權(quán)利要求
1.提高風(fēng)電法蘭用鋼低溫沖擊性能的方法，其特征在于，所述方法包括轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉、VD真空處理、連鑄、熱處理工序；所述轉(zhuǎn)爐冶煉工序，采用BOF轉(zhuǎn)爐，轉(zhuǎn)爐鐵水與廢鋼比例為：鐵水量85～90%，廢鋼量10～15%；所述轉(zhuǎn)爐鐵水成分含量控制：P≤0.110%、S≤0.030%、Si：0.30～0.70%，轉(zhuǎn)爐鐵水溫度1350～1450℃，出爐鋼水P含量≤0.012%；
所述LF精煉工序，保證LF精煉時間≥55min，白渣保持時間≥25min，控制脫氧劑中Ti含量≤0.25%、精煉渣Ti含量≤0.10%；
所述熱處理工序，鍛后產(chǎn)品正火溫度910～930℃，正火時間12～16小時，回火溫度450-470℃，回火時間15～20小時。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高風(fēng)電法蘭用鋼低溫沖擊性能的方法，其特征在于，所述風(fēng)電法蘭用鋼P(yáng)含量≤0.012%，Ti≤0.0030%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高風(fēng)電法蘭用鋼低溫沖擊性能的方法，其特征在于，所述風(fēng)電法蘭用鋼-50℃低溫沖擊功≥70J，屈服強(qiáng)度≥370MPa，抗拉強(qiáng)度500-600MPa，斷后伸長率≥25%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高風(fēng)電法蘭用鋼低溫沖擊性能的方法，其特征在于，所述風(fēng)電法蘭用鋼夾雜物控制如下：A細(xì)≤1.0級，A粗≤0.5級，B細(xì)≤1.0級，B粗≤0.5級，C細(xì)≤0.5級，C粗≤0.5級，D細(xì)≤1.0級，D粗≤0.5級，Ds≤1.0級。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述的一種提高風(fēng)電法蘭用鋼低溫沖擊性能的方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)爐冶煉工序，BOF轉(zhuǎn)爐前一爐冶煉結(jié)束后，轉(zhuǎn)爐爐內(nèi)留鋼渣2～5t，底吹氮?dú)膺M(jìn)行濺渣護(hù)爐，濺渣時間3～5min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述的一種提高風(fēng)電法蘭用鋼低溫沖擊性能的方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)爐冶煉工序，轉(zhuǎn)爐吹煉3～5分鐘需倒出前期渣，加入渣料進(jìn)行二次造渣冶煉，出鋼過程嚴(yán)格禁止下渣。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述的一種提高風(fēng)電法蘭用鋼低溫沖擊性能的方法，其特征在于，所述LF精煉工序，精煉渣系控制范圍：CaO≥54%，SiO2≤7%，堿度R≥8，Al2O3：29～31%，TFe+MnO≤0.5%，MgO≤6%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述的一種提高風(fēng)電法蘭用鋼低溫沖擊性能的方法，其特征在于，所述LF精煉工序，LF到位后鋼包開雙透氣磚，不添加含Ti合金、不喂入鈦線，控制成品Ti含量≤0.0030%。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述的一種提高風(fēng)電法蘭用鋼低溫沖擊性能的方法，其特征在于，所述VD真空處理工序，VD真空處理過程≤67Pa，高真空保持時間≥15min，VD真空處理后軟吹時間≥15min，軟吹時氬氣流量≤17L/min，VD真空處理后鋼水中O≤10ppm，N：60～80ppm，H≤1.2ppm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述的一種提高風(fēng)電法蘭用鋼低溫沖擊性能的方法，其特征在于，所述連鑄工序，過熱度20～30℃，拉速0.26～0.28m/min。
