常規(guī)高氮(氮含量低于0. 6wt% )護(hù)環(huán)鋼的生產(chǎn)方法尚不能滿足氮含量介于0. 6 0. 7wt%范圍的大規(guī)格高氮護(hù)環(huán)鋼組織和性能要求，而一些特別設(shè)備仍然處于實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用階段或者需要昂貴的設(shè)備投資，因此迫切需要探尋一種生產(chǎn)成本低、工序不復(fù)雜且不需要昂貴設(shè)備投資的冶煉方法，使得氮含量介于0. 6 0. 7wt%范圍的大規(guī)格高氮護(hù)環(huán)鋼。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種生 產(chǎn)大規(guī)格(0 660 800mm，重量高于5噸)高氮護(hù)環(huán)鋼鋼錠的方法，滿足其氮含量高于0.6wt%且在鋼錠中分布均勻(鋼錠頭部和尾部)I [N]頭-[N]尾 I 彡 0. 05wt%。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是本發(fā)明生產(chǎn)大規(guī)格(0 660 800mm)高氮護(hù)環(huán)鋼鋼錠，鋼錠中氮含量高于0. 6wt%且在鋼錠中分布均勻(鋼錠頭部和尾部I [N]頭_[N] s I ( 0. 05wt% )。本發(fā)明的工藝步驟是原材料配料優(yōu)化一電弧爐初煉鋼液EAF+鋼包爐精煉A0D，LF—模鑄ICM，澆注0422 510mm電極一熱裝退火緩冷一剝皮(車)一電渣重熔成
0660 800mm鋼錠一罩冷一取樣一成分檢測一探傷一電洛鋼錠砂剝一尺寸、外觀檢查一入庫。具體地，本發(fā)明方法的步驟如下6)冶煉、鑄造本發(fā)明適用于大規(guī)格且要求鋼錠頭部和尾部氮含量分布均勻的高氮鋼材料生產(chǎn)。主要針對(duì)的是氮含量高于0. 6wt%的18Mn-18Cr-N型鋼的生產(chǎn)。鋼的化學(xué)成分重量百分比為C 彡 0. 12%，Si 彡 0. 80%，Mn 18. 50 20. 00%，Cr 18. 50 20. 00%，N 彡 0. 60%。原材料配料優(yōu)化本發(fā)明中爐料選用低磷、低硫、低鈦和低銅的清潔廢鋼、切頭等返回料，直接還原鐵以及優(yōu)質(zhì)生鐵作為金屬原材料配料，具體配比為清潔廢鋼+直接還原鐵=70-75%，優(yōu)質(zhì)生鐵25-30%，以滿足鋼中Cu、Sn、As、Sb、Pb等殘余元素的要求；合金高碳鉻鐵、電解錳、氮化鉻鐵和氮化錳鐵；還原劑鋁粒、硅鐵、硅球、碳化硅；造渣劑生石灰、螢石、MgO。電弧爐初煉鋼液EAF+鋼包爐精煉AOD+鋼包爐精煉LF+模鑄ICM在20-40噸電弧爐初煉鋼液EAF過程中，按一般不銹鋼返回吹氧法操作,采用氮?dú)膺M(jìn)行底攪拌。在氧化期間進(jìn)行流渣去磷，還原劑使用碳化硅、硅球和硅鐵，出鋼前拉清還原渣，以減少后續(xù)AOD的渣量。拉渣溫度控制彡1660°C，出鋼溫度控制彡1630°C。在進(jìn)入AOD前鋼中的成分滿足C ( 2. 0%,Si ( 0. 3%,Mn ( 5. 0%,P ^ 0. 02%,Crl8. 50 19. 00%。在相應(yīng)噸位的鋼包爐AOD精煉過程中，兌入鋼水后測溫取樣，吹氧脫碳，并加入一定量石灰和MgO。