一種可有效控制37Mn圓管坯鋼鑄坯質量的生產方法
【技術領域】
[0001 ]本發明屬于冶金領域，具體涉及一種可有效控制37Mn圓管坯鋼鑄坯質量的生產方法。
【背景技術】
[0002]37Mn圓管坯鋼主要用于生產高壓氣瓶使用，其化學組分按重量百分比為:C0.35%?0.39%、Si 0.17%?0.28%、Μη 1.55%?1.70%、P < 0.020%、S < 0.010%、Cr <0.20% ^Cu <0.15% ^Mo <0.08% ^Ni <0.20%^Alt 0.020% ?0.040%，余量為 Fe。所生產的高壓氣瓶是一種可重復充裝的移動式鋼瓶，用于盛裝永久性氣體或高壓液化氣體，廣泛用于工礦企業和建筑、交通、海洋、航空、醫療和軍事等行業。由于氣瓶所充裝的介質種類很多，且具有易燃、易爆、劇毒或腐蝕等特性，加之氣瓶重復充裝和流動性大，一旦發生爆炸或泄漏，往往并發火災或中毒，引起災難性事故發生，造成人員傷亡及不可估量的財產損失。
[0003]隨著社會經濟的發展，氣瓶盛裝氣體的多樣性、高效性、持久性不斷對氣瓶質量提出更為嚴苛的要求，而作為氣瓶產品生產原材料的氣瓶鋼鑄坯，其表面質量，內部質量等從不同方面影響著氣瓶的加工以及氣瓶產品本身的質量級別。具體的鑄坯內部質量對管子乳制過程及乳制成品質量產生較大影響。不少研究分析指出，圓管坯等軸晶率對穿管成材率及成品質量有重要影響;再者，鑄坯裂紋缺陷在穿管乳制過程中無法有效焊合而形成折疊等缺陷，影響成品內外表面質量及使用性能。因此，有效控制鑄坯裂紋缺陷、提高鑄坯等軸晶率，綜合提高圓管坯的質量水平對于后續加工及用戶使用顯的極為重要。
[0004]對于37Μη圓管坯來說，鋼種成分中的中碳及錳的含量本身決定了連鑄生產過程鑄坯裂紋敏感性較強。主要是由于鋼種本身高溫強度高、韌塑性相對較差，而且導熱系數低，線性膨脹系數大，冷卻凝固過程中產生較大內應力，連鑄拉矯過程中容易產生表面裂紋缺陷;再者，由于鑄坯斷面相對較大且為圓管坯，其比表面積更小鑄坯傳熱效率更低，凝固冷卻緩慢，坯殼形成以后，傳熱效率下降將導致鑄坯橫截面徑向溫度梯度變大，傳熱方向性凸顯，進一步導致柱狀晶發達，等軸晶率較低的趨勢。因此，連鑄過程要兼顧裂紋控制及鑄坯凝固組織優化，實現難度較大。連鑄生產過程中優化鑄坯凝固組織，弱化凝固傳熱方向性，并進一步控制鑄坯裂紋的產生是綜合控制37Μη圓管坯鋼質量的關鍵。作為冶金工作研究，提高37Μη圓管坯鋼綜合質量是研究的重點，尤其如提高37Μη圓管坯鋼鑄坯的等軸晶率、控制鑄坯裂紋。
[0005]例如，公開號為CN 101412082Α的發明專利申請公開了一種防止中碳高錳鋼裂紋的生產方法。該發明所解決的技術問題為防止連鑄工藝生產的中碳高錳鋼方坯產生裂紋的技術問題。中碳高錳鋼方坯的制備方法包括如下流程:轉爐冶煉一 LF+RH精煉一方坯連鑄，其特征在于:在連鑄時，控制連鑄拉速為0.3?0.7m/min，冷卻強度為0.37?0.53L/kg。同時在RH精煉工位控制鋼中Al含量為0.010 %?0.050 %后，加入鈦鐵合金控制鋼中Ti含量0.015%?0.045%。通過上述改進，可消除裂紋敏感性強的中碳高錳鋼大方坯的裂紋。但是，對于生產較大規格的37Mn圓管坯，如何實現鑄坯質量控制的具體方法并未涉及。
