一種採用兩步真空法生產釩氮微合金化高強鋼的方法
2023-06-14 04:08:51 1
專利名稱：一種採用兩步真空法生產釩氮微合金化高強鋼的方法
技術領域：
本發明涉及冶金煉鋼技術領域，具體說是涉及ー種採用兩步真空法生產釩氮微合金化高強鋼的方法。
背景技術：
鋼中加微合金化元素時，氮是有用的合金元素，在鋼中微金化元索通過形成碳、氮化物產生析出強化並細化晶粒。釩和氮共同加入鋼中比単獨加入釩進行微合金化具有更好的強化效果，這是由於釩的氮化物比釩的碳化物具有更高的穩定性，析出相更細小彌散，其強化效果明顯提高。氮是釩微合金化鋼中ー種很有效的合金元素，通過充分利用廉價的氮元素，可顯著提高釩微合金化鋼的強化效果，達到節約合金用量、降低成本的目的。
鋼進行釩氮微合金化吋，隨著氮含量越高，強化效果也越明顯。釩氮合金應用於高強度低合金鋼中可同時進行有效的釩、氮微合金化，促進鋼中碳、釩、氮化合物的析出，更有效的發揮沉降強化和細化晶粒作用。為了達到上述目標，需要鋼中的氮含量保持較高水平，以增大釩氮析出的驅動カ，從而有效促進釩氮化合物析出。在冶煉生產過程中，鑄坯的高溫塑性較差，裂紋敏感性較強，鋼板的綜合性能不易保證，尤其是厚度規格在40mm以上的此類鋼種的綜合性能合格率低下，嚴重影響鋼板的成材率及交貨周期。目前國內對上述問題一直沒有行之有效的解決方法，很多生產廠不得不根據本廠的自身情況確定其保性能規格，在厚度規格40mm以上的鋼板有些企業根本無法保證其綜合性能值。分析造成釩氮合金化鋼種鋼板綜合性能不合的根本原因，除鋼種自身的特性外，其鋼中因氫含量偏高造成的中心裂紋，在軋制厚規格鋼板時無法癒合，是鋼板綜合性能不和的又一根本原因。通過鑄坯緩冷析氫效果有限，而氫原子由於其原子量很小，在鋼水中的彌散性好，只有通過真空處理才能較好的脫除，但是在脫出氫的同時氮會被一同脫除，而釩氮合金化鋼種需要氮的析出強化作用，故目前在生產釩氮合金化鋼種時基本放棄了真空處理工藝。申請號為201110235702. 4，名稱為ー種低成本RH鋼水增氮控氮エ藝，它公開了ー種RH鋼水增氮控氮，採用「轉爐一鋼包爐精煉ー RH精煉ー連鑄」的エ藝路線進行冶煉，轉爐出鋼採用脫氧合金化，出鋼過程按鋼種目標值加入釩鐵合金配釩，鋼包爐按正常エ藝進行鋼水升溫、合金微調及深脫硫處理，鋼水吊至RH爐後，將RH爐提升氣體設置為氮氣，流量按照800-1200NL/min控制，抽真空處理時間8_10min，真空結束後進行正常餵線、軟吹操作，可以達到鋼中氮含量在(80-120) ppm水平，最終合格鋼水通過連鑄機澆注成合格鋼坯。採用此エ藝，降低了成分，保證了鋼中氮含量。但是採用這種エ藝冶煉的鋼種的氮含量並不高，沒有說明高真空脫氫的具體措施，而且沒有解決鋼中因氫含量偏高造成的中心裂紋，在軋制厚規格鋼板時無法癒合，是鋼板綜合性能不好的問題。因此，如何改變思路，對此類鋼種革新冶煉エ藝、提高鋼板的綜合性能一直是冶金工作者努力方向之一
發明內容
針對以上不足而提供的ー種釩氮微合金鋼冶煉的真空處理工藝技術，可有效解決鋼水中氫含量偏高的問題，同時又能保證釩氮合金化鋼種所需的氮含量。本發明所採用的技術方案如下
ー種採用兩步真空法生產釩氮微合金化高強鋼的方法，在釩氮微合金化高強鋼的冶煉エ序中増加真空處理工序，對經過釩氮含量調整後的鋼水進行脫氫增氮，所述的真空處理エ序採取全程鋼包底吹氮氣エ藝，它包括以下步驟
第一歩、將鋼水包吊入真空處理位，在真空處理前對鋼水進行溫度、氫含量、釩含量和氮含量的測定，以確定氫含量的控制範圍；
第二步、根據第一步確定的氫含量的控制範圍，開啟鋼包底吹氮氣系統，底吹供氣強度在保證安全的條件下進行科學調節，同時啟動真空快速抽氣模式，進行脫氫操作；
第三步、將鋼水包的壓カ恢復到常壓狀態，測定鋼水的溫度、氫含量、釩含量和氮含量，以確定氮含量的控制範圍；
第四步、進行第二次真空處理，根據第三步確定的氮含量的控制範圍，啟動低速真空抽氣模式，真空度控制在5 8KPa，然後開啟鋼包底吹氮氣系統，根據計劃增氮量進行合理調節。進ー步，所述的真空處理工序中的第二步中的氮氣強度調節範圍為2.(T4.0NL.
