专利名称：一种低硅控铝钢冶炼浇注方法
技术领域：
本发明涉及一种低硅控铝钢冶炼浇注方法，具体地说是ー种核电钢锭中抑制成分偏析和减少夹杂物和气体含量的冶炼浇注方法，属于冶炼浇注技术领域。
背景技术：
目前，核电与火电、水电是世界上三大电カ支柱，核能发电约占全世界总发电量的16%左右。核电是ー种安全、经济、清洁、可靠的能源，不排放气体ニ氧化碳。核电核岛锻件对力学性能和探伤要求极为苛刻，锻件毛坯--钢锭的冶金质量对产品合格率起着决定性的影响。当前，核电核岛锻件毛坯--钢锭的制造中，前期采用硅和铝脱氧，锻件探伤不合格率偏高。核电核岛锻件探伤不合格主要原因是出现夹杂物密集的缺陷，钢锭中的大多数夹 杂物来源于内生夹杂，而内生夹杂物的主要成分取决于脱氧方法。硅和铝脱氧时，产生的ニ氧化硅、三氧化ニ铝和铝硅酸盐等夹杂在钢锭锻压加工过程中，容易与基体金属之间产生空隙，在应力作用下，将形成显微裂纹。
发明内容
为了克服上述技术上的不足，本发明的目的在于提供了一种低硅控铝钢冶炼浇注方法，该冶炼浇注方法能有效控制大型钢锭的成分偏析，有效降低钢锭中的夹杂物和气体含量。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是本发明是一种核电用钢锭的冶炼浇注方法，电炉冶炼粗炼钢水，粗炼钢水兑入精炼炉前，在包内加入招块，兑入后进行吹氧造渣，并在精炼炉进行真空碳脱氧处理，精炼炉钢水在出钢浇注前调整铝含量，之后精炼钢水在真空状态下浇注成质量良好的钢锭。冶炼和浇注的具体步骤为
弟一步精炼炉在兑入粗炼钢水如，在包底加招块2 3kg/t钢；
第二步粗炼钢水全部兑入精炼包后，加入造渣材料石灰、萤石，使用吹氧管向精炼包钢液中吹入氧气，要求氧气压カ大于O. 8MPa，检测钢液中的残余铝含量< O. 041%停止吹氧；
第三步使用粉状脱氧剂Al粉、C粉进行扩散脱氧；在进行真空处理前，确认钢液中的Al 含量 O. 005—0. 008%, Si 含量 O. 05 O. 07% ；
第四步真空处理真空处理前调整好钢液的化学成分满足技术条件要求，钢水温度达到1650-1670で之后，在0.9 I. 2乇的真空度下进行17min真空处理，吹入氩气流量80 100NL/min,真空处理17min后，降低IS气流量至35_40NL/min,再保持3min后停止充
風,飞；
第五步精炼炉真空处理结束后，检测钢液中的铝含量在O. 039 O. 041%之间，之后充进氩气搅拌，氩气流量23-26 NL/min，搅拌31-38 min出钢，出钢温度控制在1628_1639°C之间；第六歩精炼钢水采用真空浇注，钢锭模安放在真空室内，真空室盖子上安放中间包，精炼钢水先进入中间包，再通过中间包下部的水口进入真空室内的钢锭模中。中间包内部使用塞棒控制水ロ的启闭状态，塞棒抬起时，钢液可通过水口进入真空室内。塞棒中心有通孔，通入氩气，氩气压カ0.2-0.35 MPa，氩气与钢水混合后通过中间包水口进入真空室内，其真空度为O. 225 O. 375乇，中间包钢水浇注速度为6. 0—6. 5t钢/min ;氩气泡在负压下爆裂，使混合液破碎成细小液滴，増大了钢液的表面积，提高了去气效果。本发明的有益效果是降低硅含量后，減少了钢锭的宏观偏析，冶金质量有了明显的改善，锻件的均质性大大提高。金相夹杂物评级结果表明降低硅含量后，夹杂物总含量在高硅的基础上降低了 2级，硅酸盐夹杂降低了 I. 5级，氧化铝夹杂降低了 O. 5级，硫化物夹杂和球状氧化物夹杂无变化。降低硅含量后，钢锭氢、氧、氮平均含量在高硅的基础上分別降低了 16. 7%、17. 6%和15%左右。最终得到锭身致密、成分均匀、内部质量良好的钢锭。超声波检验合格率由原来的70%提高到现在的95%。