在溫度T彡1680°C時(shí)加入合金，控制Cr在17. 00 17. 50wt%。吹氧脫碳，使C含量達(dá)到0. 03 0. 04wt%。在氧化末期拉高鋼液溫度(T彡17000C )后降低吹氧流量，加入電解錳，控制Mn在17. 00 20. 50wt%。在預(yù)還原開始時(shí)碳控制彡0. 03wt%，爐渣堿度(Ca0/Si02)控制=I. 2-1. 3，每噸鋼加入石灰7. 5 12. 5千克；預(yù)還原后進(jìn)行拉渣；還原后除Cr、N外，根據(jù)成分配入合金至目標(biāo)值，同時(shí)進(jìn)行脫硫和脫氧；出鋼時(shí)加入按每噸鋼加入25 50千克氮化鉻鐵至鋼包內(nèi)。
在相應(yīng)噸位的鋼包爐LF精煉過程中，通電升溫后，調(diào)整渣子，使?fàn)t渣轉(zhuǎn)白。根據(jù)取樣分析結(jié)果進(jìn)行微調(diào)成分，使得S ( 0. 005wt%。再加入氮化鉻鐵和氮化錳鐵，嚴(yán)格控制氮含量在目標(biāo)值，同時(shí)確保其它合金兀素在控制范圍內(nèi)后吊包。吊包溫度1465 1475°C,控制上限吊包。在模鑄ICM過程中，澆注0422-510mm圓電極錠，氬氣保護(hù)澆注，帽口補(bǔ)足充分，澆畢加發(fā)熱劑以及碳化稻谷保溫。澆注速度控制在3 4千克/秒/支，澆注完畢后脫模溫度控制在550 600°C，并熱裝退火。利用電弧爐初煉鋼液EAF+鋼包爐精煉AOD+鋼包爐精煉LF+模鑄ICM澆注電渣電極澆注的好處是在一開始冶煉階段很好地控制鋼中的磷含量，因?yàn)榱缀繉?duì)不銹鋼來說是比較難以解決的問題。接著利用AOD鋼包精煉進(jìn)行脫硫和脫氧，很好地控制鋼中夾雜物含 量。利用LF鋼包精煉調(diào)整鋼中合金成分，并進(jìn)行鋼液氮化處理，去除鋼中殘存的夾雜物。在澆注過程中控制澆注速度和氬氣保護(hù)，避免電渣電極中出現(xiàn)氣體孔洞和二次氧化。2)熱裝退火鋼錠脫模后，進(jìn)行熱裝退火以消除組織應(yīng)力，避免裂紋產(chǎn)生，同時(shí)還起到將去氫擴(kuò)散退火作用。退火爐起始溫度550-600°C，以30-50°C /小時(shí)的加熱速度緩慢升溫至650-690°C，加熱保溫時(shí)間15-20小時(shí)，消除鋼錠表面和心部內(nèi)外溫度差，隨后以10_20°C /小時(shí)的降溫速度爐冷至150°C出爐，減少熱應(yīng)力。3)電渣重熔采用雙柱雙橫臂交替式電渣爐，大氣壓條件下進(jìn)行電渣重熔。由多個(gè)電極棒電渣重熔成一個(gè)電渣錠①660 800_，重量高于5噸。電渣重熔選用的渣系為CaF2、Al2O3XaO和一定量的MgO，防止渣池吸氧及防止渣中變價(jià)氧化物向金屬熔池傳遞供氧，減少熱損失。渣系配比是CaF2 Al2O3 CaO Mg = (55-65) (21-17) (14 20) (3 14)。根據(jù)電渣鋼錠的重量決定所用渣量，遵循Gs= Gis/(22 25)千克。起弧方式為液渣起弧?；^程中調(diào)整電壓(45 55伏特)和電流(2500 4500安培)，保證化渣時(shí)間彡40分鐘，化渣完畢轉(zhuǎn)換電極棒時(shí)間<5分鐘(化渣時(shí)采用石墨電極)。電渣前電極棒預(yù)熱到500 600°C。采用的結(jié)晶器直徑為0660 800mm，并用同鋼種引錠板進(jìn)行電渣重熔。