_1 -i _1mm . t ο進ー步，所述的真空處理工序中的第二步中的啟動真空快速抽氣模式，進行脫氫操作為真空度在5 7min內達到67Pa以下，保持時間5 lOmin。進ー步，所述的真空處理工序中的第四步中的氮氣強度調節範圍為1.52.5NL.mirT1· if1,保持時間 10 15min。進ー步，所述的真空處理工序中的第四步中的真空處理時間為l(Tl5min。本發明可以達到的有益效果
(I)採用本發明的冶煉エ藝技術後，鋼中氫含量可達1.5ppm以下，氮含量可控制在(12(T220)ppm，全氧可控制在20ppm以下，釩氮合金化高強鋼種的綜合性能合格率可達98%以上。特別是在軋制壓縮比偏小厚度規格在40mm以上的厚規格鋼板提高綜合性能合格率效果更為明顯。(2)本發明所採用的真空處理工序適用於VD、VOD、RH等真空冶煉設備，應用範圍較廣。本發明採用兩步真空法是從脫氫、控氮、增氮及安全、穩定生產的角度出發實施的，整個冶煉過程安全可靠。(3)提高了釩氮合金化鋼種的綜合性能，降低了釩氮合金用量，提高了鋼板成材率，降低了成本。
圖I為實施例I和對比例的屈服強度對比圖。圖2為實施例I和對比例的抗拉強度對比圖。圖3為實施例I和對比例的伸長率對比圖。圖4為實施例I和對比例的衝擊功對比圖。
具體實施例方式下面結合具體的實施例對本發明做進ー步的說明。實施例I
ー種釩氮微合金化高強鋼的生產方法 以40mm以上規格60Kg級高強鋼種AH60C-2的生產為例。採用冶煉生產エ藝路線轉爐一気站ーLF—真空處理工序(VD)—連鑄(CC)。在LF精煉エ序中加入釩鐵和釩氮合金調整鋼水中的釩含量，控制到O. 100%以上，氮含量按不低於SOppm控制，出站溫度按澆注溫度+60°C控制。真空處理工序採取全程鋼包底吹氮氣エ藝，它包括以下步驟
第一歩、將鋼水包吊入真空處理位，測定溫度為163(Tl650°C，氫含量為(3. (Γ4. O) ppm、I凡含量為O. 100^0. 105%和氮含量為(80 120) ppm,確定脫氫的目標為氫含量降到(1.0 丄.5) ppm ；
第二步、根據第一步確定的氫含量控制範圍，開啟鋼包底吹氮氣系統，底吹供氣強度2. (Γ4. ONI. mirT1. t_S同時啟動真空快速抽氣模式，真空度在5 7min內達到67Pa以下，保持時間5 IOmin ；
第三步、將鋼水包的壓カ恢復到常壓狀態，測定溫度為159(T1615°C、氫含量為(I. (Tl. 5)ppm、取樣分析釩含量O. 10(Γ0. 105%和氮含量(7(T90)ppm，確定增氮的控制目標為氮含量為(14(T220)ppm。第四步、進行第二次真空處理，根據第三步確定的氮含量的控制範圍，啟動低速真空抽氣模式，真空度在l(Tl5min內到達5 8KPa，然後開啟鋼包底吹氮氣系統，底吹供氣強度調節範圍一般在I. 5 2· 5N1. min-1. t'保持時間l(Tl5min min。目前本發明的ー種釩氮微合金化高強鋼的生產方法應用在軋制規格在40mm以上保性能鋼種AH60C-2上，已經穩定運行8個月，總體控制情況鋼種氫含量小於I. 5ppm,鋼中氮含量可穩定在13(Tl80ppm，VD增氮效果目前表現穩定；鋼中全氧含量小於20ppm。對比例
以40mm以上規格60Kg級高強鋼種AH60C-2的生產為例。採用冶煉生產エ藝路線轉爐一気站ーLF—連鑄(CC)。其エ藝控制參數與實施例I的エ藝參數除了真空處理工序外其它都相同。採集八個月的實施例I和對比例實際生產數據，來對比他們的綜合性能。I、屈服強度(Rel)
具體數據見附圖I。由附圖I可以得到採用本發明的生產方法的實施例I所生產的產品的屈服強度全部合格，Rel均大於420N/mm2，對比例的屈服強度波動範圍較寬，穩定性較差，合格率99. 60%。2、抗拉強度(Rm)
