一种稀土耐热钢板材的制造方法技术

一种稀土耐热钢板材的制造方法，稀土耐热钢先采用中频感应炉和AOD炉冶炼自耗电极，然后经电渣重熔，制得合格的电渣板坯，最后经轧机将电渣板坯热轧成指定规格的板材，在冶炼时将自耗电极中稀土Ce含量控制在0.10%～0.15%，以五元电渣渣系进行电渣重熔，不仅在电极冶炼、电渣重熔过程中稀土含量稳定可控，而且电渣重熔板坯可以直接进轧机进行轧制成板材。与通规钢锭生产相比，不仅能够保证板材化学成分合格，而且由于电渣锭凝固质量的提高，产品各项性能也更加优异；此外，省去了轧制前必须先开坯的环节，缩短了生产工期，具有很好的经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种稀土耐热钢板材的制造方法
本专利技术涉及稀土耐热钢
，具体说的是一种稀土耐热钢板材的制造方法。
技术介绍
稀土元素在钢中具有净化钢液、夹杂物变性、细化晶粒、微合金化等多种有益作用，可以明显改善钢的抗氧化能力，高温强度和塑性、疲劳寿命、耐腐蚀性能及抗裂性等。但稀土元素极为活泼，其收得率与钢液脱氧程度、出钢温度、加入时机等诸多因素有关，因而，稀土含量很难精确控制。目前大部分稀土钢仅是给出稀土含量的上限范围，稀土作为微量添加剂加入钢中，用于改善使用性能。而本专利技术的稀土耐热钢253MA对稀土元素有明确范围要求（要求稀土Ce含量0.03%～0.08%），而高端253MA板材为取得更佳的组织和性能，需要经过电渣重熔，稀土元素会进一步烧损，使得其制造难度又大幅提高。专利《一种耐热钢及其制备方法》介绍了一种稀土含量0.05%～0.5%的稀土耐热钢，先将铁粉覆盖于稀土颗粒表面，隔绝空气，然后加入脱氧后钢液中，将稀土元素的收得率提高至99.3%，但该专利涉及到的稀土耐热钢稀土含量范围较宽，较易实现，也未给出收得率稳定控制的具体方法。专利《高性能耐腐蚀稀土超强双相不锈钢及其冶炼工艺》给出了一种稀土双相不锈钢（Re≤0.2%）的冶炼方法，在自耗电极冶炼时采用Re-Mg-Ca处理钢液，并在电渣重熔时采用ReO2：MgO：CaO：CaF2：Al2O3=10%:10%:10%:50%:20%五元渣系进行重熔，并在电渣重熔时不断向渣池均匀加入活性Re-Mg-Ca还原剂，控制稀土烧损，但是从实际冶炼效果看，脱氧效果不佳（[O]=30～50ppm），电渣后钢中稀土含量波动较大（Re=0.0096%～0.055%），因此仅适用于对稀土有上限要求的钢种，如果是对稀土有上下限范围的钢种就有很大风险。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种稀土耐热钢板材的制造方法，不仅在电极冶炼、电渣重熔过程中稀土含量稳定可控，而且电渣重熔板坯可以直接进轧机进行轧制成板材。与通规钢锭生产相比，不仅能够保证板材化学成分合格，而且由于电渣锭凝固质量的提高，产品各项性能也更加优异；此外，省去了轧制前必须先开坯的环节，缩短了生产工期，具有很好的经济效益。为了实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种稀土耐热钢板材的制造方法，稀土耐热钢先采用中频感应炉和AOD炉冶炼自耗电极，然后经电渣重熔，制得合格的电渣板坯，最后经轧机将电渣板坯热轧成指定规格的板材，所述的制造方法为：步骤一：采用中频感应炉+AOD炉冶炼自耗电极，在冶炼时将自耗电极中稀土Ce含量控制在0.10%～0.15%，按2.0～2.5Kg/t加入结晶硅预脱氧，然后加1.0～1.5Kg/t的Al线深脱氧，出钢前将钢中Si调整至1.6%～1.7%，[O]控制在30ppm以下，出钢温度控制在1580±10℃，出钢时钢包先加1Kg/tSiAlBaCa合金脱氧，SiAlBaCa合金按重量百分比的成分包