1Mn18Cr18N空心鋼錠的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種1Mn18Cr18N空心鋼錠的制造方法，該方法包括下述步驟：（a）依次采用電爐和真空吹氧脫碳設(shè)備冶煉1Mn18Cr18N鋼液，1Mn18Cr18N鋼液按重量百分比計(jì)包含不超過(guò)0.12%的C、17.50～20.00%的Mn、不超過(guò)0.80%的Si、不超過(guò)0.015%的S、不超過(guò)0.050%的P、17.50～20.00%的Cr、不超過(guò)0.03%的Al、不小于0.47%的N、不超過(guò)0.001%的B，以及余量的鐵和不可避免的雜質(zhì)；（b）將鋼液澆注成鋼錠；（c）將鋼錠鍛造成電渣重熔用的自耗電極棒；以及（d）使用自耗電極棒通過(guò)電渣重熔制造空心鋼錠。
【專利說(shuō)明】1Mn18Cr18N空心鋼錠的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋼錠的制造方法，特別涉及一種lMnl8Crl8N空心鋼錠的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在二十世紀(jì)八十年代之前，汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)基本用50Mnl8Cr4系列鋼制造。經(jīng)過(guò)幾十年的運(yùn)行實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)50Mnl8Cr4系列鋼的抗應(yīng)力腐蝕能力較差，出現(xiàn)過(guò)多起應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂事故。為此，相繼開(kāi)發(fā)了高錳高氮鋼IMnlSCrlSN系列鋼，其塑性和抗應(yīng)力腐蝕能力有較大提高?，F(xiàn)在，高錳高氮鋼lMnl8Crl8N作為無(wú)磁性護(hù)環(huán)鍛件廣泛地應(yīng)用于火電和核電行業(yè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供了一種能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中的至少一個(gè)技術(shù)問(wèn)題的IMnlSCrlSN空心鋼錠的制造方法，該方法包括下述步驟:Ca)依次采用電爐和真空吹氧脫碳設(shè)備冶煉lMnl8Crl8N鋼液，lMnl8Crl8N鋼液按重量百分比計(jì)包含不超過(guò)0.12%的C、17.50?20.00%的Mn、不超過(guò)0.80%的S1、不超過(guò)0.015%的S、不超過(guò)0.050%的P、17.50?20.00%的Cr、不超過(guò)0.03%的Al、不小于0.47%的N、不超過(guò)0.001%的B，以及余量的鐵和不可避免的雜質(zhì)；(b)將鋼液澆注成鋼錠；(c)將鋼錠鍛造成電渣重熔用的自耗電極棒；以及(d)使用自耗電極棒通過(guò)電渣重熔制造空心鋼錠。
[0004]步驟(a)可包括:(al)向電爐中裝入按重量百分比計(jì)包含0.60?1.00%的C、不超過(guò)0.025%的P和24.0?26.0%的Cr的爐料；(a2)熔化爐料以得到鋼液，并將鋼液加熱到1650°C以上；以及(a3)扒除鋼液上方的熔化渣，然后出鋼到鋼包，出鋼到鋼包的鋼液包含0.6?0.7%的C、0.5?1.5%的Mn、不超過(guò)0.30%的Si和23.5?25.5%的Cr,出鋼到鋼包的鋼液的溫度在1550°C以上。
[0005]步驟(a)還可包括:(a4)使含有鋼液的鋼包進(jìn)入真空罐，通氬氣攪拌鋼液并開(kāi)始抽真空；(a5)當(dāng)真空度達(dá)到180?220托時(shí)，對(duì)鋼液吹氧，并且當(dāng)鋼液的氧電勢(shì)出現(xiàn)拐點(diǎn)并開(kāi)始下降，同時(shí)廢氣溫度也開(kāi)始下降時(shí)，停止吹氧并破除真空；(a6)對(duì)鋼液進(jìn)行真空碳脫氧，使得鋼液的碳含量不超過(guò)0.03%，且鋼液溫度不低于1680°C; (a7)將作為渣料的螢石和石灰加入鋼包，并將Al塊、Fe-Si塊、Ca-Si塊和金屬錳加入鋼液中，然后抽真空化渣，之后將Al粉和氮化金屬錳加入鋼液，然后將S1-Ca粉加入鋼液，使得鋼液包括0.04?0.06%的C、不超過(guò) 0.015% 的 S、不超過(guò) 0.02% 的 A1、0.45 ?0.65% 的 S1、19.2 ?19.5% 的 Cr、19.2 ?
