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CN116694858A - 一种控制钢中白点缺陷的方法 - Google Patents

一种控制钢中白点缺陷的方法 Download PDF

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Abstract

一种控制钢中白点缺陷的方法，属于冶金技术领域，其包括电炉炼钢、RH真空精炼、连铸、轧制及冷却工序。电炉炼钢工序根据喷吹的气体不同，燃氧枪分为烧嘴模式和喷嘴模式，根据喷吹的气体流量分为低、中、高三档；从第一批废钢送电开始，燃氧枪全部采用烧嘴模式，且每支燃氧枪均执行由低档到高档的燃烧顺序，4分钟内全部进入烧嘴高模式；送电10分钟后，全部转为喷嘴低模式；送电6分钟时，加入造渣料；送电12分钟时，加入石灰，送电15分钟时开启碳枪向炉内送碳，实现碳含量的准确控制。采用本发明方法，轧后冷却后钢种中的H元素低于0.82ppm，大大减少了钢种中的白点数量。

Description

一种控制钢中白点缺陷的方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，涉及一种控制钢中白点缺陷的方法。
背景技术
白点是由于钢中未逸散的氢原子在冷却速度过快等外因作用下容易从原子态转变成分子态，导致其体积急剧增大，其应力超过了钢的极限强度就形成开裂，即是白点，也称发裂。
（1）钢中含有氢时，使钢的塑性降低，当含氢量达到某数值时，塑性急剧下降，当应力足够时，即会形成微裂纹，产生白点，造成氢脆现象。尤其当钢内长时间存在应力的情况下，氢可以扩散到应力集中区（间隙溶解的氢原子有集中到承受张应力的晶格中去的倾向），并使其塑性下降到几乎等于零，在应力足够大时就产生脆性断裂。
（2）炼钢时钢液中吸收的氢；在钢液凝固时因溶解度减少而析出。
（3）钢坯在冷却过程中因相变而造成的组织应力在一定条件下可达到相当大的数值（树枝状偏析愈严重、冷却速度愈快、淬透性愈好的钢，组织应力就愈大）。因此，钢氢脆失去了塑性，在组织应力及氢析出所造成的内应力的共同作用下，使钢产生了微小裂纹这就形成了白点。
白点的外部特征为：在钢坯的纵向断口上呈圆形或椭圆形，表面光滑洁净的银白色斑点，白色斑点的平均直径为几毫米到几十毫米，破坏钢材的连续性，使钢材易于脆断；由于白点严重破坏了金属基体的连续性。
白点的形成温度区间为250℃～100℃之间，而氢扩散系数最大区间为650℃～300℃，故在300 ℃以下来不及扩散的氢就存在于钢中而引起应力，从而为形成自点创造了必要的条件。可见，氢是形成白点的主要因素，如能在轧后进行缓冷，可以避免白点的出现。因为白点主要是钢中氢和组织应力共同作用引起的，因此设法除氢和消除组织应力就可以避免白点的产生。白点常常是钢冷却至室温后几小时或几十小时，甚至更长的一段时间后才产生的。
近年来，针对铸坯的白点缺陷问题，专利CN102363855B提利用钢中第二相改善白点敏感性的的方法，通过选择添加合适的合金元素，再控制轧制工艺式钢中析出细小弥散的第二相颗粒，使形成白点的临界氢含量提高。专利CN111451425B主要控制锻造过程的预设温度和采用两次成材方法，降低白点缺陷。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种控制钢中白点缺陷的方法，可大幅度减少连铸坯的白点数量。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：
一种控制钢中白点缺陷的方法，包括电炉炼钢、RH真空精炼、连铸、轧制及冷却工序；
电炉炼钢工序：根据喷吹的气体不同，燃氧枪分为烧嘴模式和喷嘴模式，其中，烧嘴模式喷吹的气体为体积比1：10的天然气和氧气，根据喷吹的气体流量分为低、中、高三档，最大天然气流量为610Nm3/h；喷嘴模式喷吹的气体为纯氧气，根据喷吹的气体流量分为低、中、高三档，最大氧气流量为2500Nm3/h；控制熔化期的操作步骤为：
（1）从第一批废钢送电开始，燃氧枪全部采用烧嘴模式，且每支燃氧枪均执行由低档到高档的燃烧顺序；烧嘴低模式持续1～2分钟，烧嘴中模式持续1～3分钟，4分钟内确保燃氧枪全部进入烧嘴高模式；
