CN106191375B - 无缝钢管用含钛奥氏体不锈钢圆管坯连铸生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无缝钢管用含钛奥氏体不锈钢圆管坯连铸生产方法，具体步骤如下：AOD兑钢前根据电炉出钢成分加入5‑20kg/吨钢增碳剂，确保AOD初期碳含量不低于2.0%；AOD吹氧脱碳；还原脱硫：加入硅铁还原并加入石灰和萤石造渣脱硫，还原脱硫结束后在AOD炉内进行扒渣；深脱氧；出钢及钛合金化：深脱氧结束后出钢，出钢过程中随钢流加入钛铁；LF升温；钙处理：用喂丝机向钢液喂入硅钙线，纯钙喂入量为吨钢0.2kg‑0.8kg；软吹；圆坯连铸：软吹结束后，钢包移动到连铸工位进行浇注，利用圆坯结晶器生产出连铸圆管坯。本发明不但实现了多炉连浇、提高了成材率，而且省去了锻造工序，生产成本低，经济效益高。
Description
技术领域
本发明属于冶金行业的钢铁冶炼技术领域，尤其涉及一种无缝钢管用含钛奥氏体不锈钢圆管坯连铸生产方法。
背景技术
目前，大断面(Φ150以上）含钛不锈钢无缝钢管用圆管坯采用模铸钢锭锻造的方法来生产。用模铸钢锭锻造的方法生产无缝钢管用圆管坯成材率低，加工成本高。如果直接用连铸工艺生产出无缝钢管用连铸圆管坯，不但提高成材率，而且节省锻造成本，使含钛不锈钢无缝钢管生产成本极大的降低。
不锈钢中通常加入Ti作为稳定化元素，以防止晶间腐蚀的发生。Ti在奥氏体不锈钢中主要是作为稳定化元素以形成TiC，防止敏化态，一般产品标准都要求Ti/C>5。但是Ti与氮和氧有较强的亲和力，在冶炼和连铸过程中钢液中极易形成TiN和TiO2夹杂，导致连铸水口结瘤，如图1所示。连铸水口结瘤，钢水无法顺利流入结晶器内，导致连铸过程降低拉速，严重时水口完全堵死，只能中断浇铸回炉。目前，无缝钢管用含钛不锈钢圆管坯没有连铸直接生产圆坯的报道，都是模铸生产出钢锭再锻造成圆管坯。究其原因，因为圆坯断面小，过钢量少，含钛不锈钢产生的TiN和TiO2夹杂在连铸生产过程中更容易导致水口完全堵死造成连铸中断，,连浇炉数无法提高，连铸成本居高不下。
CN101121987A公开了一种含钛奥氏体不锈钢冶炼方法，该方法中，为了防止TiN和TiO2夹杂，降低钢水中的钛含量，加入部分Nb，使得(0.5Nb+Ti)>6C，实现Ti-Nb双稳定化。用该方法Ti-Nb双稳定化虽然能够避免晶间腐蚀，但是产品中的Ti含量达不到产品标准，属于新钢种，生产标准钢种的时候并不适用。
CN 102465229 A公开了一种含钛不锈钢钛铁合金化方法，该方法中在AOD钢渣混出到钢包后，先把氧化性炉渣拔出后再从新造渣并进行铝强脱氧。脱氧结束后钙处理并用钛铁进行钛合金化。用该方法得有专门钢包扒渣设备，对于没有专门的扒渣工位的工厂并不适用。
发明内容
本发明为了解决上述现有技术中存在的缺陷和不足，提供了一种工艺难度较小，容易掌握，产品质量稳定的无缝钢管用含钛奥氏体不锈钢圆管坯生产方法。
含钛奥氏体不锈钢圆管坯连铸生产的主要的困难是TiN和TiO2夹杂在连铸侵入式水口内壁结瘤导致连铸中断。本发明的思路是：
(1)控制AOD兑入钢水中C含量来确保脱碳过程中产生足够的CO气体带走钢水中的N来降低N含量，降低TiN；
(2)控制AOD终点碳含量较低水平，满足Ti/C>5的前提下尽量把Ti控制在较低水平；
(3)加钛前用比钛更强的脱氧元素铝来强脱氧，防止TiO2夹杂物生成，并用该处理来改性因铝脱氧带来的氧化铝夹杂。通过以上措施1、2，可以避免TiN夹杂堵水口，通过以上措施3，可以避免氧化物夹杂堵水口，使得含钛不锈钢连铸能够顺利完成。
本发明的具体技术方案如下：一种无缝钢管用含钛奥氏体不锈钢圆管坯连铸生产方法，其工艺路线为电炉化粗钢水→AOD 炉精炼→LF钢包精炼→圆坯连铸，具体步骤如下：
1）AOD兑钢前根据电炉出钢成分加入5-20kg/吨钢增碳剂，确保AOD初期碳含量不低于2.0%，同时保证兑入AOD 炉的粗钢水温度大于1470℃ ；