19.5%的Mn和0.55?0.68%的N ；以及(a8)將Ca-Si線喂入鋼液，靜吹氬不少于10分鐘，并保持鋼液溫度為1460?1480°C。
[0006]步驟(c)可包括:將溫度不低于900°C的鋼錠用3?7小時(shí)加熱到1170?1190°C并保持3?7小時(shí)，然后在鍛造設(shè)備上鍛造成電渣重熔用的自耗電極棒。
[0007]在步驟(d)中，可使用按重量計(jì)含有45?55%的CaF2、18?24%的A1203、18?24%的Ca0、4~8%的SiO2和2~4%的MgO的熔渣，可使用Al粉和S1-Ca粉作為脫氧劑，充填時(shí)間可不少于2分鐘，爐冷時(shí)間可不少于I小時(shí)，平均抽錠速度可為5.5~6.5mm/min,結(jié)晶器出水溫度可為34~45°C，電渣重熔過(guò)程中可全程采用干燥空氣保護(hù)。
[0008]lMnl8Crl8N鋼液按重量百分比計(jì)可包含不超過(guò)0.10%的C、19.00~20.00%的Mn、不超過(guò)0.80%的S1、不超過(guò)0.008%的S、不超過(guò)0.030%的P、19.00~20.00%的Cr、不超過(guò)0.02%的Al、不小于0.50%的N、不超過(guò)0.001%的B，以及余量的鐵和不可避免的雜質(zhì)。
[0009]爐料的裝入量可為30~40t，在這種情況下，步驟(a5)可包括:當(dāng)真空度達(dá)到180~220托時(shí)，啟動(dòng)氧槍以320~380m3/h的流速預(yù)吹氧，2~4分鐘之后，以500~550m3/h的流速主吹氧；步驟(a6)可包括:依次啟動(dòng)真空吹氧脫碳設(shè)備的真空泵，在極限真空度(600Pa和吹氬流量≤50L/min的條件下對(duì)鋼液進(jìn)行真空碳脫氧不少于15分鐘。
[0010]步驟(a7)可包括:以2.35~3.53kg/t鋼的量將螢石加入鋼包，以23.53~29.41kg/t鋼的量將石灰加入鋼包，以2.5~4kg/tiH的量將Al塊加入鋼液，以2.5~4kg/t鋼的量將Fe-Si塊加入鋼液，以3.68~5.15kg/tiH的量將Ca-Si塊加入鋼液，將58.8~88.2kg/t?的量將金屬錳加入鋼液；在真空度4~7kPa下化渣不少于IOmin ;然后，破除真空，對(duì)鋼液送電升溫，以0.8~1.2kg/t?的量將Al粉加入鋼包對(duì)鋼液深度脫氧去硫；在鋼液溫度為1580~1600°C時(shí)，取樣全分析JfAl粉以1.5~2.5kg/t?的量加入鋼液，將氮化金屬猛以117.65~176.471^/1^0^總量分批次加入鋼液,加完每批次的氮化金屬猛之后送電加熱以使得氮化金屬錳熔化并使得鋼液溫度在1560°C以上；將S1-Ca粉以0.8~1.2kg/t鋼的量加入鋼液，并使鋼液在1450~1470°C下保持10~20分鐘。
[0011]步驟(a8)可包括:根據(jù)鋼液的Si含量將Ca-Si線以2.5_8kg/t?的量喂入鋼液。
[0012]自耗電極棒可以是直徑為160mm±2mm且長(zhǎng)度為3000mm±50mm、彎曲度< 5mm/3m、表面光滑的自耗電極棒。
[0013]空心鋼錠可具有700~IlOOmm的外徑和400~600_的內(nèi)徑。
[0014]在根據(jù)本發(fā)明的IMnlSCrlSN空心鋼錠的制造方法中，使用自耗電極棒通過(guò)電渣重熔工藝制造空心鋼錠，可避免當(dāng)采用實(shí)心錠鍛造環(huán)件時(shí)進(jìn)行的沖孔工序，確保了成材率并避免探傷缺陷。
【具體實(shí)施方式】
[0015]根據(jù)中華人民共和國(guó)機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T7030-2002 (300MW~600MW汽輪發(fā)電機(jī)無(wú)磁性護(hù)環(huán)鍛件技術(shù)條件)，lMnl8Crl8N鋼按重量百分比計(jì)包含不超過(guò)0.12%的C、17.50~
20.00% 的 Mn、不超過(guò) 0.80% 的 S1、不超過(guò) 0.015% 的 S、不超過(guò) 0.050% 的 P、17.50 ~20.00%的Cr、不超過(guò)0.03%的Al、不小于0.47%的N、不超過(guò)0.001%的B，以及余量的鐵和不可避免的雜質(zhì)。優(yōu)選地，lMnl8Crl8N鋼按重量百分比計(jì)包含不超過(guò)0.10%的C、19.00~20.00%的Mn、不超過(guò)0.80%的S1、不超過(guò)0.008%的S、不超過(guò)0.030%的P、19.00~20.00%的Cr、不超過(guò)0.02%的Al、不小于0.50%的N、不超過(guò)0.001%的B，以及余量的鐵和不可避免的雜質(zhì)。
[0016]在下文中，結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的lMnl8Crl8N空心鋼錠的制造方法。
[0017]首先，依次采用電爐(EF)和真空吹氧脫碳(VOD)設(shè)備冶煉lMnl8Crl8N鋼。[0018]電爐(主要是指電弧爐)煉鋼是以電能作為熱源的煉鋼方法，它是靠電極和爐料間放電產(chǎn)生的電弧，使電能在弧光中轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽⒔柚娀≥椛浜碗娀〉闹苯幼饔眉訜岵⑷刍饘贍t料和爐渣，冶煉出各種成分合格的鋼和合金的一種煉鋼方法。電爐一次冶煉工藝一般是按造渣工藝特點(diǎn)來(lái)劃分的，可分為氧化法(雙渣氧化法)、返回吹氧法(雙渣還原法)和不氧化法(裝入法)三種類型。根據(jù)本發(fā)明的IMnlSCrlSN空心鋼錠的制造方法的電爐冶煉工序采用不氧化法。
[0019]不氧化法冶煉對(duì)爐料的質(zhì)量有嚴(yán)格的要求，如廢鋼清潔無(wú)銹，干燥，磷含量低，配碳量較準(zhǔn)時(shí)，可采用不氧化法冶煉。不氧化法冶煉的特點(diǎn)是沒(méi)有氧化期，沒(méi)有脫磷、脫碳和去除氣體的要求，要求配入的成分在熔化終了時(shí)[C]和[P]應(yīng)達(dá)到氧化末期的水平。此時(shí)鋼液溫度不高，故需有12min以上(例如15?20min)的加熱升溫時(shí)間，然后扒除熔化渣進(jìn)入還原期。由于沒(méi)有氧化期，可縮短冶煉時(shí)間15min左右，并可回收廢鋼中大部分的合金元素，可減少電耗、熔渣和氧化劑的消耗，對(duì)爐襯維護(hù)也是有利的，是一種比較經(jīng)濟(jì)的冶煉方法。
[0020]在根據(jù)本發(fā)明的lMnl8Crl8N空心鋼錠的制造方法的電爐冶煉工序中，向電爐中裝入按重量百分比計(jì)包含0.60?1.00%的C、不超過(guò)0.025%的P和24.0?26.0%的Cr的爐料(例如，30?40t爐料，更具體地，34t爐料)。裝入電爐的爐料可以包括高碳鉻鐵合金(例如，鉻含量為56?65%的高碳鉻鐵合金)、IF鋼(無(wú)間隙原子鋼)、鉻不銹鋼返回料等。
[0021]裝料完畢之后，開(kāi)始通電進(jìn)行熔化，并將熔化的鋼液加熱到1650°C以上以保證扒渣后電爐出鋼時(shí)的溫度符合> 1550°C的要求。在該過(guò)程中，可以吹氧助熔或提溫。然而，本發(fā)明不限于此，即，可以不進(jìn)行吹氧助熔或提溫。
[0022]然后，扒除熔化渣之后出鋼到鋼包。如果扒除熔化渣之后鋼液的溫度低于1550°C，則重新送電升溫，確保鋼液溫度符合> 1550°C的要求后出鋼。電爐冶煉之后出鋼到鋼包的鋼液按重量百分比計(jì)可包含0.6?0.7%的C、0.5?1.5%的Mn、不超過(guò)0.30%的S1、23.5?
