一种630MPa级含氮高强钢的冶炼方法技术

本发明专利技术公开了一种630MPa级含氮高强钢的冶炼方法，所述方法包括电炉初炼、LF精炼、VD真空处理、连铸、连铸坯缓冷工序。本发明专利技术化学成分设计为高V高N，LF精炼期间全程吹氮气、氮气流量控制在250～300L/min，VD真空处理阶段补加VN合金使N元素至0.012～0.020%、V元素至0.10～0.15%，获得钢质纯净、非金属夹杂物级别较低，A、B、C、D类夹杂物评级均≤1.0级的优质连铸坯，厚度规格分别为200mm和250mm。本发明专利技术采用电炉冶炼、LF精炼、VD真空处理、连铸、连铸坯冷却工艺冶炼高V高N钢，简化了生产工序，降低了生产成本，冶炼出强度和低温韧性配合良好的高强钢，满足市场需要。

A Smelting Method of 630MPa Nitrogen-containing High Strength Steel

The invention discloses a smelting method of 630 MPa grade nitrogen-containing high strength steel, which includes the process of electric furnace primary smelting, LF refining, VD vacuum treatment, continuous casting and slow cooling of continuous casting billet. The chemical composition of the invention is designed to be high V and high N, and the flow rate of nitrogen and nitrogen gas is controlled at 250-300L/min during LF refining. The addition of VN alloy in VD vacuum treatment stage makes the N element to 0.012-0.020% and V element to 0.10-0.15%. The high quality continuous casting billet with pure steel and low grade of non-metallic inclusions can be obtained. The grade of A, B, C and D inclusions is less than 1.0, and the thickness specifications are 200 mm and 25 mm, respectively. 0mm. The invention adopts electric furnace smelting, LF refining, VD vacuum treatment, continuous casting and slab cooling process to smelt high V and high N steel, simplifies production process, reduces production cost, smelts high strength steel with good combination of strength and low temperature toughness, and meets market demand.