說明書
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種提高風(fēng)電法蘭用鋼低溫沖擊性能的方法。
背景技術(shù)
[0002]風(fēng)電法蘭是連接風(fēng)電塔筒各段或風(fēng)電塔筒與輪轂、輪轂與葉片之間的結(jié)構(gòu)件,使用的材料為低合金高強(qiáng)度鋼Q345E/S355NL。行業(yè)內(nèi)目前普遍要求風(fēng)電法蘭用鋼-40℃低溫沖擊功≥27J，屈服強(qiáng)度≥345MPa，抗拉強(qiáng)度450-600MPa，斷后伸長率≥17%，非金屬夾雜物未做要求。
[0003]但隨著行業(yè)發(fā)展，風(fēng)電法蘭用鋼的工作環(huán)境惡劣，極端溫度可接近-40℃?-50℃，承受最大風(fēng)力可達(dá)12級，因此客戶對風(fēng)電法蘭用鋼的低溫沖擊性能要求也逐漸提高，目前行業(yè)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不能滿足市場需求。
[0004]目前生產(chǎn)高質(zhì)量風(fēng)電法蘭用鋼存在的限制因素，主要有如下幾點(diǎn)：
1.鋼材中P含量偏高。P元素可固溶于鐵素體中，含量過高時將大幅降低鋼材的塑性和韌性，并升高脆性轉(zhuǎn)變溫度，導(dǎo)致材料變脆，低溫時冷脆現(xiàn)象更為顯著，嚴(yán)重影響風(fēng)電法蘭的低溫沖擊性能。
[0005]行業(yè)內(nèi)目前使用轉(zhuǎn)爐為初煉爐，生產(chǎn)成品P≤0.012%的風(fēng)電法蘭用鋼。受操作水平、鋼種特性、生產(chǎn)成本、物料配比等因素影響，使用轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)P≤0.015%的鋼種存在一定難度。適用于極寒地區(qū)，對低溫沖擊功要求較高的，優(yōu)質(zhì)風(fēng)電法蘭用鋼Q345E/S355NL，通常要求成品P含量≤0.012%。
[0006]若使用電爐為初煉爐，選用優(yōu)質(zhì)廢鋼，雖然可以生產(chǎn)成品P含量≤0.012%的風(fēng)電法蘭用鋼，但生產(chǎn)周期長、環(huán)境污染大、消耗能源多、工序生產(chǎn)成本翻倍，在碳達(dá)峰碳中和的大環(huán)境下，電爐生產(chǎn)工藝相對落后，不利于節(jié)能降耗。
[0007]2.Ti含量過高。Ti元素以固溶、沉淀等形式強(qiáng)化基體，但可降低材料的塑性和韌性，形成大塊TiN夾雜時，將嚴(yán)重惡化鋼的沖擊韌性，尤其是低溫沖擊韌性。Ti含量對風(fēng)電法蘭用鋼低溫沖擊影響較大，高質(zhì)量風(fēng)電法蘭用鋼，必須嚴(yán)格控制成品Ti含量。行業(yè)內(nèi)受到操作水平，物料控制，生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，質(zhì)量穩(wěn)定性等方面影響，風(fēng)電法蘭用鋼Ti含量普遍偏高。
[0008]3.鋼水純凈度差，夾雜物含量高。D類夾雜物達(dá)到2.0級以上，夾雜物較多，將嚴(yán)重影響材料的低溫沖擊性能。受操作水平，產(chǎn)品質(zhì)量，控制細(xì)節(jié)，工藝流程等方面影響，更由于國家標(biāo)準(zhǔn)對夾雜物等級不做要求，因此行業(yè)內(nèi)企業(yè)普遍難以保證風(fēng)電法蘭鋼水純凈度。
