一种空心管用高强高韧钢及其冶炼工艺的制作方法

1.本发明属于炼钢工艺技术领域，涉及一种可以提高强度及韧性的空心管用高强高韧钢及其冶炼工艺。


背景技术：

2.目前，一种新型高强高韧cr-ni-mo-v钢用于制作空心管，其性能状态决定了空心管的使用寿命；但是现有空心管用高强高韧钢普遍存在钢淬透性不好，钢的强度及韧性不能满足使用要求的缺陷，而减少易氧化元素、提高主元素可以有效提高钢的强韧性。根据多年研究得到的结果，当此产品当钢中的[si]≤0.15%、[mn]≤0.15%、[al]≤0.020%、[h]≤0.8ppm，对-40℃低温冲击功有明显的改善作用。


技术实现要素：

[0003]
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种钢淬透性好，强度及韧性满足使用要求的空心管用高强高韧钢及其冶炼工艺，利用该工艺冶炼的钢[si]≤0.15%、[mn]≤0.15%、[al]≤0.020%、[h]≤0.8ppm。
[0004]
本发明的目的是这样实现的：一种空心管用高强高韧钢，按照重量百分比包括如下化学成分：c 0.35～0.45%、si≤0.15%、mn≤0.15%、cr 1.50～2.00%、ni 3.00～3.50%、mo0.90～1.20%、v≤0.20%、s≤0.005%、p≤0.010%、al≤0.020%、cu≤0.15%、余量为铁，其中对as、sn、pb、sb、bi含量无明确要求。
[0005]
一种空心管用高强高韧钢，按照重量百分比包括如下化学成分：c 0.40～0.45%、si≤0.15%、[mn]≤0.15%、cr 1.60～1.90%、ni 3.20～3.50%、mo0.90～1.00%、v0.10～0.20%、s≤0.005%、p≤0.010%、al≤0.015%、cu≤0.05%、五害元素总和as sn pb sb bi≤0.020%、余量为铁。
[0006]
一种空心管用高强高韧钢的冶炼工艺，所述钢的生产工艺采用电弧炉熔化废钢、脱碳、去磷、出钢，钢包吹氩精炼、脱氧去硫、调整成分、温度满足要求吊包入真空罐进一步脱气精炼，最低真空度保持结束前2分钟加入稀土，浇铸成电极坯；具体包括如下工序：步骤1）、精选炉料，按照重量百分比电弧炉冶炼用原材料选用30～50%的钢屑、20～50%的低五害元素生铁、10～50%的返回钢料头，控制原材料中的五害元素总和as sn pb sb bi≤0.020%；步骤2）、电弧炉冶炼时，熔清后开启kt枪造泡沫渣，小流量吹氧，边吹氧边流渣进行脱磷操作；温度≥1580℃取样分析，电炉终点[p]≤0.003%，出钢温度1630～1660℃，出钢1/4～3/4过程中钢包中加入铝块1～3kg/t、石灰4～6kg/t，不加硅铁、锰铁，留钢量不少于10t，出钢过程中严禁下渣；步骤3）、钢包到位后接通氩气，根据渣量情况加入700kg石灰送电化渣，化渣期间加入电石1～2kg/t、碳粉1～2kg/t、硅铁粉2～3kg/t进行脱氧，根据取样结果调整化学成
分，al含量按0.040～0.050%控制；lf炉前期渣的碱度控制在r≥4.0，后期渣的碱度可调整到3.0～5.0范围内，根据炉渣流状态加入萤石1～2kg/t调整炉渣流动性；精炼全程控制好氩气流量，避免裸露钢液面；白渣保持时间≥20分钟，成分全部调整完毕，控制残铝 0.010%～0.030%，[s]≤0.005%，温度1630～1650℃吊包转入vd罐中进行真空除气;步骤4）、钢包就位后接通氩气、测温,第一次vd：温度1630～1650℃,在真空度≤0.7mbar下保持时间≥20分钟，之后解除真空，取样检测全成分和氮含量，然后转lf加热；第二次vd：温度1630～1640℃,调整控制铝0.010-0.020%，温度满足要求时转vd二次脱气，二次vd在真空度≤0.7mbar下保持时间≥15分钟，最低真空度保持结束前2分钟加入稀土，添加量为0.10～0.20kg/t，加入稀土后2～5分钟后破空，控制氮含量≤50ppm，溶解氧控制在≤3.5ppm，vd后不进行喂铝操作；弱搅拌时间≥10min，吊包温度：1535～1545℃；步骤5）、优选内壁质量好的铸坯模，并进行清理，所用铸坯模在坐模前要进行预热或使用连用铸坯模，使用温度30～120℃；汤道系统流钢砖要加强干燥烘烤，使用前认真挑选，确保浇注系统清洁干燥；镇静时间≥10分钟，开浇温度：1525～1535℃，采用模内吹氩和氩气保护浇注；保护渣使用无碳保护渣或超低碳保护渣；加冒口时，保护渣加入量1.0～1.5kg/t，浇注上冒口2/3后加入发热剂1～2kg/t，浇完补加碳化稻壳保温，确保补缩效果；步骤6）、选择“高电压低电流”及“低熔化率”的电渣重熔参数，使金属熔池形状达到扁、平、浅，驱使金属凝固沿轴向发展，保证气体和夹杂物充分上浮，以减少铸态组织缺陷；采用rexoy:mgo:cao:caf2:al2o3=20:16:10:44:10五元预熔渣，预熔渣料在700℃烘烤不小于8小时，化渣时分2～5次每隔7～12分钟加入比例为re:mg:ca:si:fe=25:5:10:40:20的稀土脱氧剂脱氧，稀土脱氧剂在100～200℃烘烤1～5小时,重熔过程采用自动加料机加入150～180℃克/5分钟;循环水出水温度控制在40～60℃，同时采用氩气保护电渣，提高钢液纯净度和均匀性；将电极坯电渣重熔成电渣锭。