25.5%的Cr，出鋼時(shí)鋼液的溫度在1550°C以上。在出鋼到鋼包之前，將鋼包烤紅，包內(nèi)無(wú)殘
渣，氬氣通暢。
[0023]然后，采用VOD設(shè)備冶煉鋼液。下面詳細(xì)描述采用VOD設(shè)備冶煉鋼液的工序。
[0024]在含有鋼液的鋼包進(jìn)入VOD設(shè)備的真空罐之前,確保所有吹IJ裝置處于良好狀態(tài)，裝好氧槍套磚并試氧，同時(shí)確認(rèn)好冷卻水、蒸汽以及所需的輔助原料。
[0025]隨后，使含有鋼液的鋼包進(jìn)入真空罐，通氬氣攪拌鋼液并開(kāi)始抽真空。當(dāng)真空度達(dá)到180?220托時(shí)，對(duì)鋼液吹氧，并且當(dāng)鋼液的氧電勢(shì)出現(xiàn)拐點(diǎn)并開(kāi)始下降，同時(shí)廢氣溫度也開(kāi)始下降時(shí)，停止吹氧并破除真空(開(kāi)罐)。在吹氧階段基本上控制吹氬強(qiáng)度不變，可在吹氧后期(即，不再改變真空條件下)廢氣溫度上升緩慢或持平時(shí)，適當(dāng)加大吹氬流量。在一個(gè)非限制性實(shí)施例中，在電爐裝入量為30?40t (例如，34t爐料)的情況下，當(dāng)VOD設(shè)備的真空度達(dá)到180?220托(例如，200托)時(shí)，啟動(dòng)氧槍以320?380m3/h的流速預(yù)吹氧，2?4分鐘(例如，3分鐘)之后，以500?550m3/h的流速主吹氧；當(dāng)氧濃差電勢(shì)E出現(xiàn)拐點(diǎn)并開(kāi)始下降，同時(shí)廢氣溫度也開(kāi)始下降時(shí)，停止吹氧并破除真空。
[0026]然后，可以檢測(cè)鋼液的成分。如果鋼液的成分不符合要求，則對(duì)前述的步驟做出相應(yīng)調(diào)整。當(dāng)然，這里的檢測(cè)和調(diào)整步驟不是必需的。
[0027]然后，對(duì)鋼液進(jìn)行真空碳脫氧(例如，加入碳粉，合罐抽真空)，使得鋼液的碳含量不超過(guò)0.03%，且鋼液溫度不低于1680°C。具體地講，可以依次啟動(dòng)VOD設(shè)備的真空泵，在極限真空度< 600Pa和吹氬流量足夠大(例如，^ 50L/min)的條件下對(duì)鋼液進(jìn)行真空碳脫氧不少于15min，使得鋼液的碳含量不超過(guò)0.03%，且鋼液溫度不低于1680°C。
[0028]然后，可以檢測(cè)鋼液的成分。如果鋼液的成分不符合要求，則對(duì)前述的步驟做出相應(yīng)調(diào)整。當(dāng)然，這里的檢測(cè)和調(diào)整步驟不是必需的。
[0029]然后，對(duì)鋼液進(jìn)行造渣和進(jìn)一步的脫氧，并對(duì)鋼液進(jìn)行合金化。
[0030]在一個(gè)實(shí)施例中，將渣料和一部分脫氧劑和一部分合金化材料加入鋼包，然后抽真空化渣，之后將另一部分脫氧劑和另一部分合金化材料加入鋼包。在一個(gè)具體的實(shí)施例中，將作為渣料的螢石和石灰加入鋼包，并將Al塊、Fe-Si塊、Ca-Si塊和金屬錳加入鋼液中，然后抽真空化渣，之后將Al粉和氮化金屬錳加入鋼液，然后將S1-Ca粉加入鋼液。
[0031]在一個(gè)非限制性實(shí)施例中，以2.35~3.53kg/t鋼的量(例如，2.94kg/t鋼)將螢石加入鋼包(例如，加到鋼液表面)，以23.53~29.41kg/t鋼的量(例如，26.47kg/tiH)將石灰加入鋼包，以2.5~4kg/t鋼的量(例如，3kg/tiH)將Al塊加入鋼液，以2.5~4kg/t鋼的量(例如，3kg/t鋼)將Fe-Si塊加入鋼液，以3.68~5.15kg/t鋼的量(例如，4.41kg/t鋼)將Ca-Si塊加入鋼液，將58.8~88.2kg/t鋼的量(例如，73.5kg/tiH)將金屬錳加入鋼液；然后，抽真空化渣，具體地講，在真空度4~7kPa (例如，5kPa)下化渣不少于IOmin ;然后，破除真空，對(duì)鋼液送電升溫，以0.8~1.2kg/t?的量(例如，lkg/tiH)將Al粉加入鋼包(例如，加到鋼液表面)對(duì)鋼液深度脫氧去硫；在鋼液溫度為1580~1600°C時(shí)，取樣全分析(含Al);然后，將Al粉以1.5~2.5kg/t鋼的量(例如，2kg/tiH)加入鋼液(例如，加到鋼液表面)，將氮化金屬錳以117.65~176.47kg/tiH的總量(例如，147.06kg/tiH)分批次加入鋼液，加完每批次的氮化金屬錳之后送電加熱以確保氮化金屬錳盡快熔化并使得鋼液溫度在1560°C以上；然后，將S1-Ca粉以0.8~1.2kg/t鋼的量(例如，lkg/tiH)加入鋼液，并保持鋼液溫度為1450~14700C (例如，1460~1470°C)，保持一定時(shí)間(例如，10~20min)。
[0032]這里，為確保Mn、N元素達(dá)到要求的范圍，需要加入大量的氮化金屬錳，如上所述。由于氮化金屬錳加入鋼液后會(huì)導(dǎo)致鋼液劇烈沸騰，故需分為多批次加入，每次加完后都要送電加熱以確保氮化金屬錳盡快熔化并保證鋼液溫度。