[0009]4.熱處理工藝不合理。正火工藝可細(xì)化晶粒，均勻組織，改善缺陷，成本相對較低，因此大部分廠家生產(chǎn)風(fēng)電法蘭用鋼時熱處理僅采用正火工藝。但正火后的材料存在內(nèi)應(yīng)力，影響材料低溫沖擊的穩(wěn)定性，需對正火后的材料進(jìn)行回火處理，以消除內(nèi)應(yīng)力，提高材料韌性。
[0010]因此，行業(yè)內(nèi)亟需開發(fā)一種成本低、可操作性強(qiáng)的風(fēng)電法蘭用鋼生產(chǎn)工藝，進(jìn)一步提高風(fēng)電法蘭用鋼的低溫沖擊韌性，滿足市場需求。
發(fā)明內(nèi)容
[0011]本發(fā)明提供一種提高風(fēng)電法蘭用鋼低溫沖擊性能的方法，本發(fā)明采用“BOF（100t）-LF（120t）-VD（120t）-CC”工藝流程，生產(chǎn)風(fēng)電法蘭用低合金高強(qiáng)度鋼連鑄圓坯，鍛后產(chǎn)品-50沖擊功≥70J，保證風(fēng)電法蘭用鋼良好的低溫沖擊性能。
[0012]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種提高風(fēng)電法蘭用鋼低溫沖擊性能的方法，所述方法包括轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉、VD真空處理、連鑄、熱處理工序；所述轉(zhuǎn)爐冶煉工序，采用BOF轉(zhuǎn)爐，轉(zhuǎn)爐鐵水與廢鋼比例為：鐵水量85～90%，廢鋼量10～15%；所述轉(zhuǎn)爐鐵水成分含量控制：P≤0.110%、S≤0.030%、Si：0.30～0.70%，轉(zhuǎn)爐鐵水溫度1350～1450℃，出爐鋼水P含量≤0.012%；所述LF精煉工序，保證LF精煉時間≥55min，白渣保持時間≥25min，控制脫氧劑中Ti含量≤0.25%、精煉渣Ti含量≤0.10%；所述熱處理工序，鍛后產(chǎn)品正火溫度910～930℃，正火時間12～16小時，回火溫度450-470℃，回火時間15～20小時。可均勻細(xì)化鐵素體和珠光體組織，顯著提高風(fēng)電法蘭用鋼的低溫沖擊性能。
[0013]本發(fā)明所述風(fēng)電法蘭用鋼P(yáng)含量≤0.012%，Ti≤0.0030%。
[0014]本發(fā)明所述風(fēng)電法蘭用鋼-50℃低溫沖擊功≥70J，屈服強(qiáng)度≥370MPa，抗拉強(qiáng)度500-600MPa，斷后伸長率≥25%。
[0015]本發(fā)明所述風(fēng)電法蘭用鋼夾雜物控制如下：A細(xì)≤1.0級，A粗≤0.5級，B細(xì)≤1.0級，B粗≤0.5級，C細(xì)≤0.5級，C粗≤0.5級，D細(xì)≤1.0級，D粗≤0.5級，Ds≤1.0級。
[0016]本發(fā)明所述轉(zhuǎn)爐冶煉工序，BOF轉(zhuǎn)爐前一爐冶煉結(jié)束后，轉(zhuǎn)爐爐內(nèi)留鋼渣2～5t，底吹氮?dú)膺M(jìn)行濺渣護(hù)爐，濺渣時間3～5min。
[0017]本發(fā)明所述轉(zhuǎn)爐冶煉工序，轉(zhuǎn)爐吹煉3～5分鐘需倒出前期渣，加入渣料進(jìn)行二次造渣冶煉，出鋼過程嚴(yán)格禁止下渣。冶煉前將轉(zhuǎn)爐爐口、爐帽附近的轉(zhuǎn)爐渣清理干凈，如吹煉過程發(fā)生噴濺，必須對爐帽殘留的轉(zhuǎn)爐渣進(jìn)行二次清理，保證爐帽清理干凈無殘?jiān)拍艹鲣?；保證精煉到位P含量≤0.012%，必須嚴(yán)格控制成品P含量≤0.015%。
[0018]本發(fā)明所述LF精煉工序，精煉渣系控制范圍：CaO≥54%，SiO2≤7%，堿度R≥8，Al2O3：29～31%，TFe+MnO≤0.5%，MgO≤6%，保證良好的脫氧脫硫效果，以及良好的吸附夾雜物效果，控制較高的鋼水純凈度。