具体实施方式
本发明是一种核电用钢锭的冶炼浇注方法，电炉冶炼粗炼钢水，粗炼钢水兑入精炼炉前，在包内加入铝块，兑入后进行吹氧造渣，并在精炼炉进行真空碳脱氧处理，精炼炉钢水在出钢浇注前调整铝含量，之后精炼钢水在真空状态下浇注成质量良好的钢锭。冶炼和浇注的具体步骤为
弟一步精炼炉在兑入粗炼钢水如，在包底加招块2 3kg/t钢；
第二步粗炼钢水全部兑入精炼包后，加入造渣材料石灰、萤石，使用吹氧管向精炼包钢液中吹入氧气，要求氧气压カ大于O. 8MPa，检测钢液中的残余铝含量< O. 041%停止吹氧；
第三步使用粉状脱氧剂Al粉、C粉进行扩散脱氧；在进行真空处理前，确认钢液中的Al 含量 O. 005—0. 008%, Si 含量 O. 05 O. 07% ；
第四步真空处理真空处理前调整好钢液的化学成分满足技术条件要求，钢水温度达到1650-1670で之后，在0.9 I. 2乇的真空度下进行17min真空处理，吹入氩气流量80 100NL/min,真空处理17min后，降低IS气流量至35_40NL/min,再保持3min后停止充
風,飞；
第五步精炼炉真空处理结束后，检测钢液中的铝含量在O. 039 O. 041%之间，之后充进氩气搅拌，氩气流量23-26 NL/min，搅拌31-38 min出钢，出钢温度控制在1628_1639°C之间；
第六歩精炼钢水采用真空浇注，钢锭模安放在真空室内，真空室盖子上安放中间包，精炼钢水先进入中间包，再通过中间包下部的水口进入真空室内的钢锭模中。中间包内部使用塞棒控制水ロ的启闭状态，塞棒抬起时，钢液可通过水口进入真空室内。塞棒中心有通孔，通入氩气，氩气压カ0.2-0.35 MPa，氩气与钢水混合后通过中间包水口进入真空室内，其真空度为O. 225 O. 375乇，中间包钢水浇注速度为6. 0—6. 5t钢/min ;氩气泡在负压下爆裂，使混合液破碎成细小液滴，増大了钢液的表面积，提高了去气效果。
实施例I:弟一步精炼炉在兑入粗炼钢水如，在精炼包底加入招块2. 5kg/1钢；
第二步粗炼钢水全部兑入后，加入石灰、萤石造渣材料，使用吹氧管向精炼炉内吹入氧气，氧气压カO. 8MPa，吹氧I lmin，分析钢液中的残余铝含量为O. 038% ；
第三步使用粉状脱氧剂Al粉、C粉进行扩散脱氧；精炼炉真空处理前，分析钢液中Al为 O. 008%, Si:O. 05% ；
第四步真空处理前，化学成分满足技术要求，检测钢水温度T=1662°C。精炼炉进行真空处理时真空度为O. 9乇，氩气流量100NL/min，真空处理17min后，降低氩气流量为40NL/min,继续保持3min后,破坏真空。第五步精炼炉真空处理结束后，调整钢液中铝含量，分析Al=O. 041%，氩气流量23NL/min，搅拌31分钟，测温钢水温度T=1635°C。 第六步精炼钢水采用真空浇注。真空室内真空度为O. 3乇，塞棒通入氩气压カ为
O.25MPa，中间包钢水浇注速度为6. Ot钢/min。实施例2:
弟一步精炼炉在兑入粗炼钢水如，在精炼包底加入招块2. Okg/1钢；
