[发明专利]一种高锰钢及其冶炼方法

说明书

本发明涉及一种高锰钢及其冶炼方法，所述高锰钢的化学成分为：C:0.32％～0.38％,Si:0.18％～0.28％,Mn:26％～30％,P≤0.0030％,S≤0.0050％,Als:0.015％～0.030％,其余为铁及不可避免的杂质；高锰钢的冶炼方法包括熔炼、LF炉精炼、RH真空处理及连铸过程；在LF炉精炼处理前，将锰含量为高锰钢成品锰含量95％以上的金属锰加入到钢液中。在不增加熔炼设备的前提下，能够将锰含量为26％～30％高锰钢中的磷含量控制在超低水平，并能够实现连续生产，且工艺过程简单，生产稳定可靠，成本低，效率高。

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域，尤其涉及一种高锰钢及其冶炼方法。

背景技术

随着科学技术的迅速发展，工业中对金属材料的使用性能和经济性能有了越来越高的要求。众所周知，合金元素在提高钢铁材料综合性能中起到了十分重要的作用，如合金元素Mn能显著提高钢的强度、耐磨性，减弱钢因S含量过高所引起的热脆性，以改善钢的热加工性能，还能提高钢中铁素体和奥氏体硬度和强度，增加钢的淬透性。为了进一步改善钢的性能，冶炼时有目的地在碳钢中加入某些特殊的合金元素，使之成为具有各种特殊性能的合金钢。

目前，合金钢已成为我国国防建设和现代化基础建设中必不可少的基础材料，钢的合金化也是钢铁生产中最重要的工序之一。合金钢按照用途分为合金结构钢、合金工具钢、特殊性能钢、合金专用钢等。冶炼合金钢的主要工艺是将合金以铁合金或金属单质的形式加入钢液。

Mn在钢中具有扩大γ相区，获得稳定奥氏体组织的功能。当钢中碳含量一定时，随着锰含量的增加，钢的组织逐渐由珠光体型变为马氏体型并进一步转变为奥氏体型。低温LNG船用钢以镍钢和不锈钢为主，在制造过程中需要消耗大量宝贵的镍资源，并导致生产成本大幅增加。锰元素和镍元素在某些方面具有相似的特性，如两者都易溶于铁素体和奥氏体中，从而扩大奥氏体区；两者均使临界温度A3点降低，(α+γ)区下移。中国锰资源丰富，价格低廉，通过锰与其他合金共同作用，能够使钢板在室温下体现奥氏体组织特性，以面心立方晶格为主，避免或减轻钢板低温转脆现象，使钢板能够在极低温度范围内使用。因此，研究LNG船用高锰钢的冶炼方法具有重大的经济效益以及社会效益。对于高锰钢，随着锰含量的增加，锰会进一步加剧钢中磷的偏聚，因此，对于锰含量达到26％～30％的高锰钢，需要将钢中的磷含量严格控制在0.0030％以下。

申请号为201910389922.9中国专利申请公开了“一种LNG船用高锰钢的冶炼方法”，包括：(1)初炼炉初炼：生铁和铁水加入量≥50t、占初炼炉容量的比例≥50％，出钢钢水P≤0.004％；(2)LF炉精炼：多批次加入金属锰合金化，根据内控成分调整金属锰加入次数；(3)VD真空处理：VD座包后，各合金按目标值调入，根据内控成分调整加入金属锰次数；(4)连铸工序：钢水过热度控制在45-50℃吊包浇铸，钢坯经后续加工得到LNG船用高锰钢。本发明将钢中锰含量控制在22.5-25.5％，钢水纯净度高，力学性能：Rp0.2≥400MPa，Rm：800-970MPa，A50≥22％，-196℃低温冲击韧性AKV≥41J。该技术方案是通过在LF精炼时多批次加入金属锰进行合金化，加入次数达到9-18次，由于LF通过电极加热，需要熔化合金和还原钢渣，电极的升温速度比较低，仅仅熔化合金就需要几个小时，将会大幅增加生产成本；另外，由于LF的生产节奏比较慢，难以在生产上实现连铸，局限性非常大。