一种提高16MnHIC法兰用钢坯抗氢裂及耐硫化氢腐蚀能力的方法技术

本发明专利技术公开了提高16MnHIC法兰用钢坯抗氢裂及耐硫化氢腐蚀能力的方法，通过炉外精炼采用LF+真空脱气/RH工艺路线，并在RH精炼过程加入纯稀土Ce或者稀土Ce合金，进行REOMT化处理，通过稀土改性钢液中的夹杂物为稀土夹杂物，同时使钢液中产生细小的新生稀土夹杂物，并控制稀土夹杂物的弥散分布。同时生成的尺寸细小、弥散分布、夹杂物总量更低，成分可控的夹杂物粒子以改变钢的组织，钢的洁净度更高，同时利用稀土Ce吸附溶解H、固定N的特性，从而大幅度提高了16MnHIC法兰用钢的低温抗氢裂及耐H2S腐蚀的能力。

【技术实现步骤摘要】
一种提高16MnHIC法兰用钢坯抗氢裂及耐硫化氢腐蚀能力的方法
本专利技术涉及稀土氧化物冶炼
，尤其涉及一种提高16MnHIC法兰用钢坯抗氢裂及耐硫化氢腐蚀能力的方法。
技术介绍
16MnHIC法兰用钢一般用作大型工程，如桥梁、水闸、贮存罐、输电线路钢管、特殊吊具和低温输油管线及其接口等重要部件，所以要求其具有更高的强韧性，同时具有良好的低温抗氢裂及耐硫化氢腐蚀能力，普通方法通过提高合金添加量及降低钢水中的P、S、H等杂志元素含量提高钢水纯净度来达到低温抗氢裂及耐硫化氢腐蚀能力。为了改善16MnHIC法兰用钢的低温抗氢裂及耐硫化氢腐蚀能力，满足市场及客户的要求，我们根据学术界的“氧化物冶金”的概念，成功开发出稀土氧化物冶金技术，即RareEarthOxideMetallurgyTechnology(REOMT)技术，即通过利用稀土冶金技术使：1.稀土改性钢液中的非金属夹杂物为稀土夹杂物，同时使钢液中产生细小的新生稀土夹杂物，并控制稀土夹杂物的弥散分布。生成的尺寸细小、弥散分布、夹杂物总量更低，成分可控的夹杂物粒子以改变钢的组织，钢水洁净度更高；2.稀土能吸附、固定钢种的H、N，在800℃时，其溶解H的能力约为温度下氢下铁中的5700倍，从而消除或减弱H的有害作用，同时其有固定N的作用，通过固N可降低韧-脆转变温度，提高低温冲击韧性等作用；3.稀土有抑制P在晶界吸附的作用，同时能与低熔点杂质元素Pb、Sn、As、Bi结合成一系列高熔点化合物使之成渣后去除，减少富集与晶界的杂质元素，达到净化晶界作用，从而减轻由于杂质元素宏观偏析造成的危害。综上所述，利用REOMT技术生产的16MnHIC法兰用钢坯能够完全满足低温抗氢裂及耐H2S腐蚀的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种提高16MnHIC法兰用钢坯抗氢裂及耐硫化氢腐蚀能力的方法，即RareEarthOxideMetallurgyTechnology(REOMT)方法。该方法适用于16MnHIC法兰用钢坯的生产，具体可应用在工程机械、桥梁、水闸、贮存罐、输电线路钢管、特殊吊具和低温输油管线及其接口等的重要部件。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种提高16MnHIC法兰用钢坯抗氢裂及耐硫化氢腐蚀能力的方法，包括以下步骤：1)KR脱硫铁水预处理步骤：预处理后铁水中[S]≤0.004％、铁水温度≮1300℃、采用气动双重拔渣，保证铁水裸露面积≥95％；2)转炉冶炼步骤：预处理铁水量和洁净废钢比例为5：1～7：1，入炉铁水温度1300～1400℃，铁水中S含量≤0.04％，加入活性白灰、高硅白云石造渣保证炉渣碱度；顶底复合吹炼，转炉拉碳一次命中，保证吹炼终点的C-O平衡；出钢过程中出钢口不散流且出钢时间≮5分钟，出钢过程中进行渣洗操作，保证夹杂物充分聚集、上浮，提升钢水纯净度，钢水终点温度执行现行操作标准；3)LF精炼步骤：工位造白渣脱硫，成渣的速度快且保持时间≥15分钟，终渣成分控制为CaO/SiO2＝4.5：1～7.0：1；化渣时“亮圈”(钢液裸露区)直径不超过钢包直径的1/3；钢水的脱氧合金化要求在精炼必须完成后再进行Ca处理软吹≥5分钟，软吹时渣面应保持轻微波动的状态，出站时要求总[O]含量为≯20ppm，[S]含量为≯20ppm；4)RH精炼步骤：RH到站钢液温度1590～1620℃，要求抽气≯4分钟最小真空度即可达到266Pa