[0033]之后，取樣分析并檢測(cè)鋼液溫度，根據(jù)取樣分析和溫度檢測(cè)的結(jié)果調(diào)整化學(xué)成分和鋼液溫度。具體地講，取樣分析的結(jié)果應(yīng)該滿足C含量為0.04~0.06%，S含量不超過(guò)0.015%, Al含量不超過(guò)0.02%, Si含量為0.45~0.65%, Cr含量為19.2~19.5%, Mn含量為19.2~19.5%，N含量為0.55~0.68%。如果取樣分析的結(jié)果不滿足上述要求，則加入相應(yīng)的金屬或合金進(jìn)行調(diào)整。例如，如果Mn含量偏低，則可加入金屬錳進(jìn)行調(diào)整；如果Mn、N元素都偏低，則可加入氮化金屬錳進(jìn)行調(diào)整。鋼液溫度應(yīng)當(dāng)在1460°C以上。當(dāng)然，取樣分析和檢測(cè)鋼液溫度以及調(diào)整化學(xué)成分和鋼液溫度的步驟不是必需的。
[0034]然后，根據(jù)鋼液的Si含量將Ca-Si線以2.5_8kg/t ?的量喂入鋼液，靜吹氬不少于IOmin,并保持鋼液溫度為1460~1480°C。這里，根據(jù)鋼液的Si含量將Ca-Si線喂入鋼液；具體地講，在保證鋼液脫氧良好的情況下，按鋼液的當(dāng)前Si含量將Ca-Si線喂入鋼液以使得鋼液的Si含量在Si含量要求(即，不超過(guò)0.80%)的中下限。這里，加入Ca-Si線的步驟不是必需的。
[0035]之后，可以將諸如碳化稻殼的保溫隔熱材料加入鋼包進(jìn)行覆蓋保溫。[0036]上面所述的氮化金屬錳可含有不低于90%的Mn和不低于6%的N。上面所述的金屬錳和氮化金屬錳的用量可以以使得鋼液的Mn含量是19.0?20.0% (例如，19.5%)為準(zhǔn)。上面的氮化金屬錳的用量可以使得鋼液的N含量是0.85?1.0%(例如，0.90%)為準(zhǔn)。上面所述的Fe-Si塊的Si含量可為50?75%。上面所述的Ca-Si塊的Si含量可為50?70%。上面所述的Ca-Si線可包含30?65%的Si和35-70%的Ca。
[0037]在一個(gè)非限制性實(shí)施例中，加入到鋼包中的原輔材料都處于紅熱干燥狀態(tài)。在一個(gè)非限制性實(shí)施例中，加入到鋼包中的石灰呈紅熱燒透狀態(tài)并具有30?80mm的塊度。如果石灰的塊度過(guò)大，則石灰熔化緩慢，不能及時(shí)成渣并發(fā)揮作用；如果石灰的塊度過(guò)小或粉末過(guò)多，則容易被爐氣帶走，還會(huì)降低爐蓋的使用壽命。
[0038]然后，將采用VOD設(shè)備冶煉的鋼液澆注成鋼錠。在一個(gè)非限制性實(shí)施例中，將鋼液澆注成波紋錠，例如2?4t的波紋錠。
[0039]然后，將熱態(tài)的鋼錠鍛造成電渣重熔用的自耗電極棒。在一個(gè)非限制性實(shí)施例中，將溫度不低于900°C的鋼錠用3?7小時(shí)(例如，5小時(shí))加熱到1170?1190°C并保持3?7小時(shí)(例如，5小時(shí))，然后在諸如1800t精鍛機(jī)的鍛造設(shè)備上鍛造成自耗電極棒，例如，生產(chǎn)空心電渣錠的電渣重熔用的自耗電極棒。這里，自耗電極棒可以是直徑為160mm±2mm且長(zhǎng)度為3000mm±50mm、彎曲度< 5mm/3m、表面光滑的自耗電極棒。
[0040]之后，使用自耗電極棒通過(guò)電渣重熔工藝制造空心鋼錠。例如，使用自耗電極棒通過(guò)電渣重熔工藝制造外徑為700?1100mm、內(nèi)徑為400?600mm的空心鋼錠。在一個(gè)非限制性實(shí)施例中，將多個(gè)自耗電極棒分為一組，將該組自耗電極棒用于電渣重熔，從而制得空心鋼錠。在另一非限制性實(shí)施例中，使用多組自耗電極棒制造空心鋼錠，也就是說(shuō)，將多個(gè)自耗電極棒分為一組，將該組自耗電極棒用于電洛重熔，該組自耗電極棒重熔完畢之后使用另一組自耗電極棒進(jìn)行電渣重熔，使用被分為一組的多個(gè)自耗電極棒進(jìn)行電渣重熔的過(guò)程可以重復(fù)多次，從而制得空心鋼錠。
[0041]在一個(gè)非限制性實(shí)施例中，在電洛重熔過(guò)程中，可使用按重量計(jì)含有45?55%的CaF2' 18?24%的Al2O3' 18?24%的CaO,4?8%的SiO2和2?4%的MgO的熔渣，可使用Al粉和S1-Ca粉作為脫氧劑，充填時(shí)間不少于2min，爐冷時(shí)間不少于I小時(shí)，平均抽錠速度可為5.5?6.5mm/min,結(jié)晶器出水溫度可為34?45°C,電洛重熔過(guò)程中全程采用干燥空氣保護(hù)。優(yōu)選地，將渣料良好地烘烤，并在化渣爐中化渣，然后加入結(jié)晶器內(nèi)。
[0042]在一個(gè)對(duì)比例中，采用中頻感應(yīng)爐冶煉鋼水和電渣重熔制造實(shí)心錠。在這種情況下，制造的實(shí)心錠與市場(chǎng)需求的鍛件不好匹配，由實(shí)心錠鍛造生產(chǎn)環(huán)件的過(guò)程需要沖孔，沖孔會(huì)造成成材率急劇降低，同時(shí)極易造成探傷缺陷。在根據(jù)本發(fā)明的IMnlSCrlSN空心鋼錠的制造方法中，使用自耗電極棒通過(guò)電渣重熔工藝制造空心鋼錠，可避免沖孔，同時(shí)確保了成材率并避免探傷缺陷。