2）AOD吹氧脱碳；
3）还原脱硫：加入硅铁还原并加入石灰和萤石造渣脱硫，还原脱硫结束后在AOD炉内进行扒渣；
4）深脱氧；
5）出钢及钛合金化：深脱氧结束后出钢，出钢过程中随钢流加入钛铁；
6）LF升温；
7）钙处理：用喂丝机向钢液喂入硅钙线，纯钙喂入量为吨钢0.2kg-0.8kg；
8）软吹；
9）圆坯连铸：软吹结束后，钢包移动到连铸工位进行浇注，利用圆坯结晶器生产出连铸圆管坯。
优选地，所述步骤2）中，把终点碳控制在%C≤0.025%；所述步骤4）中，AOD内吨钢加入1-5kg铝锭进行深脱氧并吨钢加入20-30 kg预熔型精炼渣进行精炼。
优选地，所述步骤3）中，AOD炉内扒渣要彻底，残留渣量少于吨钢20kg。
优选地，所述步骤4）中，加入铝锭后钢水中铝含量控制在0.01%-0.03%之间。
优选地，所述步骤5）中，根据钢水中碳含量决定加入钛含量，钛加入量按照以下公式计算：
钛加入量=钢水量*5.5*(钢水中碳含量+后续增碳量)/钛收得率/钛品位；
其中:钛收得率根据钢水温度，钢中铝含量，残余渣量因素定为60%-80%；
后续增碳量根据钢包状态，LF处理时间和升温时间因素定为0.005%-0.010%；
优选地，所述步骤6）中，钢水通过电弧加热，温度升到1580℃-1600℃。
优选地，所述步骤8）中，钙处理结束后，钢包底部通过透气砖进行吹氩进行软搅拌，氩气流量控制在吨钢15L/min-20L/min之间，处理时间为8-15min。
优选地，所述步骤9）中，连铸过程中钢水过热度控制在35-45℃并且全程实施保护浇注。
优选地，该连铸生产方法采用镁碳砖作为钢包耐火材料。
本发明是通过连铸工艺直接生产出含钛不锈钢圆管坯，与传统的模铸+锻造工艺生产含钛不锈钢无缝钢管用圆管坯相比，成材率高、生产成本低。
本发明的无缝钢管用含钛奥氏体不锈钢圆管坯生产方法不但实现了多炉连浇、提高了成材率，而且省去了锻造工序，产品质量与传统工艺生产出来的产品相当，取得可观的经济效益。
本发明和传统工艺技术经济指标对照表
附图说明
图1为结瘤水口断面示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明，但并不是对本发明保护范围的限制。
实施例1
本实施例冶炼的钢种是06Cr18Ni11Ti，AOD及LF精炼炉的容量为30吨，使用的钢包为镁碳砖钢包。
国标中06Cr18Ni11Ti成分的质量百分配比为：C ≤ 0.08 ； Si ≤ 1.00 ； Mn ≤2.00 ； Cr 17.00-19.00 ；Ni 9.00-12.00 ； Ti ≥ 5*C ； P ≤ 0.045 ； S ≤ 0.030； N≤ 0.10；
本发明将该钢种的成分的质量百分配比控制到：
C ≤ 0.03 ； Si 0.30-0.75 ； Mn 0.80-1.50 ； Cr 17.00-18.00 ；
Ni 9.00-9.30 ； Ti 5*C-0.25 ； P ≤ 0.045 ； S ≤ 0.005； N ≤ 0.030。
其余为Fe 和不可避免的杂质。
实施例2
本实施例冶炼的钢种是0Cr18Ni9Ti，AOD及LF精炼炉的容量为30吨，使用的钢包为镁碳砖钢包。
国标中0Cr18Ni9Ti成分的质量百分配比为：C ≤ 0.08 ； Si ≤ 1.00 ； Mn ≤2.00 ； Cr 17.00-19.00 ；Ni 8.00-11.00 ； Ti ≥ 5*C ； P ≤ 0.040 ； S ≤ 0.030； N≤ 0.10；
本发明将该钢种的成分的质量百分配比控制到：
C ≤ 0.03 ； Si 0.30-0.75 ； Mn 0.80-1.50 ； Cr 17.00-18.00 ；
Ni 8.00-8.30 ； Ti 5*C-0.25 ； P ≤ 0.040 ； S ≤ 0.005； N ≤ 0.030。
其余为Fe 和不可避免的杂质。
