本发明涉及一种光伏玻璃压延辊用马氏体不锈钢连铸大圆坯的制备方法，包括通过电弧炉冶炼，合金熔化炉熔化易氧化的合金及料头，氩氧炉脱碳保铬精炼，真空精炼，连铸为大圆坯，连铸过程采用三级复合冷却技术及三段式复合电磁搅拌技术改善圆坯的均匀性及凝固质量，实现了资源的循环利用，降低了金属料及合金元素的烧损；使用高碳铬铁替代低碳铬铁，降低了材料成本；采用连铸方式生产电极坯替代模铸，减轻了工人劳动强度，提高了生产效率，降低对耐火材料等浇注辅料的消耗，减少污染排放，提高钢铁行业的清洁生产比例；连铸大圆坯无需切除冒口，减少切冒口的烟尘排放及钢铁料损耗；加入了Ni、Mo、N元素提高材料的耐高温性。
1.一种光伏玻璃压延辊用马氏体不锈钢连铸大圆坯的制备方法，其特征在于：该方法采用返回料、短流程冶炼，具体包括以下步骤：步骤1）、电弧炉冶炼：按照质量百分比炉料由70%～90%的返回废钢或钢屑、10～30%的生铁或铁水组成，在超高功率电弧炉内进行熔化、氧化，氧化期喷入碳粉2～4kg/t、石灰粉3～6kg/t造泡沫渣，控制P含量≤0.005%、温度≥1640℃出钢，出钢过程加入铝块1～2kg/t、石灰3～5kg/t；
步骤2）、合金熔化炉熔化合金：电弧炉冶炼的同时在合金熔化炉内进行合金的熔化，炉料选用高碳铬铁合金150～200kg/t、含Cr不锈钢料头100～200kg/t，电弧炉出钢后将熔化后的合金铁水兑入电弧炉出钢后的钢包；
步骤3）、氩氧炉精炼：将步骤2）的钢水兑入氩氧炉，在氩氧炉内进行脱碳、脱硫操作，前期开启氧枪吹炼快速脱碳、升温，按照质量百分比碳含量≤0.40%、温度≥1660℃时，只用风枪吹炼；碳含量≤0.20%、温度≥1680℃时，加入硅铁5～15kg/t，吹氩气还原5～10分钟；测温、取样，扒渣后加入石灰8～15kg/t、萤石1～4kg/t、铝块0.5～2kg/t脱氧、脱硫，温度≥
步骤4）、真空精炼：氩氧炉出钢后进行真空精炼，在真空度≤67pa下保持时间≥20分钟，真空脱气后氩气弱搅拌时间≥15分钟后温度1560～1580℃吊包浇注；
步骤5）、连铸：钢水通过长水口保护注入中间包内，中间包加入高碱性覆盖剂3～5kg/t吸附钢水夹杂物，按照质量百分比所用碱性覆盖剂的成分为CaO：50～60%、Al2O3：25～35%、MgO：2～4%、SiO2≤4.0%、Fe2O3＜1.5%及H2O≤0.5%；将中间包内钢水过热度控制在20～40℃；中间包钢水通过浸入式水口注入结晶器内，结晶器钢水通过冷却水冷却，圆坯出结晶器后采用喷水冷却+气雾冷却+辐射区保温冷却的三级复合冷却方法，以改善铸坯成分偏析；
圆坯采用结晶器电磁搅拌+铸流电磁搅拌+末端电磁搅拌的三段式复合电磁搅拌方法以改善铸坯凝固质量；圆坯出坯后铸坯进行退火或直接热送电渣重熔。
2.根据权利要求1所述的一种光伏玻璃压延辊用马氏体不锈钢连铸大圆坯的制备方法，其特征在于：使用返回料，采用电弧炉+合金熔化炉+氩氧精炼炉+真空脱气炉的冶炼方式；冶炼的光伏玻璃压延辊用马氏体不锈钢2Cr13成分按质量百分比为：C=0.16～0.25%，Si=0.15～0.40%，Mn=0.30～0.60%，P≤0.020%，S≤0.008%，Ni=0.10～0.60%，Cr=12.00～
14.00%，Mo=0.05～0.50%，N=0.01～0.05%，Cu≤0.20%，Al=0.010～0.030%，余量为Fe及其他不可避免的杂质元素；其中为了提高马氏体不锈钢2Cr13适应光伏玻璃生产的高温特性，添加了Mo、N、Ni元素。