[0019]本發(fā)明所述LF精煉工序，LF到位后鋼包開雙透氣磚，保證精煉渣良好的流動性，LF精煉過程中不添加含Ti合金、不喂入鈦線，控制成品Ti含量≤0.0030%。
[0020]本發(fā)明所述VD真空處理工序，VD真空處理過程≤67Pa，高真空保持時間≥15min，保證鋼包良好的透氣性及氬氣攪拌效果，VD真空處理后軟吹時間≥15min，軟吹時氬氣流量≤17L/min，促進(jìn)夾雜物充分上浮。VD真空處理后鋼水中O≤10ppm，N：60～80ppm，H≤1.2ppm。
[0021]本發(fā)明所述連鑄工序，所述連鑄工序，過熱度20～30℃，拉速0.26～0.28m/min。連鑄過程做好氬氣保護(hù)，避免鋼水二次氧化，保證鋼包自開不燒氧，控制鋼水純凈度。
[0022]本發(fā)明所述風(fēng)電法蘭用鋼化學(xué)成分及質(zhì)量百分含量如下：C：0.13～0.15%，Si：0.22～0.26%，Mn：1.34～1.39%，P≤0.015%，S≤0.002%，Cu：0.02%，Cr：0.07～0.08%，Mo：0.01～0.02%，V：0.03～0.04%，Ti≤0.003%，Alt：0.025～0.035%，Nb：0.02～0.03%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0023]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：1、本發(fā)明通過轉(zhuǎn)爐操作，合金及物料成分控制，精煉時間，精煉渣系，VD操作工序合理控制，可生產(chǎn)成品Ti含量≤0.0030%、高低溫沖擊功的風(fēng)電法蘭用鋼，達(dá)到國能領(lǐng)先水平。2、本發(fā)明涉及的熱處理工藝可保證鍛后產(chǎn)品得到均勻細(xì)化的鐵素體和珠光體組織，顯著提高風(fēng)電法蘭用鋼低溫沖擊性能。3、本發(fā)明通過控制精煉時間、精煉渣系、VD操作等，可有效提高鋼水純凈度，保證成品鋼中夾雜物A細(xì)≤1.0級，A粗≤0.5級，B細(xì)≤1.0級，B粗≤0.5級，C細(xì)≤0.5級，C粗≤0.5級，D細(xì)≤1.0級，D粗≤0.5級，Ds≤1.0級。4、本發(fā)明產(chǎn)品質(zhì)量好，環(huán)境污染小，能源消耗少，工序成本低。
附圖說明
[0024]圖1為實(shí)施例1中風(fēng)電法蘭用鋼的500倍金相組織圖；
圖2為實(shí)施例2中風(fēng)電法蘭用鋼的500倍金相組織圖。
具體實(shí)施方式
[0025]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。
[0026]實(shí)施例1-8
本發(fā)明采用“BOF（100t）-LF（120t）-VD（120t）-CC”工藝流程，生產(chǎn)風(fēng)電法蘭用低合金高強(qiáng)度鋼連鑄圓坯，最終獲得成品風(fēng)電法蘭用鋼。實(shí)施例1-8風(fēng)電法蘭用鋼化學(xué)成分及質(zhì)量百分含量見表1。
[0027]表1 實(shí)施例1-8風(fēng)電法蘭用鋼化學(xué)成分及質(zhì)量百分含量（%）
生產(chǎn)方法包括轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉、VD真空處理、連鑄、熱處理工序；具體操作步驟如下：
（1）轉(zhuǎn)爐冶煉工序：BOF轉(zhuǎn)爐使用優(yōu)質(zhì)低P鐵水，要求P≤0.110%、S≤0.030%、Si0.30～0.70%、溫度1350～1450℃。前一爐冶煉結(jié)束后轉(zhuǎn)爐爐內(nèi)留鋼渣2～5t，底吹氮?dú)膺M(jìn)行濺渣護(hù)爐，濺渣時間3～5min。轉(zhuǎn)爐鐵水廢鋼比例為：鐵水量85～90%，廢鋼量10～15%，使用優(yōu)質(zhì)廢鋼。冶煉前將轉(zhuǎn)爐爐口、爐帽附近的轉(zhuǎn)爐渣清理干凈，如吹煉過程發(fā)生噴濺，必須對爐帽殘留的轉(zhuǎn)爐渣進(jìn)行二次清理，保證爐帽清理干凈無殘?jiān)拍艹鲣?。轉(zhuǎn)爐吹煉3～5分鐘需倒出前期渣，加入渣料進(jìn)行二次造渣冶煉，出鋼過程嚴(yán)格禁止下渣，保證精煉到位P含量≤0.012%，必須嚴(yán)格控制成品P含量≤0.015%。實(shí)施例1-8轉(zhuǎn)爐冶煉工序控制參數(shù)見表2。