[0043]以下結(jié)合具體的示例更詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的IMnlSCrlSN空心鋼錠的制造方法。
[0044]示例 I
[0045]首先，向電爐中裝入按重量百分比計(jì)包含0.70%的C、不超過(guò)0.025%的P和25.0%的Cr的34t爐料，裝入電爐的爐料包括高碳鉻鐵合金、IF鋼和鉻不銹鋼返回料。裝料完畢之后，開(kāi)始通電進(jìn)行熔化，并將熔化的鋼液加熱到1700°C。在該過(guò)程中，吹氧助熔。然后，扒除熔化渣之后出鋼到鋼包。電爐冶煉之后出鋼到鋼包的鋼液按重量百分比計(jì)包含0.65%的CU.0%的Mn,0.30%的Si,23.5%的Cr，出鋼時(shí)鋼液的溫度在1550°C以上。
[0046]使鋼包進(jìn)入真空罐，通氬氣攪拌鋼液并開(kāi)始抽真空。當(dāng)VOD設(shè)備的真空度達(dá)到200托時(shí)，啟動(dòng)氧槍以350m3/h的流速預(yù)吹氧，3分鐘之后，以530m3/h的流速主吹氧；當(dāng)氧濃差電勢(shì)E出現(xiàn)拐點(diǎn)并開(kāi)始下降，同時(shí)廢氣溫度也開(kāi)始下降時(shí)，停止吹氧并開(kāi)罐。檢測(cè)鋼液的成分，符合要求。
[0047]然后，依次啟動(dòng)VOD設(shè)備的真空泵，在極限真空度≤600Pa和吹氬流量≥50L/min的條件下對(duì)鋼液進(jìn)行真空碳脫氧15min，使得鋼液的碳含量為0.028%，且鋼液溫度為1700°C。檢測(cè)鋼液的成分，符合要求。
[0048]然后，以2.94kg/t.的量將螢石加到鋼液表面，以26.47kg/t鋼的量將石灰加入鋼包，以3kg/t 的量將Al塊加入鋼液，以3kg/t ?的量將Fe-Si塊加入鋼液，以4.41kg/t鋼的量將Ca-Si塊加入鋼液，以73.5kg/t的量將金屬錳加入鋼液；然后，在真空度5kPa下化渣15min ;然后，破除真空，對(duì)鋼液送電升溫，以lkg/t.的量將Al粉加到鋼液表面對(duì)鋼液深度脫氧去硫；在鋼液溫度為1580°C時(shí)，取樣全分析(含Al);然后，將Al粉以2kg/t的量加到鋼液表面，將氮化金屬錳以147.06kg/t?分四批加入鋼液，加完每批次的氮化金屬錳之后送電加熱以確保氮化金屬錳盡快熔化并使得鋼液溫度在1560°C以上；然后，將S1-Ca粉以lkg/tiH的量加入鋼液，并保持鋼液溫度為1460°C，保持lOmin。
[0049]之后，取樣分析并檢測(cè)鋼液溫度，鋼液包含0.045%的C、0.010%的S、0.011%的Al、0.45% 的 S1、19.3% 的 Cr、19.4% 的 Mn,0.56% 的 N,鋼液溫度為 1460°C。
[0050]然后，將Ca-Si線以2.5kg/t.的量喂入鋼液，靜吹氬12min，并保持鋼液溫度為1470。。。
[0051]之后，將諸如碳化稻殼的保溫隔熱材料加入鋼包進(jìn)行覆蓋保溫。然后，將鋼液澆注成3t的波紋錠。
[0052]然后，將溫度為950°C的鋼錠用5小時(shí)加熱到1170°C并保持5小時(shí)，然后在ISOOt精鍛機(jī)上鍛造成生產(chǎn)空心電渣錠的電渣重熔用的自耗電極棒，自耗電極棒是直徑為160mm±2mm且長(zhǎng)度為3000mm、彎曲度< 5mm/3m、表面光滑的自耗電極棒。
[0053]之后,使用自耗電極棒(10支為一組)通過(guò)電洛重熔工藝制造外徑為900mm、內(nèi)徑為500mm的空心鋼錠。在電渣重熔過(guò)程中，使用按重量計(jì)含有50%的CaF2、20%的Al203、20%的CaO、6%的SiO2和4%的MgO的400kg熔洛，使用Al粉和S1-Ca粉作為脫氧劑，充填時(shí)間是3min，爐冷時(shí)間是2小時(shí)，出爐空冷，平均抽錠速度是5.5mm/min，結(jié)晶器出水溫度是40°C，電渣重熔過(guò)程中全程采用干燥空氣保護(hù)。
[0054]在空心鋼錠的起弧端和補(bǔ)縮端分別取樣檢驗(yàn)化學(xué)成分，起弧端包括0.100%的C、0.010% 的 S、0.005% 的 Α1、0.43% 的 S1、19.2% 的 Cr、19.59% 的 Mn,0.53% 的 Ν、0.0005% 的 B、0.025%的P以及余量的鐵和不可避免的雜質(zhì)，補(bǔ)縮端包括0.074%的C、0.009%的S、0.005%的 Α1、0.37% 的 S1、19.3% 的 Cr、19.00% 的 Mn,0.50% 的 Ν、0.0006% 的 B,0.022% 的 P 以及余量的鐵和不可避免的雜質(zhì)。
[0055]示例 2
[0056]首先，向電爐中裝入按重量百分比計(jì)包含0.80%的C、不超過(guò)0.025%的P和26.0%的Cr的34t爐料，裝入電爐的爐料包括高碳鉻鐵合金、IF鋼和鉻不銹鋼返回料。裝料完畢之后，開(kāi)始通電進(jìn)行熔化，并將熔化的鋼液加熱到1680°C。然后，扒除熔化渣之后出鋼到鋼包。電爐冶煉之后出鋼到鋼包的鋼液按重量百分比計(jì)包含0.70%的C、1.3%的Μη、0.25%的Si,24.5%的Cr，出鋼時(shí)鋼液的溫度在1550°C以上。