3.根据权利要求1所述的一种光伏玻璃压延辊用马氏体不锈钢连铸大圆坯的制备方法，其特征在于：连铸过程中全程采用保护浇注，大包到中包之间采用长水口吹氩，氩气流量40～60 l/min，浸入式水口使用整体式水口。
4.根据权利要求1所述的一种光伏玻璃压延辊用马氏体不锈钢连铸大圆坯的制备方法，其特征在于：三级复合冷却方法的第一级冷却方式为喷水冷却，比水量0.03～0.07L/kg；第二级冷却方式为气雾冷却，比水量为0.08～0.22L/kg；第三级冷却方式为辐射区保温罩冷却。
5.根据权利要求1所述的一种光伏玻璃压延辊用马氏体不锈钢连铸大圆坯的制备方法，其特征在于：三段式复合电磁搅拌方法，其中结晶器电磁搅拌频率为1～2Hz，电流为100～500A；铸流电磁搅拌频率为5～10Hz，电流为50～200A；末端电磁搅拌频率为4～10Hz，电流为500～1100A；末端电磁搅拌优选螺旋式电磁搅拌器。
6.根据权利要求1所述的一种光伏玻璃压延辊用马氏体不锈钢连铸大圆坯的制备方法，其特征在于：拉坯速度按产量800～1000kg/min设计，全程恒拉速浇钢。
7.根据权利要求1所述的一种光伏玻璃压延辊用马氏体不锈钢连铸大圆坯的制备方法，其特征在于：所述连铸大圆坯的直径为φ400～800mm之间。
光伏玻璃压延辊用马氏体不锈钢连铸大圆坯的制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于冶炼技术领域，具体涉及一种光伏玻璃压延辊用马氏体不锈钢连铸大圆坯的制备方法。
背景技术
[0002] 光伏玻璃压延辊是用于生产光伏玻璃的主要工件，其刻花后在500℃～1000℃的高温下一直持续使用，工作环境极为恶劣，要求材料有高的纯净度及均匀性。目前行业内主要采用电炉或转炉冶炼，LF/VD精炼，模铸电极坯后电渣重熔的制备方法，这种制备方法存在如下问题：
[0003] （1）、采用新料法生产，不利于资源的循环利用。
[0004] （2）、电弧炉如采用返回法冶炼，[Cr]、[Mn]等易氧化合金元素烧损量大，金属料及合金元素收得率低。
[0005] （3）、精炼炉冶炼需在钢包内加入大量的成本高的低碳铬铁合金，生产效率低，均匀性不好，同时造成钢包使用寿命降低，耐材剥落进入钢液，降低纯净度。
[0006] （4）、电极坯采用模铸方法生产，消耗大量的耐火材料等浇注辅料，污染排放影响钢铁行业的清洁生产比例，工人劳动强度大，生产效率低，产品质量一致性差。模铸电极坯电渣前需切除冒口，钢坯收得率低。
发明内容
[0007] 本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足之处而提供一种光伏玻璃压延辊用马氏体不锈钢连铸大圆坯的制备方法，该方法生产的2Cr13钢，生产成本低，生产效率高，钢液洁净度及均匀性好，产品质量一致性强。
[0008] 本发明的目的是这样实现的：一种光伏玻璃压延辊用马氏体不锈钢连铸大圆坯的制备方法，该方法采用返回料、短流程冶炼，具体包括以下步骤：
[0009] 步骤1）、电弧炉冶炼：按照质量百分比炉料由70%～90%的返回废钢或钢屑、10～30%的生铁或铁水组成，在超高功率电弧炉内进行熔化、氧化，氧化期喷入碳粉2～4kg/t、石灰粉3～6kg/t造泡沫渣，控制P含量≤0.005%、温度≥1640℃出钢，出钢过程加入铝块1～
