本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种lng船用高锰钢的冶炼方法。
背景技术：
随着钢铁产品竞争的日趋激烈，低成本产品也更多的被开发，目前低温lng船用钢以镍钢和不锈钢为主，镍钢和不锈钢在生产制造的过程中需要大量宝贵的镍资源进行合金化，同时热处理过程中需要消耗大量的热能，故其生产周期长，能耗高，资源消耗压力大，相应地生产成本居高不下，环境污染严重，因此急需开发一种新型的lng船用钢板材料，减少镍含量用量，避免苛刻的热处理工艺，从而有效降低生产成本。
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，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，通过与其他合金共同作用，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，使该钢能够在极低温度范围内使用。因此，开发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。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种lng船用高锰钢的冶炼方法。本方法可获得钢质纯净的高锰钢钢水，生产的高锰钢具有强度级别较高，屈强比低和低温冲击韧性优良等特点，能够满足超低温用钢的要求。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种lng船用高锰钢的冶炼方法，所述冶炼方法包括初炼炉初炼、lf炉精炼、vd真空处理及连铸工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）初炼炉初炼工序：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%，大包温度≥1560℃；
（2）lf炉精炼工序：lf炉座包后采用碳粉脱氧，控制c：0.17～0.22%，脱氧毕补加石灰3～3.5㎏/t钢，萤石0.3～0.5㎏/t钢，温度≥1580℃时喂入铝线3～5㎏/t钢，后续采用电石扩散脱氧，电石加入量1.5～2.0㎏/t钢，白渣且温度≥1580℃开始分批次间隔5～8min加入金属锰，每次加入金属锰1.5～2.5㎏/t钢，每次加锰合金化毕补加石灰0.5～1.0㎏/t钢，终点石灰加入总量≥13㎏/t钢，渣中al2o3的含量为20～35%、feo含量为10～15%，精炼结束留渣量950～1020kg，lf炉精炼过程吹氩搅拌；观察没有明显锰聚堆时取样，根据内控成分指标调整金属锰加入次数，待温度1560～1580℃时取样，碳锰含量进内控线后温度1580～1610℃吊包；
（3）vd真空处理工序：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，真空前al≥0.05%，真空度≤66.7pa，真空保持时间≥15min；
（4）连铸工序：钢水过热度控制在45～50℃吊包浇铸得到连铸坯，连铸坯经后续加工处理得到lng船用高锰钢。
本发明所述步骤（2）和（3）加入金属锰的总次数为9～18次。
本发明所述步骤（2）lf炉精炼完成90～95%的锰合金化。
本发明所述步骤（2）lf炉锰合金化过程中加入金属锰的量按锰的收得率为97～99%配加。
本发明所述步骤（2）lf炉精炼过程吹氩搅拌强度，前15min氩气流量100～150l/min，后10min氩气流量30～50l/min。
本发明所述冶炼方法适用于成品：c：0.30～0.45%、mn：22.5～25.5%、p≤0.008%、s≤0.002%的高锰钢。
本发明所述冶炼方法生产的高锰钢力学性能：rp0.2≥400mpa、rm：800～970mpa，a50≥22%，-196℃低温冲击韧性akv≥41j。
本发明lng船用高锰钢的力学性能检测方法标准参考astma370和astma751；探伤级别符合nb/t47013.1-2015c级和a578c级。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明通过控制初炼炉初炼p含量使成品钢p≤0.008%，在lf炉进行锰的合金化操作，使锰全部熔化且有较高的收得率；同时通过vd真空前补喂金属锰，真空脱气去夹杂物，获得钢质纯净的高锰钢钢水，将成品钢中锰含量控制在22.5～25.5%；连铸钢水温度的精准控制减少温度波动，利于浇注。2、本发明冶炼方法生产的高锰钢力学性能：rp0.2≥400mpa、rm：800～970mpa，a50≥22%，-196℃低温冲击韧性akv≥41j。3、本发明生产的高锰钢具有致密度高，强度级别较高，延伸率高，屈强比低和低温冲击韧性优良的特点，能够满足超低温用钢的要求，具有良好综合性能和焊接性能，且成本较低，可广泛用于船用储罐工程和压力容器行业，应用前景广阔。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细地说明。
实施例1
本实施例lng船用高锰钢的冶炼方法包括初炼炉初炼、lf炉精炼、vd真空处理及连铸工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）初炼炉初炼工序：生铁和铁水加入量51t，占初炼炉容量的比例为52%，出钢钢水p：0.004%，大包温度1580℃；
（2）lf炉精炼工序：lf炉座包后采用碳粉脱氧，控制c：0.18%，脱氧毕补加石灰3.5㎏/t钢，萤石0.35㎏/t钢，温度1585℃时喂入铝线4㎏/t钢，后续采用电石扩散脱氧，电石加入量1.8㎏/t钢；
