一种单真空制造技术

本申请涉及钢铁冶炼技术领域，具体公开了一种单真空

【技术实现步骤摘要】
一种单真空300M钢的制备方法


[0001]本申请涉及钢铁冶炼
，具体涉及一种单真空
300M
钢的制备方法
。

技术介绍

[0002]作为现有民航飞机起落架主干材料，
300M
钢在服役过程中不断承受强烈的冲击载荷，因此其抗疲劳性能对其服役安全性和可靠性尤为重要，
300M
钢的纯净度直接影响其抗疲劳性能
。
为了获得较高的纯净度，
300M
钢的生产过程中大多加入
Al
进行深度脱氧；然而，虽然加入
Al
可以显著提高钢液洁净度，降低
T.O
含量，但较高的
Al
含量容易形成较多的
Al2O3夹杂物（即
B
类夹杂物）
。
研究表明，在循环载荷作用下，
B
类夹杂物与基体的结合界面处易萌生疲劳裂纹，影响
300M
钢的抗疲劳性能
。
[0003]目前，
300M
钢的生产主要采用传统的“双真空”工艺，但随着
300M
钢的应用范围越来越广
、
需求量越来越大，该工艺存在的设备投资大
、
周期长
、
成本高
、
规模小等问题逐渐凸显
。
因此，在满足
300M
钢作为航空承力构件高纯净度
、
高组织均匀性要求的基础上，开发
>300M
钢低成本化的冶炼工艺需求迫切
。