第二步粗炼钢水全部兑入后，加入石灰、萤石造渣材料，使用吹氧管向精炼炉内吹入氧气，氧气压カO. 8MPa，吹氧8min，分析钢液中的残余铝含量为O. 039% ；
第三步使用粉状脱氧剂Al粉、C粉进行扩散脱氧；精炼炉真空处理前，分析钢液中Al:O. 005%, Si 0. 06% ；
第四步真空处理前，化学成分满足技术要求，检测钢水温度T=1670°C。精炼炉进行真空处理时真空度为I. 2乇，氩气流量80NL/min，真空处理17min后，降低氩气流量为35NL/min,继续保持3min后,破坏真空。第五步精炼炉真空处理结束后，调整钢液中铝含量，分析Al=O. 040%，氩气流量26NL/min,搅拌35分钟，测温钢水温度T=1628°C。第六步精炼钢水采用真空浇注。真空室内真空度为O. 225乇，塞棒通入氩气压力为O. 35MPa，中间包钢水浇注速度为6. 2t钢/min。实施例3
弟一步精炼炉在兑入粗炼钢水如，在精炼包底加入招块3kg/t钢；
第二步粗炼钢水全部兑入后，加入石灰、萤石造渣材料，使用吹氧管向精炼炉内吹入氧气，氧气压カO. 8MPa，吹氧14min，分析钢液中的残余铝含量为O. 041%，
第三步使用粉状脱氧剂(Al粉、C粉)进行扩散脱氧；精炼炉真空处理前，分析钢液中Al 0. 007%, Si 0. 07% ；
第四歩真空处理前调整好钢液的化学成分和温度。检测钢水温度T=1650°C。精炼炉进行真空处理时真空度为I. O乇，氩气流量90NL/min，真空处理17min后，降低氩气流量为40NL/min,继续保持3min后,破坏真空。第五步精炼炉真空处理结束后，调整钢液中铝含量，分析Al=O. 039%，氩气流量26NL/min,搅拌38分钟，测温钢水温度T=1639°C。第六步精炼钢水采用真空浇注。真空室内真空度为O. 375乇，塞棒通入氩气压力为O. 20MPa，中间包钢水浇注速度为6. 5t钢/min。本实施例中涉及的电炉粗炼、精炼炉精炼、真空浇注为现有技术，故不再进行详细赘述。本发明抑制钢锭的成分偏析和减少夹杂物和气体含量的方法的工作原理
降低硅含量后，钢锭的宏观偏析显著降低，特别是对于CrNiMoV钢，硅含量降到O. 10%
以下，会明显减少钢锭的偏祈。主要原因有ニ，其ー是钢锭硅含量降低，縮小了钢种的凝固范围；其ニ，从微观上分析，钢种含硅较低时，其枝晶结构较细，二次枝晶增加的适当，形成有序的结构，枝晶结构截面的任何部位均密实，而高硅形成的枝晶结构较疏松。对蒸发器某锻件冒ロ端取下的横向试样上做成分分析，前期高硅和后期低硅C、Mn、Mo的最大值与最小值的差值明显降低。高硅情况下钢锭上部和下部C、Mn和Mo的成分变化值要高于低硅下的变化值，由此不难发现采用本项冶炼技术，钢锭偏析减弱，锻件的均质性大大提高。降低硅含量，可以有效避免硅的脱氧产物生成，减少钢液中的硅酸盐夹杂，且真空 条件下，由于降低了 CO的分压，使钢液中的C和O不断反应，前期加入的铝形成的Al2O3夹杂物，在生成的CO气泡带动下上浮，与石灰生成的12Ca0 · 7A1203为低熔点稳定相，在精炼温度下具有较好的流动性。12Ca0 ·7Α1203具有很高的碱度和Al2O3含量，因而具有较强的脱硫能力和吸附脱氧产物的能力，在精炼过程中还可配加大量石灰，进ー步提高其脱硫能力，最大程度上減少了钢液中的夹杂物含量。