2kg/t、石灰3～5kg/t；
[0010] 步骤2）、合金熔化炉熔化合金：电弧炉冶炼的同时在合金熔化炉内进行合金的熔化，炉料选用高碳铬铁合金150～200kg/t、含Cr不锈钢料头100～200kg/t，电弧炉出钢后将熔化后的合金铁水兑入电弧炉出钢后的钢包；
[0011] 步骤3）、氩氧炉精炼：将步骤2）的钢水兑入氩氧炉，在氩氧炉内进行脱碳、脱硫操作，前期开启氧枪吹炼快速脱碳、升温，按照质量百分比碳含量≤0.40%、温度≥1660℃时，只用风枪吹炼；碳含量≤0.20%、温度≥1680℃时，加入硅铁5～15kg/t，吹氩气还原5～10分钟；测温、取样，扒渣后加入石灰8～15kg/t、萤石1～4kg/t、铝块0.5～2kg/t脱氧、脱硫，温度≥1660℃出钢；
[0012] 步骤4）、真空精炼：氩氧炉出钢后进行真空精炼，在真空度≤67pa下保持时间≥20分钟，真空脱气后氩气弱搅拌时间≥15分钟后温度1560～1580℃吊包浇注；
[0013] 步骤5）、连铸：钢水通过长水口保护注入中间包内，中间包加入高碱性覆盖剂3～5kg/t吸附钢水夹杂物，按照质量百分比所用碱性覆盖剂的成分为CaO：50～60%、Al2O3：25～35%、MgO：2～4%、SiO2≤4.0%、Fe2O3＜1.5%及H2O≤0.5%；将中间包内钢水过热度控制在
20～40℃；中间包钢水通过浸入式水口注入结晶器内，结晶器钢水通过冷却水冷却，圆坯出结晶器后采用喷水冷却+气雾冷却+辐射区保温冷却的三级复合冷却方法，以改善铸坯成分偏析；圆坯采用结晶器电磁搅拌+铸流电磁搅拌+末端电磁搅拌的三段式复合电磁搅拌方法以改善铸坯凝固质量；圆坯出坯后铸坯进行退火或直接热送电渣重熔。
[0014] 使用返回料，采用电弧炉+合金熔化炉+氩氧精炼炉+真空脱气炉的冶炼方式；冶炼的光伏玻璃压延辊用马氏体不锈钢2Cr13成分按质量百分比为：C=0.16～0.25%，Si=0.15～0.40%，Mn=0.30～0.60%，P≤0.020%，S≤0.008%，Ni=0.10～0.60%，Cr=12.00～14.00%，Mo=
0.05～0.50%，N=0.01～0.05%，Cu≤0.20%，Al=0.010～0.030%，余量为Fe及其他不可避免的杂质元素；其中为了提高马氏体不锈钢2Cr13适应光伏玻璃生产的高温特性，添加了Mo、N、Ni元素。
[0015] 连铸过程中全程采用保护浇注，大包到中包之间采用长水口吹氩，氩气流量40～60 l/min，浸入式水口使用整体式水口。
[0016] 所述三级复合冷却方法的第一级冷却方式为喷水冷却，比水量0.03～0.07L/kg；第二级冷却方式为气雾冷却，比水量为0.08～0.22L/kg；第三级冷却方式为辐射区保温罩冷却。
[0017] 所述三段式复合电磁搅拌方法，其中结晶器电磁搅拌频率为1～2Hz，电流为100～500A；铸流电磁搅拌频率为5～10Hz，电流为50～200A；末端电磁搅拌频率为4～10Hz，电流为500～1100A；末端电磁搅拌优选螺旋式电磁搅拌器。
[0018] 拉坯速度按产量800～1000kg/min设计，全程恒拉速浇钢。
[0019] 所述连铸大圆坯的直径为φ400～800mm之间。
[0020] 本发明的方法解决了常规生产方法的问题，具有如下积极效果：