（2）送电10分钟后，燃氧枪全部转为喷嘴低模式喷吹氧气；
（3）送电6分钟时，加入造渣料；
（4）送电12分钟时，加入石灰，送电15分钟时开启碳枪向炉内送碳，实现碳含量的准确控制；
（5）送电＜24000Kwh时开始预热废钢；
轧制及冷却工序：轧后采用坑冷或堆冷的方式冷却。
进一步的，所述电炉炼钢工序，送电6分钟时加入造渣料8～12kg/吨钢。
进一步的，所述电炉炼钢工序，送电12分钟时加入石灰8～12kg/吨钢。
进一步的，所述RH真空精炼工序，真空度≤67Pa，真空时间6～30min。
进一步的，所述连铸工序，采用大包长水口+吹Ar密封、中包整体水口浇铸的方式，大包长水口加密封圈与大包下水口连接，在大包长水口上有吹氩接头进行全程吹氩保护，氩气流量3～7m3/h。
进一步的，所述轧制及冷却工序，坑冷至≤200℃后出坑。
进一步的，在进电炉之前，对入炉原料进行烘烤，烘烤温度≥200℃。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明可以在减小各种应力（相变组织应力、变形残余应力及冷却温度应力等）的条件下，使铸坯处于氢扩散速度最快的温度区间，轧后钢种中的H元素低于0.82ppm，大大减少了钢种中的白点数量。
附图说明
图1为实施例2中40Mn2钢轧后的白点情况图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明控制钢中白点缺陷的方法包括电炉炼钢、RH真空精炼、连铸、轧制及冷却工序，各工序步骤如下所述：
（1）原材料选取和加工：在进入电炉之前，对原材料进行选取和加工，使用少锈优质的废钢，保证原材料合金干燥，利用热风炉对入炉原料进行烘烤，并确保烘烤温度≥200℃，有效减少合金料带入钢中的H量。
（2）电炉炼钢工序：根据喷吹的气体不同，燃氧枪分为烧嘴模式和喷嘴模式，其中，烧嘴模式喷吹的气体为体积比1：10的天然气和氧气，根据喷吹的气体流量分为低、中、高三档，最大天然气流量为610Nm3/h；喷嘴模式喷吹的气体为纯氧气，根据喷吹的气体流量分为低、中、高三档，最大氧气流量为2500Nm3/h；控制熔化期的操作步骤为：
①从第一批废钢送电开始，燃氧枪全部采用烧嘴模式，且每支燃氧枪均执行由低档到高档的燃烧顺序；烧嘴低模式持续1～2分钟，烧嘴中模式持续1～3分钟，4分钟内确保燃氧枪全部进入烧嘴高模式，使周围废钢达到预热的温度，尽可能先除去H元素；
②送电10分钟后，燃氧枪全部进入喷嘴低模式开始喷吹氧气，以完成钢液脱碳目的和搅拌任务，促进钢液的流动，加快H元素的去除；
③送电6分钟时，加入造渣料8～12kg/吨钢；
④送电12分钟时，加入石灰8～12kg/吨钢，送电15分钟时开启碳枪向炉内送碳，实现碳含量的准确控制；
⑤送电＜24000Kwh时开始预热废钢。
（3）RH真空精炼工序：真空度≤67Pa，真空时间6～30min；
根据钢种控制真空时间，轴承钢：20～30min；易切削非调质钢、齿轮钢：15～25min；合结钢、弹簧钢：10～20min；保氮钢、包晶钢：6～10min。
（4）连铸工序：采用大包长水口+吹Ar密封、中包整体水口浇铸的方式，大包长水口加密封圈与大包下水口连接，在大包长水口上有吹氩接头进行全程吹氩保护，连铸大包长水口长度1370mm，氩气流量3～7m3/h，可以使钢液中的氢含量减少15%～40%，有效解决了连铸过程的增H问题。
（5）轧制及冷却工序：轧后轧材决不允许轧后直接空冷到室温，轧后采用坑冷或堆冷的方式冷却，坑冷至≤200℃后出坑；冷却时间≥36h；
铸坯规格越大，冷却时间越长，更能有效降低铸坯表层温度梯度，使得相变应力不再增加，加快H元素的有效扩散，在缓冷到≤200℃出坑后，有退火要求的，要在三天内进行退火。当缓冷坑位不足时，要立即进退火炉退火。不同规格铸坯冷却方式及冷却时间如下表：
实施例1-7各工序的参数控制及见表1、2，各实施例冷却后钢种H元素含量见表2。
表1：各实施例电炉炼钢、RH真空精炼工序参数
表2：各实施例连铸、轧制及冷却工序参数及钢种H含量
由图1可知，按本发明生产的钢种40Mn2，低倍质量良好，无明显白点缺陷。