電渣重熔過程中根據(jù)結(jié)晶器的直徑來選擇電極棒的熔速V恪=(0. 7 0. 8)DS千克/小時(shí)，并調(diào)整電壓(85 95伏特)和電流(10000 15000安培)，控制電極棒的熔速。熔速的選擇主要是金屬熔池不能太深，防止鋼中氮損失，同時(shí)保證有良好的低倍組織，避免低倍偏析；熔池也不能太淺，否則也會(huì)造成嚴(yán)重的低倍缺陷。轉(zhuǎn)換電極棒的時(shí)間<5分鐘。電渣重熔后期補(bǔ)縮封頂階段，調(diào)整電壓和電流，使得熔池深度降低。補(bǔ)縮時(shí)間控制> 90分鐘。4)在補(bǔ)縮封頂后，電渣錠冷卻時(shí)間> 100分鐘后脫模，并退火。退火溫度為650 700°C，保溫時(shí)間40 60h后爐冷。5)對(duì)電渣鋼錠頭尾取樣，并進(jìn)行表面砂剝處理，消除表面缺陷并使鋼棒尺寸、形狀、表面質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求，制得成品電渣鋼錠。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明原料優(yōu)化配料，有效控制鋼中的磷含量，并使鋼中Cu、Sn、As、Sb、Pb等殘余元素含量符合要求。采用電弧爐初煉鋼液EAF+鋼包爐精煉AOD+鋼包爐精煉LF+模鑄ICM，不僅能保證鋼中C、Cr、Mn等主要元素的含量獲得，而且通過逐步加入氮化鉻鐵和氮化錳鐵合金，使得所澆注的圓電極棒中氮含量高于彡0. 65mass%且不形成氮?dú)饪锥?。通過電渣重熔工序，選擇合理的渣系和優(yōu)化的電渣制度和補(bǔ)縮封頂制度，有效控制電極棒的熔速，保證T電渣鋼錠中I [N]頭_[N]尾I ( 0. 05wt%和純凈性。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。實(shí)施例I針對(duì)生產(chǎn)O 760mm規(guī)格的高氮護(hù)環(huán)鋼錠，具體實(shí)施方式
如下I)冶煉、鑄造原材料配料優(yōu)化，本發(fā)明針對(duì)40噸電弧爐，選用低磷、低硫、低鈦和低銅的清潔廢鋼、切頭等返回料，直接還原鐵以及優(yōu)質(zhì)生鐵作為金屬原材料配料，具體配比為清潔廢鋼+ 直接還原鐵=75%,優(yōu)質(zhì)生鐵25%，以滿足鋼中Cu、Sn、As、Sb、Pb等殘余元素的要求；合金聞碳絡(luò)鐵、電解猛、氣化絡(luò)鐵和氣化猛鐵；還原劑招粒、娃鐵、娃球、碳化娃；造潘劑生石灰、螢石、MgO。電弧爐初煉鋼液EAF+鋼包爐精煉AOD+鋼包爐精煉LF+模鑄ICM在40噸電弧爐初煉鋼液EAF過程中，按一般不銹鋼返回吹氧法操作，采用氮?dú)膺M(jìn)行底攪拌。在氧化期間進(jìn)行流渣去磷，還原劑使用碳化硅、硅球和硅鐵，出鋼前拉清還原渣，以減少后續(xù)AOD的渣量。拉渣溫度控制在1660 1700°C范圍，出鋼溫度控制在1630 1650 °C。
