[发明专利]含钛合金钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含钛合金钢及其制造方法，特别涉及一种可用于高压锅炉的含钛合金钢及其制造方法。

背景技术

研究表明，控制锅炉钢的Al含量在很低的范围是锅炉钢生产的关键，其原因主要在于Al含量高会导致后部冷加工的成材率极其低下。然而，通常情况下，Al是钢中比较重要的合金元素。Al的作用首先体现为用于钢水的终脱氧，可使钢水平衡氧处在较低水平，避免高氧钢的出现；其次Al又是重要的细晶元素，可提高钢的强韧性；另外Al还可用来固氮(N)，从而减轻钢的时效性。体现上述作用的Al的加入量一般在0.020％以上。

12Cr1MoVG钢是中国国家标准GB5310-2008(高压锅炉用无缝钢管)中的一种典型高压锅炉用合金结构钢，其按重量计包含0.08％～0.15％的C、0.17％～0.37％的Si、0.40％～0.70％的Mn、0.90％～1.20％的Cr、0.25％～0.35％的Mo、0.15％～0.30％的V、不大于0.025％的P、不大于0.010％的S、不大于0.20％的Cu、不大于0.30％的Ni。

对于12Cr1MoVG钢，同样需要控制Al含量在较低的水平。在钢中缺少足够Al的情况下，钢的晶粒不能充分地细化，使得钢的强韧性下降。

发明内容

本发明提供了一种具有细化的晶粒的含钛合金钢及其制造方法，从而克服了上述技术问题中的一个或多个技术问题。

根据本发明的含钛合金钢按重量计包含0.08％～0.15％的C、0.17％～0.37％的Si、0.40％～0.70％的Mn、0.90％～1.20％的Cr、0.25％～0.35％的Mo、0.005％～0.010％的Ti、0.005％～0.015％的Als和0.15％～0.35％的V，余量为Fe以及不可避免的杂质，Als表示酸溶铝，含钛合金钢中各元素的含量均为重量百分比含量。

含钛合金钢中不可避免的杂质可包括不大于0.025％的P、不大于0.010％的S、不大于0.20％的Cu和不大于0.30％的Ni。

根据本发明一方面的含钛合金钢的制造方法包括以下步骤：(a)初炼钢水；(b)在钢水的C含量为0.03％～0.06％，P含量不大于0.015％，S含量不大于0.015％时，向钢包出钢；(c)在出钢过程中，调整钢水的Si含量为0.17％～0.37％，Mn含量为0.40％～0.70％，Cr含量为0.90％～1.20％，Mo含量为0.25％～0.35％，V含量为0.15％～0.35％，并调整钢水的氧含量在0.0020％以下；(d)控制钢水的Als含量为0.020％～0.030％，Als表示酸溶铝；(e)在钢包精炼炉中调整钢水的氧含量在0.0010％以下；(f)在精炼过程中调整钢水的Ti含量为0.005％～0.010％，精炼完成时钢水的C含量为0.08％～0.15％，从而得到含钛合金钢，该含钛合金钢包含0.08％～0.15％的C、0.17％～0.37％的Si、0.40％～0.70％的Mn、0.90％～1.20％的Cr、0.25％～0.35％的Mo、0.005％～0.010％的Ti、0.005％～0.015％的Als和0.15％～0.35％的V，余量为Fe以及不可避免的杂质，含钛合金钢中各元素的含量均为重量百分比含量。

在步骤(a)中可采用转炉来初炼钢水。

在步骤(c)中可采用铝锰铁、铝铁、硅铁、金属锰和低碳锰铁中的至少一种调整钢水的氧含量在0.0020％以下。

在步骤(c)中可通过将合金化材料加入钢水来调整Si含量、Mn含量、Cr含量、Mo含量和V含量，合金化材料可包括用于调整Mn含量的铝锰铁、金属锰和锰铁中的至少一种、用于调整Si含量的硅铁、用于调整Cr含量的铬铁、用于调整Mo含量的钼铁和用于调整V含量的钒铁。

在步骤(d)中可向钢水加入铝来控制钢水的Al含量。

在步骤(e)中可采用CaC₂或CaC₂与铝的组合调整钢水的氧含量在0.0010％以下。

步骤(a)可包括在转炉内冶炼铁水来获得钢水，在步骤(e)中可采用CaC₂调整钢水的氧含量在0.0010％以下，CaC₂的使用量(kg)可为铁水加入量(吨)×95％×(1.8～2.2)×(0.7～1.0)。

可在钢包精炼炉中对钢水加热5分钟至10分钟之后调整钢水的Ti含量，调整钢水的Ti含量的步骤可包括将钛铁合金加入钢水。