具體數據見附圖2。由附圖2可以得到採用本發明的生產方法的對比例I所生產的產品的抗拉強度明顯好於對比例所採用的エ藝。3、伸長率(A)
具體數據見附圖3。由附圖3可以得到採用本發明的生產方法的對比例I的產品的出現3批伸長不合，復驗全部合格；採用對比例的エ藝的產品出現58批不合，復驗35批不合，合格率不足90%。4、衝擊功(0°C )
具體數據見附圖4。由附圖4可以得到採用本發明的生產方法的對比例I的產品的衝擊功基本全部合格，但是從圖中可以明顯看出採用新エ藝技術後效果明顯優於原エ藝。5、具體數據對比
將八個月的實施例I和對比例實際生產數據做平均，具體數據將表I。表I實施例I和對比例實際生產數據
權利要求
1.ー種採用兩步真空法生產釩氮微合金化高強鋼的方法，其特徵在於在釩氮微合金化高強鋼的冶煉エ序中増加真空處理工序，對經過釩氮含量調整後的鋼水進行脫氫增氮，所述的真空處理工序採取全程鋼包底吹氮氣エ藝，它包括以下步驟 第一歩、將鋼水包吊入真空處理位，在真空處理前對鋼水進行溫度、氫含量、釩含量和氮含量的測定，以確定氫含量的控制範圍； 第二步、根據第一步確定的氫含量的控制範圍，開啟鋼包底吹氮氣系統，底吹供氣強度在保證安全的條件下進行科學調節，同時啟動真空快速抽氣模式，進行脫氫操作； 第三步、將鋼水包的壓カ恢復到常壓狀態，測定鋼水的溫度、氫含量、釩含量和氮含量，以確定氮含量的控制範圍； 第四步、進行第二次真空處理，根據第三步確定的氮含量的控制範圍，啟動低速真空抽氣模式，真空度控制在5 8KPa，然後開啟鋼包底吹氮氣系統，根進行增氮。
2.根據權利要求I所述的ー種採用兩步真空法生產釩氮微合金化高強鋼的方法，其特徵在於所述的真空處理工序中的第二步中的氮氣強度調節範圍為2. (Γ4. ONL. min't'
3.根據權利要求I所述的ー種採用兩步真空法生產釩氮微合金化高強鋼的方法，其特徵在於所述的真空處理工序中的第二步中的啟動真空快速抽氣模式，進行脫氫操作為真空度在5 7min內達到67Pa以下，保持時間5 lOmin。
4.根據權利要求I所述的ー種採用兩步真空法生產釩氮微合金化高強鋼的方法，其特徵在於所述的真空處理工序中的第四步中的氮氣強度調節範圍為I. 5^2. 5NL. min' t_S保持時間l(Tl5min。
5.根據權利要求I所述的ー種採用兩步真空法生產釩氮微合金化高強鋼的方法，其特徵在於所述的真空處理工序中的第四步中的真空處理時間為l(Tl5min。
全文摘要
本發明涉及一種採用兩步真空法生產釩氮微合金化高強鋼的方法，在釩氮微合金化高強鋼的冶煉工序中增加真空處理工序，對經過釩氮含量調整後的鋼水進行脫氫增氮，所述的真空處理工序採取全程鋼包底吹氮氣工藝，所述的真空處理工序採用兩步真空冶煉處理法對真空冶煉處理的功能進行有效分解，以達到脫氫保氮的作用。採用本發明的方法，冶煉的鋼中不但氫含量可達1.5ppm以下，氮含量可控制在120~220ppm，全氧可控制在20ppm以下，而且在軋制壓縮比偏小厚度規格在40mm以上的厚規格鋼板延伸性能合格率可達98%以上，提高了釩氮合金化鋼種的綜合性能，降低了釩氮合金用量，提高了鋼板成材率，降低了成本。
文檔編號C21C7/10GK102732686SQ201210230938
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月5日 優先權日2012年7月5日
發明者劉海強, 劉玉敏, 厚健龍, 宋素格, 張遠強, 武鬱璞, 王三忠, 王新志, 程金平, 蘇國強, 郭永謙, 陳叢虎 申請人:安陽鋼鐵股份有限公司