【技术实现步骤摘要】
一种630MPa级含氮高强钢的冶炼方法
本专利技术属于冶金
，具体涉及一种630MPa级含氮高强钢的冶炼方法。
技术介绍
随着冶金技术的发展，钢板材料的强度水平快速提高，同时需要配合良好的低温韧性，抗拉强度为630MPa以上、-40℃低温韧性的高强钢得到了开发和应用。这类钢板常作为移动罐车、移动式化工产品的运输和储存设备，高强度可以减少材料用量、减轻移动设备的自重、提高安全系数，良好的低温韧性可以保证设备的安全及用于环境温度更低的区域。高V高N型的成分设计可以较好地满足以上技术要求，适应国民经济发展的需要。高V高N钢的冶炼技术难度大，尤其是N元素的加入方法、时机以及VN在钢中的形态，都对钢的性能有较大的影响。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种630MPa级含氮高强钢的冶炼方法。该专利技术初炼采用电炉冶炼，在初炼阶段通过电弧电离、钢水吸气可以提高钢中的原始氮含量，LF精炼阶段全程吹氮气代替吹氩气，氮气流量控制在250～300L/min，大量氮气溶解于钢水中，可以继续提高钢水中的氮含量，真空后补充VN合金，调整氮含量至目标水平，从而实现高V高N钢的冶炼。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种630MPa级含氮高强钢的冶炼方法，所述冶炼方法包括电炉初炼、LF精炼、VD真空处理、连铸、连铸坯缓冷工序；所述LF精炼工序，LF精炼期间全程吹氮气，氮气流量控制在250～300L/min，以补充钢液脱气造成的氮含量减少，并继续提高钢液中的氮含量，精炼末期采用定氮仪测量氮含量，精炼末期氮含量控制在0.016～0.020%；所述VD真空处理工序，会继续脱除一部分氮，加入VN合金调整钢中N元素至0.012～0.020%、V元素至0.10～0.15%。本专利技术所述电炉初炼工序，采用电炉初炼，通过冶炼期间空气电离生成氮离子进入钢中提高初炼钢的氮含量。本专利技术所述LF精炼工序，座包吹氮气，送电加热，加入8.5～10.0kg/t钢的石灰、1.5～2.5kg/t钢的莹石造渣，加入2.0～3.0kg/t钢的Al线脱氧，渣白后取样分析，调整合金成分进入内控，白渣精炼时间≥25min，总精炼时间≥55min。本专利技术所述VD真空处理工序，座包喂Al线0.8～1.1kg/t钢，开启蒸气泵抽真空，当真空度≤66Pa时，进入真空保持阶段，真空保持时间≥15min，破坏真空后，以定氮仪测量钢中氮含量，加入VN合金调整钢中N元素及V元素含量至目标成分，以50～100mL/min的流量吹氩气3～6min，测量钢水温度，吊包进行浇注工序，吊包过热度：35～50℃。本专利技术所述连铸工序，连铸浇注过热度15～30℃，拉速1.0～1.2m/min。本专利技术所述连铸坯缓冷工序，铸坯下线后堆垛缓冷≥24h。本专利技术所述冶炼方法生产的连铸坯化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.16～0.19%、Si：0.20～0.35%、Mn：1.50～1.60%、P≤0.012%、S≤0.008%、Ni：0.30～0.50%、Al：0.020～0.040%、V：0.10～0.15%、N：0.012～0.020%，Ceq：0.48～0.52%，其余为Fe和不可避免的杂质。本专利技术所述冶炼方法生产的连铸坯厚度规格分别为200mm和250mm；连铸坯的V含量为：0.10～0.15%，N含量为：0.012～0.020%。本专利技术所述冶炼方法生产的连铸坯非金属夹杂物级别较低，A、B、C、D类夹杂物评级均≤1.0级；所述连铸坯中心疏松≤1.5级、中心偏析≤1.5级。本专利技术设计思路:本专利技术采用电炉初炼，通过初炼期间电弧对空气的电离作用生成氮离子进入钢中，从而提高初炼钢中的氮含量，为后续冶炼提供较高的氮含量基础；LF精炼及VD真空处理工序，均系对氮气含量的脱除过程，钢液中氮气含量处于逐渐降低的趋势，本专利技术在LF精炼期间全程吹氮气，氮气流量控制在250～300L/min之间，以补充钢液精炼和真空过程脱气造成的氮含量减少，使钢液中的氮含量在精炼末期维持在目标氮含量的上限水平，精炼末期采用定氮仪测量氮含量，精炼末期氮含量控制在0.016～0.020%。在VD处理过程中必然会继续脱除一定量的氮，这样，在VD处理后少量补充加入VN合金，即可使N含量达到成分控制的目标值。本专利技术一种630MPa级含氮高强钢的冶炼方法产品标准参考EN10028-3：2017《承压扁平钢产品第3部分正火的可焊接细晶粒钢》；产品力学性能检测方法标准参考EN10028-1：2017《承压扁平钢产品第1部分通用要求》；产品非金属夹杂物级别评定标准参考GB/T10561-2005《钢中非金属夹杂物含量的测定》。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本专利技术采用电炉初炼、LF精炼、VD真空处理、连铸、连铸坯冷却工艺冶炼高V高N钢，简化了生产工序，降低了生产成本。2、本专利技术在LF精炼期间全程吹氮气，代替了大部的N合金用量，节约了合金成本。3、本专利技术通过电弧对空气的电离和LF精炼全程吹氮气，增加了钢中氮含量，减少了N含量依靠合金的加入，降低了合金成本，同时提供了一种新的氮元素添加方法。4、本专利技术生产的连铸坯，钢质纯净、非金属夹杂物级别较低，A、B、C、D类夹杂物评级均≤1.0级，为优质连铸坯。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详细的说明。实施例1本实施例630MPa级含氮高强钢连铸坯厚度规格为200mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C：0.16%、Si：0.25%、Mn：1.60%、P：0.009%、S：0.005%、Ni：0.30%、Al：0.040%、V：0.12%、N：0.012%，Ceq：0.48%，其余为Fe和不可避免的杂质。本实施例630MPa级含氮高强钢的冶炼方法包括电炉初炼、LF精炼、VD真空处理、连铸、连铸坯缓冷工序，具体工艺步骤如下所述：（1）电炉初炼工序：初炼采用电炉冶炼，通过冶炼期间空气电离生成氮离子进入钢中提高初炼钢的氮含量；（2）LF精炼工序：座包吹氮气，氮气流量控制250L/min，送电加热，加入石灰10.0kg/t钢、莹石2.0kg/t钢造渣，加入Al线2.0kg/t钢脱氧，渣白后取样分析，调整合金成分进入内控，白渣精炼时间30min，总精炼时间55min，精炼末期采用定氮仪测量氮含量，氮含量为0.017%；（3）VD真空处理工序：座包喂Al线0.80kg/t钢，开启蒸气泵抽真空，当真空度为66Pa时，进入真空保持阶段，真空保持时间15min，破坏真空后，以定氮仪测量钢中氮含量，加入VN合金调整钢中N元素至0.012%、V元素至0.12%，以50mL/min的流量吹氩气6min，测量钢水温度，吊包进行浇注工序，吊包过热度：35℃；（4）连铸工序：连铸浇注过热度18℃，拉速1.10m/min；（5）连铸坯缓冷工序：铸坯下线后堆垛缓冷24h。本实施例所得连铸坯的纯净度高：P：0.009%、S：0.005%；内部组织致密：中心疏松1.0级、中心偏析1.0级；非金属夹杂物评级：A类（硫化物类）0.5级、B类（氧化铝类）0.5级、C类（硅酸盐类）0.5级、D类（球状氧化物类）0级；评定为优质连铸坯。实施例2本实施例630MPa级含氮高强钢连铸坯厚度规格为250mm，其化学成分组成及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种630MPa级含氮高强钢的冶炼方法，其特征在于，所述冶炼方法包括电炉初炼、LF精炼、VD真空处理、连铸、连铸坯缓冷工序；所述LF精炼工序，LF精炼期间全程吹氮气，氮气流量控制在250～300L/min，精炼末期氮含量控制在0.016～0.020%；所述VD真空处理工序，加入VN合金调整钢中N元素至0.012～0.020%、V元素至0.10～0.15%。

