一种超高强度钢及其连铸板坯的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种超高强度钢，以质量百分比计，包含：0.38‑0.42％的C、1.40‑1.55％的Si、0.75‑0.85％的Mn、0‑0.008％的P、0‑0.005％的S、0.85‑0.95％的Cr、0.37‑0.43％的Mo、0.02‑0.04％的Nb、1.05‑1.25％的Ni、0.2‑0.3％的Cu、0.009‑0.029％的Ti，其余为Fe及不可避免的杂质。本发明专利技术还公开了一种超高强度钢连铸板坯的制造方法。本发明专利技术通过设计合理的冶炼、浇注和热处理工艺，能够生产出一种合金含量较高(≥5％)的表面质量优良的超高强度连铸板坯。

A manufacturing method of ultra high strength steel and its continuous casting slab

【技术实现步骤摘要】
一种超高强度钢及其连铸板坯的制造方法
本专利技术涉及连铸板坯的工艺，更具体地是指一种超高强度钢及其连铸板坯的制造方法。
技术介绍
传统的板坯制造技术是转炉生产钢水，经过精炼炉精炼，在连铸机上浇注成各种形状和尺寸的板坯。转炉炼钢是以铁水、废钢、铁合金为主要原料，不借助外加能源，靠铁液本身的物理热和铁液组分间化学反应产生热量而在转炉中完成炼钢过程。转炉按耐火材料分为酸性和碱性，按气体吹入炉内的部位有顶吹、底吹和侧吹；按气体种类为分空气转炉和氧气转炉。碱性氧气顶吹和顶底复吹转炉由于其生产速度快、产量大，单炉产量高、成本低、投资少，为目前使用最普遍的炼钢设备。转炉主要用于生产碳钢、合金钢及铜和镍的冶炼。连铸设备主要设备包括回转台、中间包，结晶器、拉矫机等，钢铁商通常采用立弯式连铸机、水平连铸机等高效连铸机生产。但转炉冶炼和精炼不适合添加大量的铁合金，不适合冶炼合金含量较高的钢种。传统的水平式连铸机和立弯式连铸机适合生产易变形钢种，但当合金含量较高(如超过5％)时，矫直后容易在钢坯表面产生裂纹，所以不适合浇注本专利技术涉及的超高强度板坯。
技术实现思路
本专利技术为解决上述缺陷，提供了一种超高强度钢及其连铸板坯的制造方法，通过设计合理的冶炼、浇注和热处理工艺，能够生产出一种合金含量较高(≥5％)的表面质量优良的超高强度连铸板坯。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案。一方面，一种超高强度钢连铸板坯的制造方法，依次包括电炉EF、精炼炉LF、精炼炉VD、立式连铸CCM、板坯热处理的步骤，在立式连铸CCM步骤中：中间包目标温度控制在1513-1523℃，过热度控制在30-40℃，拉速控制在0.72-0.68米/分钟；结晶器水量宽面控制在2100-2500升/分钟，窄面控制在305-335升/分钟；结晶器水口采用倒三角水口，插入深度95-100mm；连铸坯热切，热切温度大于550℃。在电炉EF步骤中：当满足温度大于1640℃，磷含量小于0.002％条件时，进行拉渣；拉渣完成后添加脱氧剂0.5-1.0Kg/t进行预脱氧；然后加入石灰造新渣，造渣次数3-4次，每次石灰加入量控制在300-350Kg/炉；满足温度大于1640℃，磷含量小于0.005％，进行出钢；终脱氧加入Si-Al-Fe0.5-2Kg/t，以确保钢水低氧位。在精炼炉LF步骤中：分批补加石灰，补加次数2-3次，每次补加量控制在100-300Kg/批，渣面脱氧采用C粉和SiFe粉，Ar气压力调整到钢水不翻出渣面，钢水温度控制到1660-1675℃；当渣量小于900Kg时，不倒渣；否则，倒渣60-70％，并向VD工位吊包。向VD工位吊包需元素含量满足以下条件：元素CSiCrNiMoMnCuS要求(％)0.38-0.421.40-1.550.85-0.951.05-1.250.37-0.430.40-0.500.20-0.30≤0.005在精炼炉VD步骤中：抽真空至真空度高于66.7Pa，并保持15分钟以上；在真空保持过程，确保压力控制在0.20-0.60Mpa；退泵后测温取样，在线定H，并配Ca至0.004％-0.010％；底吹氩弱搅拌时间≥10分钟；控制吊包温度在1538～1543℃。在板坯热处理步骤中：以≤150℃/h加热至620±10℃，保温8h，以≤50℃/h降温至≤350℃。另一方面，一种超高强度钢，以质量百分比计，包含：0.38-0.42％的C、1.40-1.55％的Si、0.75-0.85％的Mn、0-0.008％的P、0-0.005％的S、0.85-0.95％的Cr、0.37-0.43％的Mo、0.02-0.04％的Nb、1.05-1.25％的Ni、0.2-0.3％的Cu、0.009-0.029％的Ti，其余为Fe及不可避免的杂质。采用本专利技术的超高强度钢及其连铸板坯的制造方法，具有以下几个优点：1、生产的高强度板坯成分达标，表面质量优良。2、生产的钢板强度达到设计要求(大于2000MPa)，属于超高强度钢范畴。3、涉及的冶炼、精炼、浇注、热处理工艺和技术合理可行。具体实施方式本专利技术的一种超高强度钢，以质量百分比计，包含：0.38-0.42％的C、1.40-1.55％的Si、0.75-0.85％的Mn、0-0.008％的P、0-0.005％的S、0.85-0.95％的Cr、0.37-0.43％的Mo、0.02-0.04％的Nb、1.05-1.25％的Ni、0.2-0.3％的Cu、0.009-0.029％的Ti，其余为Fe及不可避免的杂质。其设计原理：为了提高材料的强度，实现固溶强化、碳化物强化、第二相强化等效果，成分设计时必须考虑添加一定含量的C、Cr、Mo、Ni。另外，适当添加合金元素Nb、Ti，淬火时形成大量颗粒细小且弥散分布的Ni3Nb、TiC(CN)强化相，明显提高材料的强度指标。同时要考虑到材料的韧性，有必要添加一定含量的Ni，Ni的加入可以显著降低材料的韧脆转变温度，保证材料在低温仍然保持比较高的冲击值，防止材料产生脆性而断裂。其主要成分如下表：该超高强度钢的连铸板坯的制造方法，在设计工艺路线时，主要考量冶炼、精炼和浇注设备的特性和功能精度，确保产品工序满足产品成分控制、冶金质量、表面质量的技术要求。鉴于超高强度钢合金含量高，裂纹敏感性强，产品强度高，因此依次包括电炉EF、精炼炉LF、精炼炉VD、立式连铸CCM、板坯热处理的步骤，其中：在电炉EF步骤中，电炉EF主要任务是通电化料，造渣脱氧脱硫，形成符合成分要求的液态钢水。因此，当满足温度大于1640℃，磷含量小于0.002％条件时，可以拉渣。拉渣完成后添加脱氧剂0.5-1.0Kg/t进行预脱氧，然后加入石灰造新渣，造渣次数3-4次，每次石灰加入量控制在300-350Kg/炉，萤石适量，保证渣的流动性良好，化渣均匀，出钢条件必须满足温度大于1640℃，磷含量小于0.005％。终脱氧加入Si-AI-Fe0.5-2Kg/t，以确保钢水低氧位。在精炼炉LF步骤中：LF炉(LADLEFURNACE)即钢包精炼炉，是钢铁生产中主要的炉外精炼设备。LF炉的主要任务有五项，分别是1.脱硫、2.温度调节、3.精确的成分微调、4.改善钢水纯净度、5.造渣。加热时，分批补加石灰，补加量控制在100-300Kg/批，可进行2～3批次，确保炉渣流动性良好和渣色变白，渣面脱氧采用C粉和SiFe粉，Ar气压力调整到钢水不翻出渣面，钢水温度控制到1660-1675℃；当渣量小于900Kg时，不倒渣；否则，倒渣60-70％，并向VD工位吊包。向VD工位吊包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超高强度钢连铸板坯的制造方法，其特征在于：依次包括电炉EF、精炼炉LF、精炼炉VD、立式连铸CCM、板坯热处理的步骤，在立式连铸CCM步骤中：/n中间包目标温度控制范围1513-1523℃，过热度控制在30-40℃，拉速控制在0.72-0.68米/分钟；结晶器水量宽面控制在2100-2500升/分钟，窄面控制在305-335升/分钟；结晶器水口采用倒三角水口，插入深度95-100mm；连铸坯热切，热切温度大于550℃。/n