[0057]使鋼包進(jìn)入真空罐，通氬氣攪拌鋼液并開(kāi)始抽真空。當(dāng)VOD設(shè)備的真空度達(dá)到190托時(shí)，啟動(dòng)氧槍以370m3/h的流速預(yù)吹氧，3分鐘之后，以520m3/h的流速主吹氧；當(dāng)氧濃差電勢(shì)E出現(xiàn)拐點(diǎn)并開(kāi)始下降，同時(shí)廢氣溫度也開(kāi)始下降時(shí)，停止吹氧并開(kāi)罐。檢測(cè)鋼液的成分，符合要求。
[0058]然后，依次啟動(dòng)VOD設(shè)備的真空泵，在極限真空度≤600Pa和吹氬流量> 50L/min的條件下對(duì)鋼液進(jìn)行真空碳脫氧17min，使得鋼液的碳含量為0.025%，且鋼液溫度為1705°C。檢測(cè)鋼液的成分，符合要求。
[0059]然后，以2.45kg/tiH的量將螢石加到鋼液表面，以28.02kg/t鋼的量將石灰加入鋼包，以3.5kg/tiH的量將Al塊加入鋼液，以2.8kg/tiH的量將Fe-Si塊加入鋼液，以5.05kg/t鋼的量將Ca-Si塊加入鋼液，以80.2kg/t ?的量將金屬錳加入鋼液；然后，在真空度5kPa下化渣12min ;然后，破除真空，對(duì)鋼液送電升溫，以1.2kg/t?的量將Al粉加到鋼液表面對(duì)鋼液深度脫氧去硫；在鋼液溫度為1590°C時(shí)，取樣全分析(含Al);然后，將Al粉以2.2kg/t.的量加到鋼液表面，將氮化金屬錳以170kg/t?分四批加入鋼液，加完每批次的氮化金屬錳之后送電加熱以確保氮化金屬錳盡快熔化并使得鋼液溫度在1560°C以上；然后，將S1-Ca粉以0.9kg/tiH的量加入鋼液，并保持鋼液溫度為1466°C，保持lOmin。 [0060]之后，取樣分析并檢測(cè)鋼液溫度，鋼液包含0.05%的C、0.009%的S、0.02%的Al、0.50% 的 S1、19.3% 的 Cr、19.5% 的 Mn,0.59% 的 N,鋼液溫度為 1460°C。
[0061]然后，將Ca-Si線以3.0kg/t.的量喂入鋼液，靜吹氬12min，并保持鋼液溫度為1460。。。
[0062]之后，將諸如碳化稻殼的保溫隔熱材料加入鋼包進(jìn)行覆蓋保溫。然后，將鋼液澆注成3t的波紋錠。
[0063]然后，將溫度為930°C的鋼錠用6小時(shí)加熱到1180°C并保持5小時(shí)，然后在ISOOt精鍛機(jī)上鍛造成生產(chǎn)空心電渣錠的電渣重熔用的自耗電極棒，自耗電極棒是直徑為160mm±2mm且長(zhǎng)度為3050mm、彎曲度< 5mm/3m、表面光滑的自耗電極棒。
[0064]之后,使用自耗電極棒(10支為一組)通過(guò)電洛重熔工藝制造外徑為800mm、內(nèi)徑為400mm的空心鋼錠。在電渣重熔過(guò)程中，使用按重量計(jì)含有54%的CaF2、18%的Al203、18%的Ca0、7%的SiO2和3%的MgO的400kg熔渣，使用Al粉和S1-Ca粉作為脫氧劑，充填時(shí)間是2min，爐冷時(shí)間是1.5小時(shí)，出爐空冷，平均抽錠速度是6.5mm/min,結(jié)晶器出水溫度是35°C，電渣重熔過(guò)程中全程采用干燥空氣保護(hù)。
[0065]在空心鋼錠的起弧端和補(bǔ)縮端分別取樣檢驗(yàn)化學(xué)成分，起弧端包括0.085%的C、0.008% 的 S、0.008% 的 Α1、0.48% 的 S1、19.5% 的 Cr、19.67% 的 Mn,0.59% 的 Ν、0.0006% 的 B、0.031%的P以及余量的鐵和不可避免的雜質(zhì)，補(bǔ)縮端包括0.090%的C、0.0075%的S、0.006%的 Α1、0.43% 的 S1、19.4% 的 Cr、18.85% 的 Mn,0.55% 的 Ν、0.0007% 的 B,0.025% 的 P 以及余量的鐵和不可避免的雜質(zhì)。
[0066]示例 3
[0067]首先，向電爐中裝入按重量百分比計(jì)包含0.90%的C、不超過(guò)0.025%的P和25.0%的Cr的34t爐料，裝入電爐的爐料包括高碳鉻鐵合金、IF鋼和鉻不銹鋼返回料。裝料完畢之后，開(kāi)始通電進(jìn)行熔化，并將熔化的鋼液加熱到1690°C。在該過(guò)程中，吹氧助熔。然后，扒除熔化渣之后出鋼到鋼包。電爐冶煉之后出鋼到鋼包的鋼液按重量百分比計(jì)包含0.80%的CU.2%的Mn,0.20%的Si,23.8%的Cr，出鋼時(shí)鋼液的溫度在1550°C以上。
[0068]使鋼包進(jìn)入真空罐，通氬氣攪拌鋼液并開(kāi)始抽真空。當(dāng)VOD設(shè)備的真空度達(dá)到180托時(shí)，啟動(dòng)氧槍以330m3/h的流速預(yù)吹氧，4分鐘之后，以550m3/h的流速主吹氧；當(dāng)氧濃差電勢(shì)E出現(xiàn)拐點(diǎn)并開(kāi)始下降，同時(shí)廢氣溫度也開(kāi)始下降時(shí)，停止吹氧并開(kāi)罐。檢測(cè)鋼液的成分，符合要求。 [0069]然后，依次啟動(dòng)VOD設(shè)備的真空泵，在極限真空度≤600Pa和吹氬流量> 50L/min的條件下對(duì)鋼液進(jìn)行真空碳脫氧16min，使得鋼液的碳含量為0.024%，且鋼液溫度為1680°C。檢測(cè)鋼液的成分，符合要求。