以下且真空处理过程中真空度波动反弹≤100Pa，真空处理过程中调节环流氩气流量，保证钢水充分的循环，RH真空处理过程中加入稀土Ce合金，加稀土后环流5分钟后复压，并软吹5～6分钟，总真空处理时间>20min，破空后钢水中[H]≤1.2ppm、[O]≤20ppm、[N]≤40ppm；5)连铸步骤：拉速控制在1.0±0.1m/min，中包过热度为28-43℃，全程保护浇铸增氮量≤5ppm，大包下渣前30秒前关闭大包水口，防止钢包下渣，动态二冷配水、电磁搅拌及动态轻压的参数按电脑计算执行；6)加热保温步骤：红热的钢坯入保温坑，按照制定的加热保温制度，包括起始温度600-750℃，保温温度350-450℃，缓冷时间24h，加热保温时间≥48h。铸坯总加热保温时间≥72h。进一步的，步骤2)中转炉终点碳控制高于0.07％，炼钢终点温度1610～1650℃。3、根据权利要求1所述的提高16MnHIC法兰用钢坯抗氢裂及耐硫化氢腐蚀能力的方法，其特征在于：步骤2)中转炉出钢后加入Al脱氧，钢液Al含量0.030～0.060％。进一步的，步骤4)中的钢液中Ce含量为0.0010％～0.0040％。进一步的，步骤4)中钢液中钙含量＞0.0010％，使钢液精炼过程中生成与稀土复合的稀土钙铝酸盐。钢液中硫含量＜0.002％，使钢中生成与稀土复合的稀土硫化物。进一步的，步骤4)中加入稀土Ce合金前采用Al脱氧，控制加稀土Ce合金前钢液中的铝含量在0.030％～0.040％之间。进一步的，步骤6)保证16MnHIC法兰坯72h内温度不低于350℃。进一步的，16MnHIC法兰用钢化学组成按照质量百分比计为C0.15～0.18％，Si0.20～0.30％，Mn1.20～1.30％，P≤0.008％，S≤0.003％，Alt0.020～0.50％，Ca0.0010-0.0030％，其余为铁和不可避免的杂质元素，稀土Ce含量0.0010～0.0040％。进一步的，经过处理后钢板中含有Ce-Al-O、Ce-O-S和Ca-Ce-O-S稀土夹杂物中的一种或两种，夹杂物中Al、Ce、Ca、S和O的化学组成的质量百分比为2％＜Al＜40％，20％＜Ce＜70％，5％＜Ca＜15％，10％＜S＜40％，2％＜O＜20％，数量密度≤150个/mm2，且80％以上稀土夹杂物尺寸小于1微米。这些亚微米级夹杂物在真空处理过程中经氩气搅拌过程中容易弥散分布，同时此类夹杂物熔点高、热稳定性好，经浇铸凝固时稀土夹杂物可以钉扎原奥氏体晶界，抑制奥氏体晶粒长大，从而提高了法兰钢的低温冲击韧性及耐腐蚀性。与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果：针对16MnHIC法兰钢低温抗氢裂及耐H2S腐蚀的能力特殊要求，本专利技术采用REOMT技术，通过稀土改性钢液中的夹杂物为稀土夹杂物，同时使钢液中产生细小的新生稀土夹杂物，并控制稀土夹杂物的弥散分布。同时生成的尺寸细小、弥散分布、夹杂物总量更低，成分可控的夹杂物粒子以改变钢的组织，钢的洁净度更高，同时利用稀土Ce吸附溶解H、固定N的特性，并经过保温促使有害气体逸出去除，另一方面稀土硫化物的行成，消耗了部分硫分子，从而大幅度提高了16MnHIC法兰用钢的低温抗氢裂及耐H2S腐蚀的能力。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步说明。一种运用REOMT氧化物冶金技术提高16MnHIC法兰用钢坯抗氢裂及耐硫化氢腐蚀能力的方法。其中，炉外精炼采用LF+真空脱气/RH工艺路线，并在RH本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高16MnHIC法兰用钢坯抗氢裂及耐硫化氢腐蚀能力的方法，其特征在于：包括以下步骤：/n1)KR脱硫铁水预处理步骤：预处理后铁水中[S]≤0.004％、铁水温度≮1300℃、采用气动双重拔渣，保证铁水裸露面积≥95％；/n2)转炉冶炼步骤：预处理铁水量和洁净废钢比例为5：1～7：1，入炉铁水温度1300～1400℃，铁水中S含量≤0.04％，加入活性白灰、高硅白云石造渣保证炉渣碱度；顶底复合吹炼，转炉拉碳一次命中，保证吹炼终点的