在相應(yīng)噸位的鋼包爐AOD精煉過程中，兌入鋼水后測溫取樣，吹氧脫碳，并加入一定量石灰和MgO。在溫度T為1690°C時(shí)加入合金，控制Cr在17. 30wt%。吹氧脫碳，使C含量達(dá)到0.03wt%。在氧化末期拉高鋼液溫度(1710°C)后降低吹氧流量，分批加入電解錳，控制Mn在20wt%。在預(yù)還原開始時(shí)碳為0. 03wt%,堿度控制I. 2,石灰400kg ;預(yù)還原后進(jìn)行拉渣；還原后除Cr、N外，根據(jù)成分配入合金至目標(biāo)值；出鋼時(shí)加入2噸氮化鉻至鋼包內(nèi)。在相應(yīng)噸位的鋼包爐LF精煉過程中，通電升溫后，調(diào)整渣子，確保爐渣轉(zhuǎn)白。根據(jù)取樣分析結(jié)果微調(diào)成分，使得S ( 0. 002wt%。加入氮化鉻鐵和氮化錳鐵，嚴(yán)格控制氮含量在目標(biāo)值，同時(shí)確保其它合金元素在控制范圍內(nèi)后吊包。吊包溫度1465-1475°C，控制上限吊包。在模鑄(ICM)過程中，澆注0422mm圓電極錠，氬氣保護(hù)澆注，帽口補(bǔ)足充分，澆畢加發(fā)熱劑以及碳化稻谷保溫。澆注速度控制在3. 2千克/秒/支，澆注完畢后脫模溫度控制在550°C，并熱裝退火。電弧爐初煉鋼液EAF+鋼包爐精煉AOD+鋼包爐精煉LF+模鑄ICM過程中元素含量變化如表I所示。2)熱裝退火鋼錠脫模后，進(jìn)行熱裝退火以消除組織應(yīng)力，避免裂紋產(chǎn)生。退火爐起始溫度550°C,以30°C /小時(shí)的加熱速度緩慢升溫至680°C，加熱保溫時(shí)間20小時(shí)，消除鋼錠表面和心部內(nèi)外溫度差，隨后以10°C /小時(shí)的降溫速度爐冷至150°c出爐，減少熱應(yīng)力。3)電渣重熔采用雙柱雙橫臂交替式電渣爐，大氣壓條件下進(jìn)行電渣重熔。由2. 5個(gè)電極棒電渣重熔成一個(gè)電渣錠O 760mm，重量為6. 5噸。電渣重熔選用的渣系為CaF2、Al203、Ca0 和 MgO，配比是=CaF2 Al2O3 CaO MgO=62 20 12 6，渣量為270kg。起弧方式為液渣起弧。化渣過程中調(diào)整電壓50伏特和電流3000安培，化渣時(shí)間41分鐘，化渣完畢轉(zhuǎn)換電極棒時(shí)間為2分鐘(化渣時(shí)采用石墨電極)。電渣前電極棒預(yù)熱到600°C。采用的結(jié)晶器直徑為O760_，并用同鋼種引錠板進(jìn)行電渣重熔。調(diào)整電壓90伏特和電流13500安培，控制電極棒的熔速460kg/小時(shí)。轉(zhuǎn)換電極棒的時(shí)間3分鐘。電渣重熔后期補(bǔ)縮封頂階段，調(diào)整電壓和電流，使得熔池深度降低；補(bǔ)縮時(shí)間控制為90分鐘。在補(bǔ)縮封頂后，電渣錠冷卻時(shí)間120分鐘后脫模，并退火。退火溫度為680°C，保溫時(shí)間50h后爐冷。對(duì)電渣鋼錠頭尾取樣，并進(jìn)行表面砂剝處理，消除表面缺陷并使鋼棒尺寸、形狀、表面質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求，制得成品電渣鋼錠。
對(duì)電渣鋼錠頭尾取樣，并進(jìn)行表面砂剝處理，消除表面缺陷并使鋼棒尺寸、形狀、表面質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求，制得成品電渣鋼錠。電渣鋼錠頭尾的合金元素含量如表2所示?？煽吹奖景l(fā)明方法所得到的鋼錠成分比較均勻，純凈度高且I [N]頭_[N] a I ( 0. 05wt%。實(shí)施例2針對(duì)生產(chǎn)O 660mm規(guī)格的高氮護(hù)環(huán)鋼錠，具體實(shí)施方式