【技术特征摘要】
1.一种630MPa级含氮高强钢的冶炼方法，其特征在于，所述冶炼方法包括电炉初炼、LF精炼、VD真空处理、连铸、连铸坯缓冷工序；所述LF精炼工序，LF精炼期间全程吹氮气，氮气流量控制在250～300L/min，精炼末期氮含量控制在0.016～0.020%；所述VD真空处理工序，加入VN合金调整钢中N元素至0.012～0.020%、V元素至0.10～0.15%。2.根据权利要求1所述的一种630MPa级含氮高强钢的冶炼方法，其特征在于，所述LF精炼工序，座包吹氮气，送电加热，加入8.5～10.0kg/t钢的石灰、1.5～2.5kg/t钢的莹石造渣，加入2.0～3.0kg/t钢的Al线脱氧，渣白后取样分析，调整合金成分进入内控，白渣精炼时间≥25min，总精炼时间≥55min。3.根据权利要求1所述的一种630MPa级含氮高强钢的冶炼方法，其特征在于，所述VD真空处理工序，座包喂Al线0.8～1.1kg/t钢，开启蒸气泵抽真空，当真空度≤66Pa时，进入真空保持阶段，真空保持时间≥15min，破坏真空后，以定氮仪测量钢中氮含量，加入VN合金调整钢中N元素及V元素含量至目标成分，以50～100mL/min的流量吹氩气3～6min，测量钢水温度，吊包进行浇注工序，吊包过热度：35～50℃。4.根据权利要求1所述的一种6...

【专利技术属性】
技术研发人员：李杰，张海军，林明新，龙杰，刘生，谢东，张萌，李媛媛，李肖，
申请(专利权)人：舞阳钢铁有限责任公司，
类型：发明
国别省市：河南,41