[0006]又例如，公開號為CN 101508011A的發明專利申請公開了一種防止中碳錳鋼鑄坯表面縱裂的生產方法，所要解決的技術問題為提供了一種防止中碳錳鋼鑄坯表面縱裂紋的生產方法。該生產方法包括如下步驟:A.按照常規方法轉爐冶煉，冶煉后合金化，控制其碳含量為0.25 % -0.40 %、錳含量為1.25 % -1.75 % ; B.合金化后在鋼液中加入鋁進行終脫氧；C.鋼液連鑄，即得中碳錳鋼。其特征在于:在步驟B終脫氧后加入鈦鐵合金，控制其鈦含量為0.005%-0.0145%；加入鈦鐵合金再進行鋼液連鑄。通過該改進實現了避免中碳錳鋼連鑄坯產生表面縱裂紋缺陷的目的。但是，對于生產較大規格的37Mn圓管坯，如何實現鑄坯質量控制的具體方法仍未涉及。
【發明內容】
[0007]本發明提供了一種可有效控制37Mn圓管坯鋼鑄坯質量的生產方法，旨在解決現有生產方法生產大斷面尺寸的37Mn圓管坯鋼鑄坯的等軸晶率普遍較低的問題。
[0008]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:一種可有效控制37Mn圓管坯鋼鑄坯質量的生產方法，包括依次進行的轉爐冶煉、LF爐精煉、RH真空處理和連鑄步驟；
[0009]轉爐冶煉步驟中，轉爐終點的碳含量范圍控制在0.05%?0.15%，終點溫度控制在1670°C以上，紅包出鋼，鋼包渣層厚度控制在80mm以下；小平臺按每噸鋼喂加1.45?2.0m的喂入量喂加鋁線，并進行脫氧處理;小平臺目標成分按:C 0.30%?0.35%、Si 0.18%?0.25%、Mn1.20%?1.40%、P < 0.015%進行控制，脫氧合金化結束后進行不少于6min的軟吹攪拌；
[0010]LF爐精煉步驟中，出站前進行成分微調，精煉末期加入鈦合金料，加入量按鋼液重量的0.020 %?0.035 %進行配加，之后進行200?500m的喂入量喂加硅鈣線進行鈣處理;其中，中包第一爐次按上限喂加，喂線后進行不少于6min的軟吹攪拌，LF出站目標溫度控制在1585 ?1615°C;
[0011]RH真空處理步驟中，LF爐精煉步驟出站的鋼水到站后，軟吹氬氣進行均勻化處理，吹入氬氣的流量控制在1200?1400NL/min ；處理時，真空度要求不大于3mbar，處理時間要求不少于13min;成分微調合金化處理后均勻化時間不少于5min，真空出站目標Alt控制在0.035%?0.045%，出站溫度控制在1550?1575°(:;
[0012]連鑄步驟中，結晶器電磁攪拌參數為攪拌電流300?400A，頻率2?4Hz;凝固末端電磁攪拌參數為攪拌電流100?250A，頻率4.0?7.0Hz;過熱度控制在20?35°C;拉速控制在0.75?0.90111/111丨11;結晶器冷卻控制在2400?250017111丨11;二冷比水量控制在0.21?0.30L/kg 鋼；
[0013]其中，上述各化學成分的含量以重量百分比計。
[0014]進一步的是，轉爐冶煉步驟中，采用氬氣進行軟吹攪拌，吹入氬氣的強度以避免鋼液裸露為準。
[0015]進一步的是，連鑄步驟采用四機四流鑄機Φ350mm斷面連鑄。