[0007]
本发明的有益效果如下：本发明通过优选配料，电弧炉冶炼，钢包炉吹氩精炼喂铝线，真空度保持结束前2分钟加入稀土，保护浇铸电极坯及采用五元预熔渣、氩气保护下电渣，从而确保某壳体用高强高韧钢[si]≤0.15%、[mn]≤0.15%、[al]≤0.020%、[h]≤0.8ppm,-40℃低温冲击功（akv）≥25j，满足使用要求。
[0008]
选择“高电压低电流”及“低熔化率”的电渣重熔参数，使金属熔池形状达到扁、平、浅，驱使金属凝固沿轴向发展，保证气体和夹杂物充分上浮，以减少铸态组织缺陷。
[0009]
采用稀土渣及稀土脱氧剂，有利于进一步去除钢中的非金属夹杂物并细化晶粒，且可以改善钢的铸态组织，提高钢的强度及韧性。
具体实施方式
[0010]
实施例：一种高强高韧钢及其冶炼工艺，包括如下工序：步骤1）、精选炉料，电弧炉冶炼用原材料选用30%钢屑、30%低五害元素生铁、40%返回钢料头，控制原材料中的五害元素总和as sn pb sb bi≤0.020%；步骤2）、电弧炉冶炼时，熔清后开启kt枪造泡沫渣，小流量吹氧，边吹氧边流渣进行脱磷操作；温度≥1580℃取样分析，电炉终点[p]≤0.003%，出钢温度1630～1660℃，出钢1/4～3/4过程中钢包中加入铝块1～3kg/t、石灰4～6kg/t及适量合金，不加硅铁、锰铁，留
钢量不少于10t；步骤3）、钢包到位后接通氩气，根据渣量情况况加入700kg石灰送电化渣，化渣期间加入电石1～2kg/t、碳粉1～2kg/t、硅铁粉2～3kg/t进行脱氧，根据取样结果调整化学成分，al含量按0.040～0.050%控制；lf炉前期渣的碱度控制在r≥4.0，后期渣的碱度可调整到3.0-5.0范围内，根据炉渣流状态加入萤石1～2kg/t调整炉渣流动性；精炼全程控制好氩气流量，避免裸露钢液面；白渣保持时间≥20分钟，成分全部调整完毕，控制残铝：0.010%～0.030%，[s]≤0.005%，温度1630～1650℃吊包转入vd罐中进行真空除气；步骤4）、钢包就位后接通氩气、测温,第一次vd：温度1630～1650℃,在真空度≤0.7mbar下保持时间≥20分钟，之后解除真空，取样检测全成分和氮含量，然后转lf加热；第二次vd：温度1630～1640℃,调整控制铝0.010-0.020%，温度满足要求时转vd二次脱气，二次vd在真空度≤0.7mbar下保持时间≥15分钟，最低真空度保持结束前2分钟加入稀土，添加量为0.10-0.20kg/t，加入稀土后2-5分钟后破空，控制氮含量≤50ppm，溶解氧控制在≤3.5ppm，vd后不进行喂铝操作；弱搅拌时间≥10min，吊包温度：1535～1545℃。
[0011]
步骤5）、优选内壁质量好的铸坯模，并进行清理，所用铸坯模在坐模前要进行预热或使用连用铸坯模，使用温度30～120℃；汤道系统流钢砖要加强干燥烘烤，使用前认真挑选，确保浇注系统清洁干燥；镇静时间≥10分钟，开浇温度：1525～1535℃，采用模内吹氩和氩气保护浇注；保护渣使用无碳保护渣或超低碳保护渣；加冒口时，保护渣加入量1.0～1.5kg/t，浇注上冒口2/3后加入发热剂1～2kg/t，浇完补加碳化稻壳保温，确保补缩效果；步骤6）、选择“高电压低电流”及“低熔化率”的的电渣重熔参数，使重熔过程中金属熔池形状达到扁、平、浅，驱使金属凝固沿轴向发展，保证气体和夹杂物充分上浮，以减少铸态组织缺陷；采用rexoy:mgo:cao: caf2:al2o3=20:16:10:44:10五元预熔渣，预熔渣料在700℃烘烤10小时，化渣时分4次每隔10分钟加入比例为re:mg:ca:si:fe=25:5:10:40:20的专用稀土脱氧剂脱氧，专用稀土脱氧剂在100～200℃烘烤1.5小时,重熔过程采用自动加料机加入175克/5分钟;冷却水温控制在40～60℃，同时采用氩气保护电渣，提高钢液纯净度和均匀性；将电极坯电渣成电渣锭。
[0012]
附：高强高韧钢化学成分（m%）元素目标成分m%本实施案例普通法生产干空气电渣法c0.35～0.450.420.440.43si≤0.150.100.170.20mn≤0.150.150.160.18p≤0.0100.0050.0090.010s≤0.0050.0020.0030.005cr1.50～2.001.551.581.63mo0.90～1.201.100.981.08ni3.00～3.503.453.403.37v≤0.200.180.150.17al≤0.0200.0130.0160.018as≤0.0100.0050.0100.010sn≤0.0050.0030.0050.006
pb≤0.0050.0010.0010.002sb≤0.0050.0010.0030.003bi≤0.0050.0010.0010.001[h]ppm≤0.80.650.850.95rp0.1（mpa）≥1330139013351340-40℃kv2（j）≥25302223