如下I)冶煉、鑄造原材料配料優(yōu)化，本發(fā)明針對(duì)40噸電弧爐，選用低磷、低硫、低鈦和低銅的清潔廢鋼、切頭等返回料，直接還原鐵以及優(yōu)質(zhì)生鐵作為金屬原材料配料，具體配比為清潔廢鋼+直接還原鐵=75%,優(yōu)質(zhì)生鐵25%，以滿足鋼中Cu、Sn、As、Sb、Pb等殘余元素的要求；合金聞碳絡(luò)鐵、電解猛、氣化絡(luò)鐵和氣化猛鐵；還原劑招粒、娃鐵、娃球、碳化娃；造潘劑生石灰、螢石、MgO。電弧爐初煉鋼液EAF+鋼包爐精煉AOD+鋼包爐精煉LF+模鑄ICM。在40噸電弧爐初煉鋼液EAF過程中，按一般不銹鋼返回吹氧法操作，采用氮?dú)膺M(jìn)行底攪拌。在氧化期間進(jìn)行流渣去磷，還原劑使用碳化硅、硅球和硅鐵，出鋼前拉清還原渣，以減少后續(xù)AOD的渣量。拉渣溫度控制在1660 1700°C范圍，出鋼溫度控制在1630 1650 °C。在相應(yīng)噸位的鋼包爐AOD精煉過程中，兌入鋼水后測溫取樣，吹氧脫碳，并加入一定量生石灰和MgO。在溫度T為1690°C時(shí)加入合金，控制Cr在17. 30wt%。吹氧脫碳，使C含量達(dá)到0. 03wt%。在氧化末期拉高鋼液溫度后降低吹氧流量，分批加入電解錳。在預(yù)還原開始時(shí)C為0. 03Wt%，堿度控制I. 2，石灰400kg ;預(yù)還原后進(jìn)行拉渣；還原后除Cr、N外，根據(jù)成分配入合金至目標(biāo)值；出鋼時(shí)加入2噸氮化鉻至鋼包內(nèi)。在相應(yīng)噸位的鋼包爐LF精煉過程中，通電升溫后，調(diào)整渣子，確保爐渣轉(zhuǎn)白。測溫取樣進(jìn)行包括氮元素在內(nèi)的全元素分析，根據(jù)分析結(jié)果微調(diào)成分，確保S ( 0. 002%。加入氮化鉻鐵和氮化錳鐵，嚴(yán)格控制氮含量在目標(biāo)值，同時(shí)確保其它合金元素在控制范圍內(nèi)后吊包。吊包溫度1465 1475°C，控制上限吊包。在模鑄(ICM)過程中，澆注O510mm圓電極錠，氬氣保護(hù)澆注，帽口補(bǔ)足充分，澆畢加發(fā)熱劑以及碳化稻谷保溫。澆注速度控制在3. Okg/s/支，澆注完畢后脫模溫度控制在550°C，并熱裝退火。電弧爐初煉鋼液EAF+鋼包爐精煉AOD+鋼包爐精煉LF+模鑄ICM過程中元素含量變化如表3所示。2)熱裝退火鋼錠脫模后，進(jìn)行熱裝退火以消除組織應(yīng)力，避免裂紋產(chǎn)生。退火爐起始溫度550°C,以30°C /小時(shí)的加熱速度緩慢升溫至680°C，加熱保溫時(shí)間20小時(shí)，消除鋼錠表面和心部內(nèi)外溫度差，隨后以10°C /小時(shí)的降溫速度爐冷至150°c出爐，減少熱應(yīng)力。3)電渣重熔采用雙柱雙橫臂交替式電渣爐，大氣壓條件下進(jìn)行電渣重熔。由2個(gè)電極棒電渣重熔成一個(gè)電渣錠①660mm，重量為5. 5噸。電渣重熔選用的渣系為CaF2、Al203、Ca0 和 MgO，配比是=CaF2 Al2O3 CaO MgO=62 20 12 6，渣量為220kg。起弧方式為液渣起弧?；^程中調(diào)整電壓45伏特和電流4500安培，化渣時(shí)間40分鐘，化渣完畢轉(zhuǎn)換電極棒時(shí)間為3分鐘(化渣時(shí)采用石墨電極)。