[0028]表2 實(shí)施例1-8轉(zhuǎn)爐冶煉工序控制參數(shù)
（2）LF精煉工序：LF到位后鋼包開雙透氣磚，保證精煉渣良好的流動性，保證LF精煉時間≥55min，白渣保持時間≥25min，不得添加含Ti合金、不得喂入鈦線，控制脫氧劑SiC的Ti含量≤0.25%、精煉渣Ti含量≤0.10%，可控制成品Ti含量≤0.0030%。
[0029]精煉渣系控制范圍：CaO≥54%，SiO2≤7%，堿度R≥8，Al2O3 29-31%，TFe+MnO≤0.5%，MgO≤6%，可保證良好的脫氧脫硫效果，以及良好的吸附夾雜物效果，控制較高的鋼水純凈度。實(shí)施例1-8的LF精煉工序控制參數(shù)見表3。
[0030]表3 實(shí)施例1-8LF精煉工序控制參數(shù)
（3）VD真空處理工序：VD真空處理過程≤67Pa，高真空保持時間≥15min，保證鋼包良好的透氣性及氬氣攪拌效果，保證VD后軟吹時間≥15min，軟吹時氬氣流量≤17L/min，促進(jìn)夾雜物充分上浮。實(shí)施例1-8 VD真空處理工序控制參數(shù)見表4。VD真空處理后，實(shí)施例1-8鋼水中O、N、H含量見表5。
[0031]表4 實(shí)施例1-8 VD真空處理工序控制參數(shù)
表5 實(shí)施例1-8風(fēng)電法蘭用鋼中氣體情況
（4）連鑄工序：過熱度20～30℃，拉速0.26～0.28m/min。過程做好氬氣保護(hù)，避免鋼水二次氧化，保證鋼包自開不燒氧，控制鋼水純凈度。
[0032]（5）熱處理工序：鍛后產(chǎn)品正火溫度910～930℃，正火時間12～16小時，回火溫度450-470℃，回火時間15～20小時。實(shí)施例1-8連鑄及熱處理工序控制參數(shù)見表6。
[0033]實(shí)施例1-8所得風(fēng)電法蘭用鋼的性能、夾雜物檢測結(jié)果見表7、8。圖1、2分別是實(shí)施例1、2金相組織圖，通過圖1、2可看出，本發(fā)明方法所得風(fēng)電法蘭用鋼純凈度較高，其余實(shí)施例附圖相同省略。
[0034]表6 實(shí)施例1-8 連鑄及熱處理工序控制參數(shù)
表7 實(shí)施例1-8風(fēng)電法蘭用鋼夾雜物檢測結(jié)果
表8 實(shí)施例1-8風(fēng)電法蘭用鋼性能測結(jié)果
以上所述僅為本發(fā)明較佳實(shí)例，不能以此限定本發(fā)明權(quán)利范圍，盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域技術(shù)人員依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均屬于本發(fā)明所涵蓋范圍。
聲明：
“提高風(fēng)電法蘭用鋼低溫沖擊性能的方法” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究，如用于商業(yè)用途，請聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)
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編輯：中冶有色網(wǎng)
來源：石鋼京誠裝備技術(shù)有限公司
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2025年03月28日 ~ 30日 