[0021] （1）电弧炉使用返回废钢作为炉料，合金熔化炉使用高碳铬铁、高Cr含量返回料头，实现了资源的循环利用。
[0022] （2）利用合金熔化炉不氧化的工作机理，将[Cr]、[Mn]等易氧化合金元素在合金熔化炉熔炼，降低了金属料及合金元素的烧损。
[0023] （3）利用氩氧炉脱碳保铬的工作机理，使用高碳铬铁替代低碳铬铁，降低了材料成本。
[0024] （4）钢包精炼只用于精调成分及温度，降低了冶炼时间，可减少对钢包耐材的侵蚀，有利于提高钢包寿命，减少钢液中夹杂物。
[0025] （5）采用连铸方式生产电极坯替代模铸，减轻了工人劳动强度，提高了生产效率，降低对耐火材料等浇注辅料的消耗，减少污染排放，提高钢铁行业的清洁生产比例。同时连铸大圆坯无需切除冒口，钢铁料利用率提高的同时还减少切冒口的烟尘排放。
[0026] （6）成分设计进行了优化设计，加入了Ni、Mo、N元素，提高了光伏玻璃压延辊耐高温特性，延长了使用寿命。
具体实施方式
[0027] 实施例1：一种光伏玻璃压延辊用马氏体不锈钢连铸大圆坯的制备方法，该方法采用返回料、短流程冶炼，具体包括以下步骤：
[0028] 步骤1）、电弧炉冶炼：采用60t超高功率电弧炉冶炼，炉料由二级废钢30t、碳钢屑10t、生铁20t组成；电弧炉出钢条件：终点[C]：0.05%、[P]：0.004%，出钢温度1660℃，出钢过程中钢包中加入铝块80kg、石灰200kg；出钢后钢包吊至合金熔化炉接合金铁水；
[0029] 步骤2）、合金熔化炉熔化合金：采用两台10t合金熔化炉冶炼，炉料由高碳铬铁10t、2Cr13返回料头10t组成，电炉出钢后兑入钢包，之后钢包吊至氩氧炉精炼。
[0030] 步骤3）、氩氧炉精炼：采用60t氩氧炉精炼，兑钢后采用顶底复合吹进入自动吹炼模式。当碳含量：0.35%、温度1670℃时抬氧枪，只用风枪吹炼；当碳含量：0.15%、温度1700℃时，加入硅铁500kg，还原7分钟；之后扒除60%以上的炉渣后重新加入石灰500kg、萤石120kg、铝块50kg进一步脱氧脱硫，温度1660℃出钢，出钢后转往钢包精炼炉；
[0031] 步骤4）、真空精炼：氩氧炉出钢后在钢包精炼炉中进行真空精炼，温度1650℃进入真空罐脱气，在真空度≤67pa下下保持时间20分钟，破空后在线定氢，[H]：0.8ppm，吹氩气弱搅拌时间15分钟，温度1575℃吊包上连铸；
[0032] 步骤5）、钢水在立式连铸机上浇注为φ600mm铸坯，将真空脱气后的钢包吊至钢包回转台上，通过回转台转至中间包上方；钢水通过长水口及长水口吹氩保护注入中间包内，吹氩流量为60l/min；中间包内加入200kg碱性覆盖剂，控制中间包内过热度20～30℃，中间包钢水通过整体式浸入式水口注入结晶器内；结晶器内加结晶器保护渣保护，钢水在结晶器冷却水冷却条件下快速形成坯壳，结晶器冷却水流量2000l/min。采用三级复合冷却技术控制铸坯均匀性，第一级冷却为喷水冷却，比水量0.05L/kg；第二级冷却为气雾冷却，比水量为0.16L/kg；第三级冷却方式为辐射区保温无水冷却；采用三段式复合电磁搅拌技术改善铸坯凝固质量，其中结晶器电磁搅拌，搅拌频率为1.5Hz，搅拌电流为300A；铸流电磁搅拌频率为8Hz，电流为150A；末端电磁搅拌频率为5Hz，电流为800A；末端电磁搅拌为螺旋式电磁搅拌器。拉坯机以900kg/min的拉坯速度拉坯；铸坯被切割成3.5m长的定尺铸坯，出坯后铸坯热送下道工序进行电渣重熔。