实施例1和2的含钛奥氏体不锈钢无缝钢管用圆管坯连铸生产方法的具体步骤如下：
1）AOD兑钢前往AOD炉内加入吨钢10kg增碳剂，AOD初期碳含量为2.6%，兑入AOD 炉的钢水温度为1510℃ ；
2）AOD吹氧脱碳：通过AOD风口和顶枪往AOD炉内吹入氧气和惰性气体的混合气体进行脱碳，根据AOD炉内的碳含量的降低不断调整氧气和多情气体的比例，AOD终点C含量为0.018%；
3）还原脱硫：加入硅铁还原并加入石灰和萤石造渣脱硫，还原脱硫结束后在AOD炉内进行扒渣，还原结束后钢水中的硅含量为0.32%；
4）深脱氧：AOD内吨钢加入2kg铝锭进行深脱氧并加入吨钢30kg预熔型精炼渣进行精炼，加入铝锭后钢水中铝含量为0.023%；
5）出钢及钛合金化：深脱氧结束后出钢，出钢过程中随钢流加入110kg钛铁，钛铁加入量按以下公式计算，
钛加入量=钢水量*5.5*(钢水中碳含量+后续增碳量)/钛收得率/钛品位；
其中，钛收得率根据钢水温度，钢中铝含量，残余渣量等因素定为60%~80%
后续增碳量根据钢包状态，LF处理时间和升温时间等因素定为0.005%~0.010%；
6）LF升温：钢水进LF处理站后通电升温，升温期间氩气流量控制50L/min，温度升到1560℃；
7）钙处理：用喂丝机向钢液喂入80m硅钙线；
8）软吹：钙处理结束后，钢包底部通过透气砖进行吹氩进行软搅拌，氩气流量控制在吨钢12L/min，处理时间为10min，处理结束后钢水温度为1540℃；
9）圆坯连铸：软吹结束后，钢包移动到连铸工位进行浇注，利用Φ200圆坯连铸机生产出连铸圆管坯。浇注过程中全程使用无氧化保护浇注，上水口插入中间包钢水中，长水口和钢包下水口连接处用氩气进行保护，中间包液面利用覆盖剂进行覆盖。
实施例1的钢水最终成分为
C 0.026% ； Si 0.56% ； Mn 1.28% ； Cr 17.25% ； Ni 9.06% ； Ti 0.158% ； P0.038% ； S 0.0032%； N 0.016%。
实施例2的钢水最终成分为：
C 0.028% ； Si 0.53% ； Mn 1.18% ； Cr 17.20% ； Ni 9.05% ； Ti 0.165% ； P0.036% ； S 0.0045%； N 0.018%。
对比例1和2
对比例1选用06Cr18Ni11Ti和现有工艺的不锈钢的制备方法生产含钛不锈钢圆管坯，圆管坯直径为Φ200，采用模铸钢锭+锻造的工艺。
对比例2选用0Cr18Ni9Ti和现有工艺的不锈钢的制备方法生产含钛不锈钢圆管坯，圆管坯直径为Φ200，采用模铸钢锭+锻造的工艺。
本领域技术人员能够得知现有工艺的不锈钢的制备方法生产的具体步骤，因此不再敖述。
对比例1钢水最终成分为
C 0.045% ； Si 0.56% ； Mn 1.28% ； Cr 17.25% ； Ni 9.06% ； Ti 0.365% ； P0.038% ； S 0.0032%； N 0.016%，
对比例2钢水最终成分为
C 0.038% ； Si 0.53% ； Mn 1.18% ； Cr 17.20% ； Ni 9.05% ； Ti 0.328% ； P0.036% ； S 0.0045%； N 0.018%，
实施例1及2与对比例1及2的技术经济指标对比如下表：
| 编号 | 浇注方式 | 成材率 | 炼钢成本 | 锻造成本 | %C | %Ti |
| 实施例1 | 连铸 | 97.6% | 1200元/吨 | 无 | 0.026% | 0.158% |
| 实施例2 | 连铸 | 97.8% | 1200元/吨 | 无 | 0.028% | 0.165% |
| 对比例1 | 模铸 | 86.2% | 1600元/吨 | 2000元/吨 | 0.045% | 0.365% |
| 对比例2 | 模铸 | 85.8% | 1600元/吨 | 2000元/吨 | 0.038% | 0328% |