[0070]然后，以3.30kg/tiH的量將螢石加到鋼液表面，以29.12kg/t鋼的量將石灰加入鋼包，以3.6kg/tiH的量將Al塊加入鋼液，以3.5kg/tiH的量將Fe-Si塊加入鋼液，以5.02kg/
的量將Ca-Si塊加入鋼液，以75.2kg/t.的量將金屬錳加入鋼液；然后，在真空度4kPa下化渣Ilmin ;然后，破除真空，對(duì)鋼液送電升溫，以1.2kg/t?的量將Al粉加到鋼液表面對(duì)鋼液深度脫氧去硫；在鋼液溫度為1600°C時(shí)，取樣全分析(含Al);然后，將Al粉以2.2kg/t?的量加到鋼液表面，將氮化金屬錳以152.15kg/t?分四批加入鋼液，加完每批次的氮化金屬錳之后送電加熱以確保氮化金屬錳盡快熔化并使得鋼液溫度在1560°C以上；然后，將S1-Ca粉以0.8kg/tiH的量加入鋼液，并保持鋼液溫度為1466°C，保持lOmin。
[0071]之后，取樣分析并檢測(cè)鋼液溫度，鋼液包含0.050%的C、0.007%的S、0.015%的Al、0.55% 的 S1、19.4% 的 Cr、19.5% 的 Mn,0.58% 的 N,鋼液溫度為 1462°C。
[0072]然后，將Ca-Si線以4.8kg/t ?的量喂入鋼液，靜吹氬lOmin，并保持鋼液溫度為1475。。。
[0073]之后，將諸如碳化稻殼的保溫隔熱材料加入鋼包進(jìn)行覆蓋保溫。然后，將鋼液澆注成3t的波紋錠。
[0074]然后，將溫度為920°C的鋼錠用7小時(shí)加熱到1190°C并保持7小時(shí)，然后在ISOOt精鍛機(jī)上鍛造成生產(chǎn)空心電渣錠的電渣重熔用的自耗電極棒，自耗電極棒是直徑為160mm±2mm且長(zhǎng)度為3020mm、彎曲度< 5mm/3m、表面光滑的自耗電極棒。
[0075]之后,使用自耗電極棒(10支為一組)通過(guò)電洛重熔工藝制造外徑為1000mm、內(nèi)徑為550mm的空心鋼錠。在電渣重熔過(guò)程中，使用按重量計(jì)含有45%的CaF2、24%的Al203、23%的CaO、6%的SiO2和2%的MgO的400kg熔渣，使用Al粉和S1-Ca粉作為脫氧劑，充填時(shí)間是5min，爐冷時(shí)間是1.5小時(shí)，出爐空冷，平均抽錠速度是6.2mm/min,結(jié)晶器出水溫度是43°C，電渣重熔過(guò)程中全程采用干燥空氣保護(hù)。
[0076]在空心鋼錠的起弧端和補(bǔ)縮端分別取樣檢驗(yàn)化學(xué)成分，起弧端包括0.095%的C、
0.006% 的 S、0.008% 的 Al、0.63% 的 S1、18.90% 的 Cr、19.23% 的Μη、0.60% 的 N、0.0005% 的 B、
0.035%的P以及余量的鐵和不可避免的雜質(zhì)，補(bǔ)縮端包括0.090%的C、0.008%的S、0.009%的 Α1、0.55% 的 S1、19.18% 的 Cr、19.15% 的 Mn,0.58% 的 Ν、0.0007% 的 B,0.029% 的 P 以及余量的鐵和不可避免的雜質(zhì)。
【權(quán)利要求】
1.一種lMnl8Crl8N空心鋼錠的制造方法，其特征在于包括下述步驟: (a)依次采用電爐和真空吹氧脫碳設(shè)備冶煉lMnl8Crl8N鋼液，lMnl8Crl8N鋼液按重量百分比計(jì)包含不超過(guò)0.12%的C、17.50~20.00%的Mn、不超過(guò)0.80%的S1、不超過(guò)0.015%的S、不超過(guò)0.050%的P、17.50~20.00%的Cr、不超過(guò)0.03%的Al、不小于0.47%的N、不超過(guò)0.001%的B，以及余量的鐵和不可避免的雜質(zhì)； (b)將鋼液澆注成鋼錠； (c )將鋼錠鍛造成電渣重熔用的自耗電極棒；以及 Cd)使用自耗電極棒通過(guò)電渣重熔制造空心鋼錠。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的lMnl8Crl8N空心鋼錠的制造方法，其特征在于，步驟(a)包括: (al)向電爐中裝入按重量百分比計(jì)包含0.60~1.00%的C、不超過(guò)0.025%的P和24.0~26.0%的Cr的爐料； (a2)熔化爐料以得到鋼液，并將鋼液加熱到1650°C以上；以及(a3)扒除鋼液上方的熔化渣，然后出鋼到鋼包，出鋼到鋼包的鋼液包含0.6~0.7%的C、0.5~1.5%的Mn、不超過(guò)0.30%的Si和23.5~25.5%的Cr，出鋼到鋼包的鋼液的溫度在1550°C以上。