括35%Si、10%Ca、10%Ba、12%Al、余量为Fe，然后按照60%～70%的收得率向钢流中加入稀土Ce-La合金，Ce-La合金按重量百分比的成分包括62%～68%Ce、32%～38%La，稀土Ce目标含量为0.12%；步骤二、以五元电渣渣系进行电渣重熔，将自耗电极熔化速度控制在即340～360Kg/h，全程吹氩进行气体保护，并根据自耗电极中的Al含量，通过自动加料机，按照0.05%~0.08%的总Al含量不断向渣池表面加入SiAlBaCa合金颗粒，对熔渣进行扩散脱氧，其中，五元电渣渣系按重量百分比包括40%~46%CaF2、12%CaO、12%Al2O3、10%MgO、20%~26%RExOy；步骤三、电渣重熔完毕得到电渣重熔板坯，对电渣重熔板坯二次喷雾冷却后，采用轧机热轧，热轧后再采用矫直机进行矫直，得到稀土耐热钢板材。本专利技术当自耗电极中Ce含量处于0.10%~0.12%时，渣系采用重量百分比分别为40%CaF2、12%CaO、12%Al2O3、10%MgO、26%RExOy，当自耗电极中Ce含量处于0.125%~0.135%时，渣系采用重量百分比分别为44%CaF2、12%CaO、12%Al2O3、10%MgO、22%RExOy，当自耗电极中Ce含量处于下限水平0.14%~0.15%时，渣系采用重量百分比分别为46%CaF2、12%CaO、12%Al2O3、10%MgO、20%RExOy。本专利技术在电渣重熔阶段，采用脱氧剂SiAlBaCa合金对熔渣进行扩散脱氧，电渣前期和中期按照15g/5~18g/5min速度加入，电渣补缩阶段按照10g/5min速度加入。本专利技术的有益效果是：稀土耐热钢253MA热轧板材表面质量良好，没有明显重皮、夹渣等缺陷。根据GB/T1979-2001《结构钢低倍组织缺陷评级图》标准，对实施例板坯内部质量进行检测，未发现疏松、偏析、白亮带、皮下气泡、残余缩孔、翻皮、白点、轴心晶间裂纹、内部气泡、非金属夹杂物及夹渣、异金属夹杂物等缺陷，钢锭内部质量良好。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：通过研究冶炼过程稀土烧损规律，首先采用合适的冶炼脱氧工艺，生产出符合内控成分要求的自耗电极坯；然后基于板坯电渣重熔技术，采用合适的五元电渣重熔渣系、熔速及脱氧制度等电渣重熔参数，有效控制电渣阶段稀土氧化烧损。成功生产出化学成分和内外部质量合格、截面尺寸250mm×1250mm、重量6吨的稀土耐热钢253MA电渣重熔板坯，该板坯可直接进轧机热轧成1250mm×35mm×L板材，省去普通圆锭需要的锻造开坯工序，降低生产成本约3000元/吨，而且缩短板材的生产周期，具有明显的经济效益。具体实施方式本专利技术涉及的稀土耐热钢253MA的成分范围为：C0.05%~0.10%，Si1.4%~2.0%，Mn≤0.8%，S≤0.03%，P≤0.045%，Cr20%～22%，Ni10%~12%，Ce0.03%～0.08%，N0.14%~0.20%。253MA钢锭采用“中频感应炉+AOD炉+电渣重熔”方式冶炼，先生产出化学成分、表面和内部质量合格的电渣板坯，然后直接进轧机热轧成指定规格的板材，具体如下。第一，电极冶炼阶段，主要是钢液充分脱氧，抑制稀土Ce的烧损，得到稳定收得率。为此，先借助于热力学计算方法，对稀土Ce烧损反应进行理论计算，得出稀土烧损达到平衡反应时钢中氧含量，也就是钢中理想脱氧条件要求。实际冶炼过程中，受不断变化的温度、成分、动力学条件等因素影响，并不能完全达到平衡，但是计算结果能给脱氧控制目标提供依据。稀土Ce收得率的控制是冶炼稀土耐热钢253MA的主要技术难点。