電渣前電極棒預(yù)熱到600°C。采用的結(jié)晶器直徑為O660mm，并用同鋼種引錠板進(jìn)行電渣重熔。調(diào)整電壓和電流，控制電極棒的熔速420kg/小時(shí)。轉(zhuǎn)換電極棒的時(shí)間3分鐘。電渣重熔后期補(bǔ)縮封頂階段，調(diào)整電壓和電流，使得熔池深度降低。補(bǔ)縮時(shí)間控制為90分鐘。4)在補(bǔ)縮封頂后，電渣錠冷卻時(shí)間120分鐘后脫模，并退火。退火溫度為680°C，保溫時(shí)間52h后爐冷。5)對(duì)電渣鋼錠頭尾取樣，并進(jìn)行表面砂剝處理，消除表面缺陷并使鋼棒尺寸、形狀、表面質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求，制得成品電渣鋼錠。電渣鋼錠頭尾的合金元素含量如表4所示?？煽吹奖景l(fā)明方法所得到的鋼錠成分比較均勻，純凈度高且|[N]f[N]s
^ 0. 05wt%。權(quán)利要求
1.一種大規(guī)格高氮護(hù)環(huán)鋼鋼錠的生產(chǎn)方法，其包括如下步驟 1)冶煉、鑄造 護(hù)環(huán)鋼的化學(xué)成分重量百分比c ( 0. 12%, Si ( 0.80%, Mnl8. 50 20.00 %，Cr 18. 50 20. 00 %，N >0. 60 %，余量Fe及不可避免雜質(zhì)； 采用電弧爐初煉鋼液EAF+鋼包爐精煉AOD+鋼包爐精煉LF+模鑄ICM ； 在電弧爐初煉鋼液EAF過程中，采用氮?dú)膺M(jìn)行底攪拌；出鋼前拉清還原渣，拉渣溫度控制彡1660°C，出鋼溫度控制彡16300C ;在進(jìn)入AOD前鋼中的成分滿足C彡2. Owt %,Si ( 0. 3wt%, Mn ( 5. 0wt%, P ( 0. 02wt%, Cr 18. 50 19. OOwt% ； 在鋼包爐AOD精煉過程中，在溫度T彡1680°C時(shí)加入合金，控制Cr在17. 00 .17.50wt % ;吹氧脫碳，使C含量達(dá)到0. 03 0. 04wt % ;在氧化末期拉高鋼液溫度T彡1700°C后降低吹氧流量，加入電解錳，控制Mn在17. 00 20. 50wt% ;在預(yù)還原開始時(shí)控制C彡0. 03wt %，爐渣堿度即Ca0/Si02控制在I. 2 I. 3，每噸鋼加入石灰7. 5 12. 5千克；預(yù)還原后進(jìn)行拉渣；還原后除Cr、N外，根據(jù)成分配入合金至目標(biāo)值，同時(shí)進(jìn)行脫硫和脫氧；出鋼時(shí)加入按每噸鋼加入25 50千克氮化鉻鐵至鋼包內(nèi)； 在鋼包爐LF精煉過程中，通電升溫后，調(diào)整渣子，使?fàn)t渣轉(zhuǎn)白。根據(jù)取樣分析結(jié)果進(jìn)行微調(diào)成分，使得S ( 0. 005wt% ;再加入氮化鉻鐵和氮化錳鐵，嚴(yán)格控制氮含量在目標(biāo)值，同時(shí)確保其它合金元素在控制范圍內(nèi)后吊包，吊包溫度1465 1475°C，控制上限吊包；在模鑄ICM過程中，澆注0 422-510mm圓電極錠，氬氣保護(hù) 澆注，帽口補(bǔ)足充分，澆畢加發(fā)熱劑以及碳化稻谷保溫。