由于高真空度下，碳的脱氧能力强于铝和硅，降低硅含量后，在真空状态下钢液中[C]、[O]发生反应，生成的CO气泡的运动引起钢液的物理搅拌，増加了脱气面积，因此钢液中的气体含量较高硅钢液具有更低的气体含量。为了获得本质细晶粒钢，开发的低Si控Al钢制造技术结合了真空碳脱氧与Al脱氧的优点，在精炼包内实施真空碳脱氧技术，充分利用真空条件下[C]、{0}反应不污染钢液的优点，将[O]含量降低后，再将Al作为合金元素而不是脱氧剂加入，避免形成大量的Al2O3夹杂，既提高了钢水的纯净度又得到了本质细晶粒钢。
权利要求
1.一种低娃控招钢冶炼烧注方法，电炉冶炼粗炼钢水，粗炼钢水兑入精炼炉前，在包内加入铝块，兑入后进行吹氧造渣，并在精炼炉进行真空碳脱氧处理，精炼炉钢水在出钢浇注前调整铝含量，之后精炼钢水在真空状态下浇注；其特征是冶炼和浇注的具体步骤为 弟一步精炼炉在兑入粗炼钢水如，在包底加招块2 3kg/t钢； 第二步粗炼钢水全部兑入精炼包后，加入造渣材料石灰、萤石，使用吹氧管向精炼包钢液中吹入氧气，要求氧气压力大于0. 8MPa，检测钢液中的残余铝含量< 0. 041%停止吹氧； 第三步使用粉状脱氧剂Al粉、C粉进行扩散脱氧；在进行真空处理前，确认钢液中的Al 含量 0. 005—0. 008%, Si 含量 0. 05 0. 07% ； 第四步真空处理真空处理前调整好钢液的化学成分满足技术条件要求，钢水温度达到1650-1670°C之后，在0.9 I. 2乇的真空度下进行17min真空处理，吹入氩气流量80 100NL/min,真空处理17min后，降低U1气流量至35_40NL/min,再保持3min后停止充 IS气; 第五步精炼炉真空处理结束后，检测钢液中的铝含量在0. 039 0. 041%之间，之后充进氩气搅拌，氩气流量23-26 NL/min，搅拌31-38 min出钢，出钢温度控制在1628_1639°C之间； 第六步精炼钢水采用真空浇注，钢锭模安放在真空室内，真空室盖子上安放中间包，精炼钢水先进入中间包，再通过中间包下部的水口进入真空室内的钢锭模中；中间包内部使用塞棒控制水口的启闭状态，塞棒抬起时，钢液可通过水口进入真空室内；塞棒中心有通孔，通入氩气，氩气压力0.2-0.35 MPa，氩气与钢水混合后通过中间包水口进入真空室内，其真空度为0. 225 0. 375乇，中间包钢水浇注速度为6. 0—6. 5t钢/min ;氩气泡在负压下爆裂，使混合液破碎成细小液滴。
全文摘要
本发明公开了一种低硅控铝钢冶炼浇注方法，属于冶炼浇注技术领域，电炉冶炼粗炼钢水，冶炼和浇注的具体步骤为第一步精炼炉在兑入粗炼钢水前，在包底加铝块2～3kg/t钢；第二步粗炼钢水全部兑入精炼包后，加入造渣材料，使用吹氧管向精炼包钢液中吹入氧气；第三步使用粉状脱氧剂扩散脱氧；第四步真空处理钢水温度达到1650-1670℃之后，在0.9～1.2乇的真空度下进行17min真空处理；第五步精炼炉真空处理结束后，检测钢液中的铝含量在0.039～0.041%之间，之后充进氩气搅拌；第六步精炼钢水采用真空浇注，钢锭模安放在真空室内，中间包钢水浇注速度为6.0—6.5t钢/min。
文档编号C21C7/10GK102965470SQ20121056536
公开日2013年3月13日 申请日期2012年12月24日 优先权日2012年12月24日
发明者高建军, 王宝忠, 杨建春, 杨清海, 崔成万, 李金良 申请人:中国第一重型机械股份公司