技术实现思路

[0004]为了克服“双真空”工艺制备
300M
钢存在的工艺成本高
、B
类夹杂物损害
300M
钢疲劳性能等问题，本申请提供一种单真空
300M
钢的制备方法
。
[0005]第一方面，本申请提供一种单真空
300M
钢的制备方法，采用如下的技术方案：一种单真空
300M
钢的制备方法，包括依次进行以下步骤：电炉熔炼
、LF
冶炼
、VD
冶炼
、
电极浇铸
、
电极退火
、
真空自耗重熔；
LF
冶炼：依次采用碳电极和
Si
‑
Ca
线进行脱氧；真空自耗重熔：起弧阶段电流
6~17kA
，电压
23~25V
；稳弧熔炼阶段电流
11.5~13.5kA
，电压
23.5~25V
；当自耗电极剩余
15~20
重量
%
时进入热封顶阶段，热封顶阶段电流
6~10kA
，电压
23~25V。
[0006]本申请提供了一种单真空
300M
钢的制备方法，该制备方法采用了“电炉熔炼
+
炉外精炼（
LF
冶炼
、VD
冶炼）
+
真空自耗重熔”的单真空冶炼工艺，与相关技术中“真空感应熔炼
+
真空自耗重熔”的双真空冶炼工艺相比，其熔炼成本大幅降低，并且获得的
300M
钢的杂质元素含量
、
低倍组织及元素偏析也等均满足使用要求
。
此外，本申请提供的制备方法中，
LF
冶炼采用了碳电极进行一次脱氧
、Si
‑
Ca
线进行二次脱氧，达到了钢水脱氧的目的，上述脱氧工艺与相关技术中的
Al
脱氧工艺相比，不会产生
Al2O3夹杂物，因此抗疲劳性能更加优异
。
综上，本申请提供的单真空
300M
钢的制备方法具有工艺成本低
、
无额外
Al
元素引入等优点，并且获得的
300M
钢的洁净度高
、
组织均匀性好
、
抗疲劳性能优异，能够实现批量化生产
。
[0007]本申请的真空自耗重熔步骤中，起弧阶段的电流变化幅度较大，而稳弧阶段的电流相对稳定；由起弧阶段至稳弧阶段，电流总体上逐渐增大然后趋于稳定，从而保证熔滴率逐渐提高
。
真空自耗重熔步骤中，通过利用低压下的电弧热来加热熔炼电极，使融化的钢水滴入结晶器并凝固成锭，进而深度脱除电极中的气体杂质元素（氧
、
氮
、
氢），使得钢材的洁
净度进一步改善
。
[0008]本申请中，真空自耗重熔具体为：将退火后的电极接入真空自耗炉阴极，水冷坩埚接入阳极，接入电极后抽真空至
≤0.4Pa
，并在熔炼过程中保持该真空度；真空自耗炉通电起弧，起弧阶段电流控制在
6~17kA
，电压控制在
23~25V
；稳弧熔炼阶段电流控制在
11.5~13.5kA
，电压
23.5~25V
；当自耗电极剩余
15~20
重量
%
时进入热封顶阶段，热封顶阶段电流控制在
6~10kA
，电压控制在
23~25V
，保证电弧不断并持续补缩直至熔炼结束；熔炼全程控制坩埚出水温度＜
35℃
，熔炼结束后采用真空浇铸，获得重熔锭
。
[0009]本申请中，在
LF
冶炼出钢前，可以根据检测成分的结果加入增碳剂
、
硅铁
、
锰铁
、
镍铁
、
钼铁
、
铬铁
、
钒铁等进行合金化，从而改善钢的组织和性能
。
[0010]本申请中，电炉熔炼采用的原料包含废钢与生铁
。
[0011]在一个具体的实施方案中，所述原料中可以包含
65
质量
%
废钢
、22
质量
%
生铁
。
[0012]在一个具体的实施方案中，所述原料中可以包含
62
质量
%
废钢
、18
质量
%
生铁
。
[0013]在一个具体的实施方案中，所述原料中可以包含
60
质量
%
废钢
、22
质量
%
生铁
。
[0014]进一步地，所述
LF
冶炼还包括：在插入碳电极之前加入石灰进行造渣，使得终渣成分控制为，按质量比计，
CaO/SiO2＝
4.0
‑
8.0
，在插入碳电极之后在吹氩条件下立即进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种单真空
300M
钢的制备方法，其特征在于，包括依次进行以下步骤：电炉熔炼
、LF
冶炼
、VD
冶炼
、
电极浇铸
、
电极退火
、
真空自耗重熔；
LF
冶炼：依次采用碳电极和
Si
‑
Ca
线进行脱氧；真空自耗重熔：起弧阶段电流
6~17kA
，电压
23~25V
；稳弧熔炼阶段电流
11.5~13.5kA
，电压
23.5~25V
；当自耗电极剩余
15~20
重量
%
时进入热封顶阶段，热封顶阶段电流
6~10kA
，电压
23~25V。2.
根据权利要求1所述的单真空
300M
钢的制备方法，其特征在于，所述
LF
冶炼还包括：在插入碳电极之前加入石灰进行造渣，使得终渣成分控制为，按质量比计，
CaO/SiO2＝
4.0
‑
8.0
，在插入碳电极之后在吹氩条件下立即进行升温，升温速率控制为
2~5℃/min
；
LF
冶炼的杂质元素成分满足以下条件时，在
1690
±
20℃
出钢温度下出钢：
S≤0.0015%
，
P≤0.005%
，
H≤0.0003%
，
N≤0.0060%
，
T.O≤0.0035%
，
Al≤0.01%。3.
根据权利要求1所述的单真空
300M
钢的制备方法，其特征在于，所述真空自耗重熔所得重熔锭的顶部和底部成分均符合
C≤0.03%
，
Mn≤0.15%
，
Si≤0.05%
，
Cr≤0.03%
，
Ni≤0.05%
，
Mo≤0.03%
，
V≤0.005%
；夹杂物评级满足
B
类夹杂物小于
0.5
级
。4.
根据权利要求1所述的单真空
300M
钢的制备方法，其特征在于，所述电炉熔炼步骤中，电炉熔炼的出钢条件...

【专利技术属性】
技术研发人员：王春旭，耿如明，韩顺，厉勇，刘雨，雷斯敏，
申请(专利权)人：钢铁研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：