澆注速度控制在3 4千克/秒/支，澆注完畢后脫模溫度控制在550 600°C，并熱裝退火； 2)熱裝退火 鋼錠脫模后進(jìn)行熱裝退火，退火爐起始溫度550 600°C，以30 50°C /小時(shí)的加熱速度緩慢升溫至650 690°C，加熱保溫時(shí)間15 20小時(shí)，消除鋼錠表面和心部內(nèi)外溫度差，隨后以10 20°C /小時(shí)的降溫速度爐冷至100 150°C出爐，減少熱應(yīng)力； 3)電渣重熔 采用雙柱雙橫臂交替式電渣爐，大氣壓條件下進(jìn)行電渣重熔。由多個(gè)電極棒電渣重熔成一個(gè)電渣錠0 660 800mm，重量高于5噸。電渣重熔選用的渣系為CaF2、A1203、CaO和MgO ;渣系配比CaF2 Al2O3 CaO Mg = (55-65) (21-17) (14 20) (3 14)；根據(jù)電渣鋼錠的重量決定所用渣量，遵循Gs= Glt/(22 25)kg ;起弧方式為液渣起??；化渣過程中調(diào)整電壓45 55伏特和電流2500 4500安培，保證化渣時(shí)間> 40分鐘，化渣完畢轉(zhuǎn)換電極棒時(shí)間<5分鐘，化渣時(shí)采用石墨電極；電渣前電極棒預(yù)熱到500 600°C;采用的結(jié)晶器直徑為0660 800mm，并用同鋼種引錠板進(jìn)行電渣重熔；電渣重熔過程中根據(jù)結(jié)晶器的直徑來選擇電極棒的熔速Vjs= (0. 7 0. 8) Dgkg/小時(shí)，并調(diào)整電壓85 95伏特和電流10000 15000安培，控制電極棒的熔速；轉(zhuǎn)換電極棒的時(shí)間< 5分鐘；電渣重熔后期補(bǔ)縮封頂階段，補(bǔ)縮時(shí)間控制> 90分鐘； 4)在補(bǔ)縮封頂后，電渣錠冷卻時(shí)間大于100分鐘后脫模，并退火；退火溫度650 7000C，保溫時(shí)間40 60h后爐冷； 5)對(duì)電渣鋼錠頭尾取樣，并進(jìn)行表面砂剝處理，消除表面缺陷并使鋼棒尺寸、形狀、表面質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求，制得成品電渣鋼錠，電渣鋼錠中氮分布均勻，且I [N] ^-[N] a≤0.05wt%。
全文摘要
一種大規(guī)格高氮護(hù)環(huán)鋼鋼錠的生產(chǎn)方法，其步驟包括1)冶煉、鑄造原材料配料優(yōu)化，電弧爐初煉鋼液EAF+鋼包爐精煉AOD，LF→模鑄ICM，澆注Φ422～510mm電極；2)熱裝退火；3)電渣重熔成Φ660～800mm鋼錠；4)取樣、成分檢測、探傷、電渣鋼錠砂剝、尺寸、外觀檢查、入庫。本發(fā)明方法制造的高氮護(hù)環(huán)鋼鋼錠，Φ660～800mm，重量高于5噸，其氮含量高于0.6wt％，且在鋼錠中分布均勻，鋼錠頭部和尾部|[N]頭-[N]尾|≤0.05wt％。
文檔編號(hào)C22C33/04GK102758144SQ20111010839
公開日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2011年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月28日
發(fā)明者吳江楓, 周燦棟, 莊偉 , 張甫飛, 黃諾誠 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司