Claims (7)

1.一种控制钢中白点缺陷的方法，其特征在于，所述方法包括电炉炼钢、RH真空精炼、连铸、轧制及冷却工序；
电炉炼钢工序：根据喷吹的气体不同，燃氧枪分为烧嘴模式和喷嘴模式，其中，烧嘴模式喷吹的气体为体积比1：10的天然气和氧气，根据喷吹的气体流量分为低、中、高三档，最大天然气流量为610Nm3/h；喷嘴模式喷吹的气体为纯氧气，根据喷吹的气体流量分为低、中、高三档，最大氧气流量为2500Nm3/h；控制熔化期的操作步骤为：
（1）从第一批废钢送电开始，燃氧枪全部采用烧嘴模式，且每支燃氧枪均执行由低档到高档的燃烧顺序；烧嘴低模式持续1～2分钟，烧嘴中模式持续1～3分钟，4分钟内确保燃氧枪全部进入烧嘴高模式；
（2）送电10分钟后，燃氧枪全部转为喷嘴低模式喷吹氧气；
（3）送电6分钟时，加入造渣料；
（4）送电12分钟时，加入石灰，送电15分钟时开启碳枪向炉内送碳，实现碳含量的准确控制；
（5）送电＜24000Kwh时开始预热废钢；
轧制及冷却工序：轧后采用坑冷或堆冷的方式冷却。
2.根据权利要求1所述的控制钢中白点缺陷的方法，其特征在于，所述电炉炼钢工序，送电6分钟时加入造渣料8～12kg/吨钢。
3.根据权利要求2所述的控制钢中白点缺陷的方法，其特征在于，所述电炉炼钢工序，送电12分钟时加入石灰8～12kg/吨钢。
4.根据权利要求3所述的控制钢中白点缺陷的方法，其特征在于，所述RH真空精炼工序，真空度≤67Pa，真空时间6～30min。
5.根据权利要求4所述的控制钢中白点缺陷的方法，其特征在于，所述连铸工序，采用大包长水口+吹Ar密封、中包整体水口浇铸的方式，大包长水口加密封圈与大包下水口连接，在大包长水口上有吹氩接头进行全程吹氩保护，氩气流量3～7m3/h。
6.根据权利要求5所述的控制钢中白点缺陷的方法，其特征在于，所述轧制及冷却工序，坑冷至≤200℃后出坑。
7.根据权利要求6所述的控制钢中白点缺陷的方法，其特征在于，在进电炉之前，对入炉原料进行烘烤，烘烤温度≥200℃。
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