C-O平衡；出钢过程中出钢口不散流且出钢时间≮5分钟，出钢过程中进行渣洗操作，保证夹杂物充分聚集、上浮，提升钢水纯净度，钢水终点温度执行现行操作标准；/n3)LF精炼步骤：工位造白渣脱硫，成渣的速度快且保持时间≥15分钟，终渣成分控制为CaO/SiO2＝4.5：1～7.0：1；化渣时“亮圈”直径不超过钢包直径的1/3；钢水的脱氧合金化要求在精炼必须完成后再进行Ca处理软吹≥5分钟，软吹时渣面应保持轻微波动的状态，出站时要求总[O]含量为≯20ppm，[S]含量为≯20ppm；/n4)RH精炼步骤：RH到站钢液温度1590～1620℃，要求抽气≯4分钟最小真空度即可达到266Pa以下且真空处理过程中真空度波动反弹≤100Pa，真空处理过程中调节环流氩气流量，保证钢水充分的循环，RH真空处理过程中加入稀土Ce合金，加稀土后环流5分钟后复压，并软吹5～6分钟，总真空处理时间>20min，破空后钢水中[H]≤1.2ppm、[O]≤20ppm、[N]≤40ppm；/n5)连铸步骤：拉速控制在1.0±0.1m/min，中包过热度为28-43℃，全程保护浇铸增氮量≤5ppm，大包下渣前30秒前关闭大包水口，防止钢包下渣，动态二冷配水、电磁搅拌及动态轻压的参数按电脑计算执行；/n6)加热保温步骤：红热的钢坯入保温坑，按照制定的加热保温制度，包括起始温度600-750℃，保温温度350-450℃，缓冷时间24h，加热保温时间≥48h。铸坯总加热保温时间≥72h。/n...

【技术特征摘要】
1.一种提高16MnHIC法兰用钢坯抗氢裂及耐硫化氢腐蚀能力的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)KR脱硫铁水预处理步骤：预处理后铁水中[S]≤0.004％、铁水温度≮1300℃、采用气动双重拔渣，保证铁水裸露面积≥95％；
2)转炉冶炼步骤：预处理铁水量和洁净废钢比例为5：1～7：1，入炉铁水温度1300～1400℃，铁水中S含量≤0.04％，加入活性白灰、高硅白云石造渣保证炉渣碱度；顶底复合吹炼，转炉拉碳一次命中，保证吹炼终点的C-O平衡；出钢过程中出钢口不散流且出钢时间≮5分钟，出钢过程中进行渣洗操作，保证夹杂物充分聚集、上浮，提升钢水纯净度，钢水终点温度执行现行操作标准；
3)LF精炼步骤：工位造白渣脱硫，成渣的速度快且保持时间≥15分钟，终渣成分控制为CaO/SiO2＝4.5：1～7.0：1；化渣时“亮圈”直径不超过钢包直径的1/3；钢水的脱氧合金化要求在精炼必须完成后再进行Ca处理软吹≥5分钟，软吹时渣面应保持轻微波动的状态，出站时要求总[O]含量为≯20ppm，[S]含量为≯20ppm；
4)RH精炼步骤：RH到站钢液温度1590～1620℃，要求抽气≯4分钟最小真空度即可达到266Pa以下且真空处理过程中真空度波动反弹≤100Pa，真空处理过程中调节环流氩气流量，保证钢水充分的循环，RH真空处理过程中加入稀土Ce合金，加稀土后环流5分钟后复压，并软吹5～6分钟，总真空处理时间>20min，破空后钢水中[H]≤1.2ppm、[O]≤20ppm、[N]≤40ppm；
5)连铸步骤：拉速控制在1.0±0.1m/min，中包过热度为28-43℃，全程保护浇铸增氮量≤5ppm，大包下渣前30秒前关闭大包水口，防止钢包下渣，动态二冷配水、电磁搅拌及动态轻压的参数按电脑计算执行；
6)加热保温步骤：红热的钢坯入保温坑，按照制定的加热保温制度，包括起始温度600-750℃，保温温度350-450℃，缓冷时间24h，加热保温时间≥48h。铸坯总加热保温时间≥72h。


2.根据权利要求1所述的提高16MnHIC法兰用钢坯抗氢裂及耐硫化氢腐蚀能力的方法，其特征在于：步骤2)中转炉终点碳控制高于0.07％，炼钢终点温度1610...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆斌，张帅，张秀青，张文博，乔继强，戴鑫，朱晓丽，柳婕，贾瑞杰，谷鑫，隋鑫，李志鹏，兴格乐图，
申请(专利权)人：包头钢铁集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：内蒙古;15