[0016]本發明的有益效果是:本發明方法通過“結晶器電磁攪拌+凝固末端電磁攪拌”組合式電磁攪拌對鑄坯凝固傳熱優化，結晶器電磁攪拌通過磁場產生電磁力矩，改變結晶器內部鋼液流場、溫度場分布情況，促進結晶器內鋼液成分、溫度均勻化，減弱凝固傳熱方向性，促進坯殼均勻生長;凝固末端電磁攪拌通過強制驅動糊狀區鋼液的流動，對柱狀晶組織沖刷恪斷，提尚等軸晶形核率，抑制柱狀晶生長，提尚鑄還等軸晶率，最終實現鑄還中心致密度的提高，提高鑄坯內部質量。采用本發明法生產的大規格尺寸的37Mn圓管坯鋼鑄坯，質量得到了有效控制，鑄坯凝固組織得到有效改善，疏松評級提高，等軸晶區域面積擴大，圓管坯中心區域致密性得到有效提高，鑄坯裂紋缺陷得到有效控制，表面無清理率得到提高改善，乳材質量控制良好且穩定，鑄坯低倍評級質量水平提高。
【具體實施方式】
[0017]—種可有效控制37Mn圓管坯鋼鑄坯質量的生產方法，其工藝流程包括轉爐冶煉—LF爐精煉—RH真空處理—連鑄；
[0018]轉爐冶煉步驟中，轉爐終點的碳含量范圍控制在0.05%?0.15 %，終點溫度控制在1670°C以上，紅包出鋼，鋼包渣層厚度控制在80mm以下；小平臺按每噸鋼喂加1.45?2.0m的喂入量喂加鋁線，并進行脫氧處理;小平臺目標成分按:C 0.30%?0.35%、Si 0.18%?0.25%、Mn1.20%?1.40%、P < 0.015%進行控制，脫氧合金化結束后進行不少于6min的軟吹攪拌，軟吹攪拌采用氬氣，吹入氬氣的強度以避免鋼液裸露為準。
[0019]LF爐精煉步驟中，出站前進行成分微調，精煉末期加入鈦合金料，加入量按鋼液重量的0.020 %?0.035 %進行配加，之后進行200?500m的喂入量喂加硅鈣線進行鈣處理;其中，中包第一爐次按上限喂加，喂線后進行不少于6min的軟吹攪拌，LF出站目標溫度控制在1585?1615°C ；通過對鋼液進行微鈦處理，改善高溫塑性，降低鋼種裂紋敏感性；
[0020]RH真空處理步驟中，LF爐精煉步驟出站的鋼水到站后，軟吹氬氣進行均勻化處理，吹入氬氣的流量控制在1200?1400NL/min ；處理時，真空度要求不大于3mbar，處理時間要求不少于13min;成分微調合金化處理后均勻化時間不少于5min，真空出站目標Alt控制在0.035%?0.045%，出站溫度控制在1550?1575°(:;
[0021 ]連鑄步驟中，結晶器電磁攪拌參數為攪拌電流300?400A，頻率2?4Hz ;凝固末端電磁攪拌參數確定為攪拌電流100?250A，頻率4.0?7.0Hz ;過熱度控制在20?35 °C ;拉速控制在0.75?0.90m/min ；結晶器冷卻控制在2400?2500L/min ； 二冷比水量控制在0.21?0.30L/kg鋼;凝固末端電磁攪拌強度過強則容易造成枝晶尖端沖刷嚴重，導致低熔點強流動性的低溶質濃度鋼液呈環形聚集，形成白亮帶;本發明的發明人通過創造性勞動將凝固末端電磁攪拌參數確定為攪拌電流100?250A，頻率4.0?7.0Hz，有效提高了等軸晶形核率，抑制柱狀晶生長，提高了鑄坯等軸晶率；同時，合理的過熱度及拉速匹配控制及二冷強度制定是對鑄坯凝固傳熱控制的關鍵，也即鑄坯中心質量控制的關鍵；
[0022]其中，各化學成分的含量以重量百分比計，下同；“以下”、“以上”均應理解為包括本數。
[0023]通過本發明方法生產得到的37Mn圓管坯鋼的化學組分按重量百分比為:C0.35%?0.39%、Si 0.17% ?0.28%、Mn I.55 % ?I.70 %、P < 0.020 %、S < 0.010 %、Cr <0.20% ^Cu <0.15% ^Mo <0.08% ^Ni <0.20% ^Alt 0.020%?0.040%，余量為Fe。
[0024]具體的，本方法連鑄步驟采用