【技术特征摘要】
1.一种超高强度钢连铸板坯的制造方法，其特征在于：依次包括电炉EF、精炼炉LF、精炼炉VD、立式连铸CCM、板坯热处理的步骤，在立式连铸CCM步骤中：
中间包目标温度控制范围1513-1523℃，过热度控制在30-40℃，拉速控制在0.72-0.68米/分钟；结晶器水量宽面控制在2100-2500升/分钟，窄面控制在305-335升/分钟；结晶器水口采用倒三角水口，插入深度95-100mm；连铸坯热切，热切温度大于550℃。


2.如权利要求1所述的超高强度钢连铸板坯的制造方法，其特征在于，在电炉EF步骤中：
当满足温度大于1640℃，磷含量小于0.002％条件时，进行拉渣；
拉渣完成后添加脱氧剂0.5-1.0Kg/t进行预脱氧；
然后加入石灰造新渣，造渣次数3-4次，每批石灰加入量控制在300-350Kg/炉；
满足温度大于1640℃，磷含量小于0.005％，进行出钢；
终脱氧加入Si-Al-Fe0.5-2Kg/t，以确保钢水低氧位。


3.如权利要求2所述的超高强度钢连铸板坯的制造方法，其特征在于，在精炼炉LF步骤中：
分批补加石灰，补加次数2-3次，补加量控制在100-300Kg/批，渣面脱氧采用C粉和SiFe粉，Ar气压力调整到钢水不翻出渣面，钢水温度控制到1660-1675℃；...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘尚潭，毛征东，洪扣林，陈晓文，
申请(专利权)人：宝钢特钢有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31