首先，引入热力学计算方法对稀土Ce脱氧反应进行理论计算，求解稀土Ce脱氧反应平衡时钢中[O]，为控制稀土收得率提供参考，热力学计算思路如下：（1）设定253MA典型化学成分，并给出Ce、Al含量；表1为253MA典型成分（重量%）（2）查阅钢中元素相互作用系数，列出Ce、O活度系数计算式；表2为钢液中活度相互作用系数（T=1600℃）（3）将Ce、O活度系数代入稀土Ce脱氧反应热力学方程，求解热力学反应达到平衡时钢中[O]。稀土Ce在钢中氧化反应方程式如下：公式（1）公式（2）式中，f[Ce]表示Ce的活度系数，f[O]表示O的活本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种稀土耐热钢板材的制造方法，稀土耐热钢先采用中频感应炉和AOD炉冶炼自耗电极，然后经电渣重熔，制得合格的电渣板坯，最后经轧机将电渣板坯热轧成指定规格的板材，其特征在于，所述的制造方法为：步骤一：采用中频感应炉+AOD炉冶炼自耗电极，在冶炼时将自耗电极中稀土Ce含量控制在0.10%～0.15%，按2.0～2.5Kg/t加入结晶硅预脱氧，然后加1.0～1.5Kg/t的Al线深脱氧，出钢前将钢中Si调整至1.6%～1.7%，[O]控制在30ppm以下，出钢温度控制在1580±10℃，出钢时钢包先加1Kg/t SiAlBaCa合金脱氧，SiAlBaCa合金按重量百分比的成分包括35%Si、10%Ca、10%Ba、12%Al、余量为Fe，然后按照60%～70%的收得率向钢流中加入稀土Ce‑La合金，Ce‑La合金按重量百分比的成分包括62%～68%Ce，32%～38%La，稀土Ce目标含量为0.12%；步骤二：采用五元电渣渣系进行电渣重熔，将自耗电极熔化速度控制在即340～360Kg/h，全程吹氩进行气体保护，并根据自耗电极中的Al含量，通过自动加料机，按照0.05%~0.08%的总Al含量不断向渣池表面加入SiAlBaCa合金颗粒，对熔渣进行扩散脱氧，其中，五元电渣渣系按重量百分比包括40%～46%CaF2、12%CaO、12%Al2O3、10%MgO、20%～26%RExOy；步骤三：电渣重熔完毕得到电渣重熔板坯，对电渣重熔板坯二次喷雾冷却后，采用轧机热轧，热轧后再采用矫直机进行矫直，得到稀土耐热钢板材。...

【技术特征摘要】
1.一种稀土耐热钢板材的制造方法，稀土耐热钢先采用中频感应炉和AOD炉冶炼自耗电极，然后经电渣重熔，制得合格的电渣板坯，最后经轧机将电渣板坯热轧成指定规格的板材，其特征在于，所述的制造方法为：步骤一：采用中频感应炉+AOD炉冶炼自耗电极，在冶炼时将自耗电极中稀土Ce含量控制在0.10%～0.15%，按2.0～2.5Kg/t加入结晶硅预脱氧，然后加1.0～1.5Kg/t的Al线深脱氧，出钢前将钢中Si调整至1.6%～1.7%，[O]控制在30ppm以下，出钢温度控制在1580±10℃，出钢时钢包先加1Kg/tSiAlBaCa合金脱氧，SiAlBaCa合金按重量百分比的成分包括35%Si、10%Ca、10%Ba、12%Al、余量为Fe，然后按照60%～70%的收得率向钢流中加入稀土Ce-La合金，Ce-La合金按重量百分比的成分包括62%～68%Ce，32%～38%La，稀土Ce目标含量为0.12%；步骤二：采用五元电渣渣系进行电渣重熔，将自耗电极熔化速度控制在即340～360Kg/h，全程吹氩进行气体保护，并根据自耗电极中的Al含量，通过自动加料机，按照0.05%~0.08%的总Al含量不断向渣池表面加入SiAlBaCa合金颗粒，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈帅超，罗利阳，张春林，
申请(专利权)人：洛阳双瑞特种装备有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41