[发明专利]制造钢坯的方法

说明书

本发明涉及制造钢坯，尤其是制造构成至少一个压力设备元件的管坯的方法。

现有技术

用于制造能承受4,000-10,000巴压力的压力设备元件，特别包括用于构成压力设备元件的气缸盖的塞或套筒或压力设备元件的管，尤其是炮管的超高性能钢已经研发了很多年。这些钢必须符合定义非常严格的组分质量且必须具有非常良好的机械性能，特别是在低温下，具有非常高的弹性极限及良好的弹性/韧性极限比。

获得很低的硅和锰含量，但相对高的铬、钼和镍含量是非常必要的。

与这些机械性能相对应的钢生产中所用的不同组分已经在现有技术中提出，但这些钢的机械性能必须进一步提高。专利DE 19531260C2对这些组分进行了特别描述。因此，组分在机械性能方面，特别是低温下的弹性极限及弹性/韧性极限比必须得到改进。

已知方法不能相对可靠地生产具有所需机械性能特别是在低温下的弹性极限和弹性极限/韧性比的钢组分。

发明目的

本发明主要目的是解决上文中提及的技术问题，特别是提供适合构成压力设备元件、能提供高机械性能，特别是在低温下的弹性极限和最优弹性极限/韧性比的钢组分。

本发明的主要目的还在于解决上文中提到的技术问题，特别包括提供符合上述要求的组分坯的制造方法，尤其用于生产具有良好机械性能，尤其包括极高弹性极限，同时能在低温下获得高弹性极限值和高韧性值的钢。

本发明的目的特别在于在制造压力设备元件范围内解决此技术问题。

发明的描述

特别地，已发现的钢坯组分主要包括：

碳：0.35-0.43，

锰：＜0.20，

硅：＜0.20，

镍：3.00-4.00，

铬：1.30-1.80，

钼：0.70-1.00，

钒：0.20-0.35，

其余为铁，

以总组分及控制在最低水平、不可避免的杂质的重量百分比计，杂质尤其包括铜(优选＜0.100)；铝(优选＜0.015)；硫(优选＜0.002)；磷(优选＜0.010)；锡(优选＜0.008)；砷(优选＜0.010)；锑(优选＜0.0015)；通常主要由原材料引入；钙(优选＜0.004)，分子氧(优选＜0.004)；分子氢(优选＜0.0002)和分子氮(优选＜0.007)，通常主要在制造工艺中引入。该组分响应于符合制造能承受4,000-10,000巴压力的压力设备元件(例如压力设备的气缸盖的塞子或套筒或压力设备的管所必须的机械性能要求。

主要由于分子氮、分子氧和分子氢的含量，还与特定的碳、锰、硅、镍和铬含量相关，特别当热力学平衡在某种程度上被打破时，这些钢不容易获得。

令人惊奇地发现，上文中提到的技术问题可以通过采用电渣重熔工艺或真空弧重熔工艺并且优选电渣重熔工艺加以解决。电渣重熔工艺或真空弧重熔工艺通常不应该用于这些打破热力学平衡的组分，特别不用于降低在压力设备和武器领域中应用必需的机械性能，尤其是非常高的弹性极限。

因此，本发明描述了钢坯的制造方法，其包括电渣重熔或真空弧重熔。在电渣重熔或真空弧重熔后，所述坯具有组分主要包括：

碳：0.35-0.43，优选0.37-0.42，

锰：＜0.20，优选＜0.15，

硅：＜0.20，优选＜0.100，

镍：＞3.00且≤4.00，优选3.50-3.80，

铬：1.30-1.80，优选1.50-1.70，

钼：优选0.70-1.00，

钒：优选0.20-0.35，更优选0.25-0.30，

其余是铁，

以总组分及不可避免的杂质的重量百分比计，杂质尤其包括分子氮(优选＜70ppm)，分子氧(优选＜30ppm)和分子氢(优选＜2ppm)。

所述方法优选包括焊条的电渣重熔，以在上述电渣重熔后得到所述坯组分，电渣重熔包括：

以渣总组分的重量百分比计，渣组分主要包括：

CaF2：60-70；

Al2O3：10-20；

CaO：10-20；

SiO2：5-10％。

优选地，电渣重熔在惰性气氛并且优选在氩气气氛中进行。

优选地，该方法包括加入铝以连续还原渣。

优选地，渣以液体或固体形态引入。