综上所述，本发明提供的含钛不锈钢无缝钢管用圆管坯连铸生产方法，能够直接用连铸工艺生产出含钛不锈钢圆管坯，提高了成材率，而且省去了锻造工序，产品质量与传统工艺生产出来的产品相当，取得可观的经济效益。
Claims (9)
1.一种无缝钢管用含钛奥氏体不锈钢圆管坯连铸生产方法，其特征在于：其工艺路线为电炉化粗钢水→AOD 炉精炼→LF钢包精炼→圆坯连铸，具体步骤如下：
1）AOD兑钢前根据电炉出钢成分加入5-20kg/吨钢增碳剂，确保AOD初期碳含量不低于2.0%，同时保证兑入AOD 炉的粗钢水温度大于1470℃ ；
2）AOD吹氧脱碳；
3）还原脱硫：加入硅铁还原并加入石灰和萤石造渣脱硫，还原脱硫结束后在AOD炉内进行扒渣；
4）深脱氧；
5）出钢及钛合金化：深脱氧结束后出钢，出钢过程中随钢流加入钛铁；
6）LF升温；
7）钙处理：用喂丝机向钢液喂入硅钙线，纯钙喂入量为吨钢0.2kg-0.8kg；
8）软吹；
9）圆坯连铸：软吹结束后，钢包移动到连铸工位进行浇注，利用圆坯结晶器生产出连铸圆管坯。
2.根据权利要求1所述的一种无缝钢管用含钛奥氏体不锈钢圆管坯连铸生产方法，其特征在于：所述步骤2）中，把终点碳控制在%C≤0.025%；所述步骤4）中，AOD内吨钢加入1-5kg铝锭进行深脱氧并吨钢加入20-30 kg预熔型精炼渣进行精炼。
3.根据权利要求1所述的一种无缝钢管用含钛奥氏体不锈钢圆管坯连铸生产方法，其特征在于：所述步骤3）中，AOD炉内扒渣要彻底，残留渣量少于吨钢20kg。
4.根据权利要求1所述的一种无缝钢管用含钛奥氏体不锈钢圆管坯连铸生产方法，其特征在于：所述步骤4）中，加入铝锭后钢水中铝含量控制在0.01%-0.03%之间。
5.根据权利要求1所述的一种无缝钢管用含钛奥氏体不锈钢圆管坯连铸生产方法，其特征在于：所述步骤5）中，根据钢水中碳含量决定加入钛含量，钛加入量按照以下公式计算：
钛加入量=钢水量*5.5*(钢水中碳含量+后续增碳量)/钛收得率/钛品位；
其中:钛收得率根据钢水温度，钢中铝含量，残余渣量因素定为60%-80%；
后续增碳量根据钢包状态，LF处理时间和升温时间因素定为0.005%-0.010%。
6.根据权利要求1所述的一种无缝钢管用含钛奥氏体不锈钢圆管坯连铸生产方法，其特征在于：所述步骤6）中，钢水通过电弧加热，温度升到1580℃-1600℃。
7.根据权利要求1所述的一种无缝钢管用含钛奥氏体不锈钢圆管坯连铸生产方法，其特征在于：所述步骤8）中，钙处理结束后，钢包底部通过透气砖进行吹氩进行软搅拌，氩气流量控制在吨钢15L/min-20L/min之间，处理时间为8-15min。
8.根据权利要求1所述的一种无缝钢管用含钛奥氏体不锈钢圆管坯连铸生产方法，其特征在于：所述步骤9）中，连铸过程中钢水过热度控制在35-45℃并且全程实施保护浇注。
9.根据权利要求1所述的一种无缝钢管用含钛奥氏体不锈钢圆管坯连铸生产方法，其特征在于：该连铸生产方法采用镁碳砖作为钢包耐火材料。
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Denomination of invention: Continuous casting production method of titanium containing austenitic stainless steel round billets for seamless steel pipes Granted publication date: 20180424 Pledgee: China Construction Bank Qingtian Sub branch Pledgor: ZHEJIANG TSINGSHAN IRON & STEEL Co.,Ltd. Registration number: Y2024980014337 |