3.根據(jù)權(quán)利要 求2所述的lMnl8Crl8N空心鋼錠的制造方法，其特征在于，步驟(a)還包括: (a4)使含有鋼液的鋼包進(jìn)入真空罐，通氬氣攪拌鋼液并開(kāi)始抽真空； U5)當(dāng)真空度達(dá)到180~220托時(shí)，對(duì)鋼液吹氧，并且當(dāng)鋼液的氧電勢(shì)出現(xiàn)拐點(diǎn)并開(kāi)始下降，同時(shí)廢氣溫度也開(kāi)始下降時(shí)，停止吹氧并破除真空； (a6)對(duì)鋼液進(jìn)行真空碳脫氧，使得鋼液的碳含量不超過(guò)0.03%，且鋼液溫度不低于1680 0C ； (a7)將作為渣料的螢石和石灰加入鋼包，并將Al塊、Fe-Si塊、Ca-Si塊和金屬錳加入鋼液中，然后抽真空化渣，之后將Al粉和氮化金屬錳加入鋼液，然后將S1-Ca粉加入鋼液，使得鋼液包括0.04~0.06%的C、不超過(guò)0.015%的S、不超過(guò)0.02%的A1、0.45~0.65%的 S1、19.2 ~19.5% 的 Cr、19.2 ~19.5% 的 Mn 和 0.55 ~0.68% 的 N ；以及 (a8)將Ca-Si線喂入鋼液，靜吹氬不少于10分鐘，并保持鋼液溫度為1460~1480°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的lMnl8Crl8N空心鋼錠的制造方法，其特征在于，步驟(c)包括: 將溫度不低于900°C的鋼錠用3~7小時(shí)加熱到1170~1190°C并保持3~7小時(shí)，然后在鍛造設(shè)備上鍛造成電渣重熔用的自耗電極棒。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的lMnl8Crl8N空心鋼錠的制造方法，其特征在于，在步驟(d)中，使用按重量計(jì)含有45~55%的CaF2、18~24%的A1203、18~24%的Ca0、4~8%的SiO2和2~4%的MgO的熔渣，使用Al粉和S1-Ca粉作為脫氧劑，充填時(shí)間不少于2分鐘，爐冷時(shí)間不少于I小時(shí)，平均抽錠速度為5.5~6.5mm/min,結(jié)晶器出水溫度為34~45°C，電渣重熔過(guò)程中全程采用干燥空氣保護(hù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的lMnl8Crl8N空心鋼錠的制造方法，其特征在于，lMnl8Crl8N鋼液按重量百分比計(jì)包含不超過(guò)0.10%的C、19.00~20.00%的Mn、不超過(guò)0.80%的S1、不超過(guò)0.008%的S、不超過(guò)0.030%的P、19.00~20.00%的Cr、不超過(guò)`0.02%的Al、不小于`0.50%的N、不超過(guò)0.001%的B，以及余量的鐵和不可避免的雜質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的lMnl8Crl8N空心鋼錠的制造方法，其特征在于，爐料的裝入量為30~40t， 步驟(a5)包括:當(dāng)真空度達(dá)到180~220托時(shí)，啟動(dòng)氧槍以320~380m3/h的流速預(yù)吹氧,2~4分鐘之后，以500~550m3/h的流速主吹氧； 步驟(a6)包括:依次啟動(dòng)真空吹氧脫碳設(shè)備的真空泵，在極限真空度< 600Pa和吹氬流量≤50L/min的條件下對(duì)鋼液進(jìn)行真空碳脫氧不少于15分鐘。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的lMnl8Crl8N空心鋼錠的制造方法，其特征在于， 步驟(a7)包括:以2.35~3.53kg/t鋼的量將螢石加入鋼包，以23.53~29.41kg/t鋼的量將石灰加入鋼包，以2.5~4kg/tiH的量將Al塊加入鋼液，以2.5~4kg/tiH的量將Fe-Si塊加入鋼液，以3.68~5.15kg/t?的量將Ca-Si塊加入鋼液，將58.8~88.2kg/t鋼的量將金屬錳加入鋼液；在真空度4~7kPa下化渣不少于IOmin ;然后，破除真空，對(duì)鋼液送電升溫，以0.8~1.2kg/t.的量將Al粉加入鋼包對(duì)鋼液深度脫氧去硫；在鋼液溫度為1580~1600°C時(shí)，取樣全分析JfAl粉以1.5~2.5kg/tiH的量加入鋼液，將氮化金屬錳以117.65~176.47kg/t.的總量分批次加入鋼液，加完每批次的氮化金屬錳之后送電加熱以使得氮化金屬錳熔化并使得鋼液溫度在1560°C以上；將S1-Ca粉以0.8~1.2kg/t ?的量加入鋼液，并使鋼液在1450~1470°C下保持10~20分鐘； 步驟(a8)包括:根據(jù)鋼液的Si含量將Ca-Si線以2.5_8kg/t?的量喂入鋼液。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的lMnl8Crl8N空心鋼錠的制造方法，其特征在于，自耗電極棒是直徑為160mm±2mm且長(zhǎng)度為3000mm±50mm、彎曲度< 5mm/3m、表面光滑的自耗電極棒。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的lMnl8Crl8N空心鋼錠的制造方法，其特征在于，空心鋼錠具有700~IlOOmm的外徑和400~600mm的內(nèi)徑。
【文檔編號(hào)】C22C38/38GK103691913SQ201310746400
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】畢正緒, 余志川, 方軼, 張建, 羅通偉 申請(qǐng)人:攀鋼集團(tuán)江油長(zhǎng)城特殊鋼有限公司