白渣且温度1581℃开始分批次间隔6min加入金属锰，每次加入金属锰2.5㎏/t钢，每次加锰合金化毕补加石灰0.8㎏/t钢，终点石灰加入总量13.5㎏/t钢，渣中al2o3的含量为23%、feo含量为13.5%，精炼结束留渣量1000kg；
lf炉精炼过程吹氩搅拌，吹氩搅拌强度，前15min氩气流量135l/min，后10min氩气流量40l/min；观察没有明显锰聚堆时取样，根据内控成分指标调整，加入金属锰8次，待温度1575℃时取样，碳锰含量进内控线后温度1600℃吊包；
（3）vd真空处理工序：vd座包后，各合金按目标值调入，根据内控成分加入金属锰1次，真空前al：0.060%，真空度66.7mpa，真空保持时间15min；
（4）连铸工序：钢水过热度控制在48℃吊包浇铸得到连铸坯，连铸坯经后续加工处理得到lng船用高锰钢。
本实施例lf炉精炼和vd真空处理加入金属锰的次数为9次，lf炉锰合金化过程中加入金属锰的量按锰的收得率为98%配加，lf炉精炼完成95%的锰合金化。
本实施例生产的10mm厚高锰钢板：c：0.45%、mn：22.6%、p：0.008%、s：0.002%；屈服强度437mpa，抗拉强度861mpa，延伸率a50为49%，-196℃低温冲击韧性akv：150j。
实施例2
本实施例lng船用高锰钢的冶炼方法包括初炼炉初炼、lf炉精炼、vd真空处理及连铸工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）初炼炉初炼工序：生铁和铁水加入量60t，占初炼炉容量的比例为55%，出钢钢水p：0.0035%，大包温度1585℃；
（2）lf炉精炼工序：lf炉座包后采用碳粉脱氧，控制c：0.20%，脱氧毕补加石灰3.35㎏/t钢，萤石0.40㎏/t钢，温度1580℃时喂入铝线3.5㎏/t钢，后续采用电石扩散脱氧，电石加入量1.5㎏/t钢；
白渣且温度1580℃开始分批次间隔7min加入金属锰，每次加入金属锰2㎏/t钢，每次加锰合金化毕补加石灰0.9㎏/t钢，终点石灰加入总量13.6㎏/t钢，渣中al2o3的含量为21%、feo含量为10%，精炼结束留渣量980kg；
lf炉精炼过程吹氩搅拌，吹氩搅拌强度，前15min氩气流量140l/min，后10min氩气流量35l/min；观察没有明显锰聚堆时取样，根据内控成分指标调整，加入金属锰9次，待温度1570℃时取样，碳锰含量进内控线后温度1590℃吊包；
（3）vd真空处理工序：vd座包后，各合金按目标值调入，根据内控成分加入金属锰2次，真空前al：0.058%，真空度66.7mpa，真空保持时间18min；
（4）连铸工序：钢水过热度控制在50℃吊包浇铸得到连铸坯，连铸坯经后续加工处理得到lng船用高锰钢。
本实施例lf炉精炼和vd真空处理加入金属锰的次数为11次，lf炉锰合金化过程中加入金属锰的量按锰的收得率为98.5%配加，lf炉精炼完成93%的锰合金化。
本实施例生产的12mm厚高锰钢板：c：0.40%、mn：22.9%、p：0.006%、s：0.001%；屈服强度469mpa，抗拉强度876mpa，延伸率a50为48%，-196℃低温冲击韧性akv：169j。
实施例3
本实施例lng船用高锰钢的冶炼方法包括初炼炉初炼、lf炉精炼、vd真空处理及连铸工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）初炼炉初炼工序：生铁和铁水加入量52t，占初炼炉容量的比例为53%，出钢钢水p：0.0037%，大包温度1583℃；
（2）lf炉精炼工序：lf炉座包后采用碳粉脱氧，控制c：0.18%，脱氧毕补加石灰3.1㎏/t钢，萤石0.40㎏/t钢，温度1585℃时喂入铝线4.5㎏/t钢，后续采用电石扩散脱氧，电石加入量1.6㎏/t钢；
白渣且温度1582℃开始分批次间隔5.5min加入金属锰，每次加入金属锰2.2㎏/t钢，每次加锰合金化毕补加石灰0.85㎏/t钢，终点石灰加入总量13.7㎏/t钢，渣中al2o3的含量为21%、feo含量为12%，精炼结束留渣量1020kg；
lf炉精炼过程吹氩搅拌，吹氩搅拌强度，前15min氩气流量138l/min，后10min氩气流量38l/min；观察没有明显锰聚堆时取样，根据内控成分指标调整，加入金属锰10次，待温度1568℃时取样，碳锰含量进内控线后温度1595℃吊包；
（3）vd真空处理工序：vd座包后，各合金按目标值调入，根据内控成分加入金属锰3次，真空前al：0.060%，真空度66.2mpa，真空保持时间20min；
（4）连铸工序：钢水过热度控制在47℃吊包浇铸得到连铸坯，连铸坯经后续加工处理得到lng船用高锰钢。
本实施例lf炉精炼和vd真空处理加入金属锰的次数为13次，lf炉锰合金化过程中加入金属锰的量按锰的收得率为97.3%配加，lf炉精炼完成92.5%的锰合金化。
本实施例生产的20mm厚高锰钢板：c：0.41%、mn：22.5%、p：0.008%、s：0.002%；屈服强度439mpa，抗拉强度858mpa，延伸率a50为50%，-196℃低温冲击韧性akv：134j。
实施例4
本实施例lng船用高锰钢的冶炼方法包括初炼炉初炼、lf炉精炼、vd真空处理及连铸工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）初炼炉初炼工序：生铁和铁水加入量52t，占初炼炉容量的比例为51%，出钢钢水p：0.0034%，大包温度1565℃；
（2）lf炉精炼工序：lf炉座包后采用碳粉脱氧，控制c：0.18%，脱氧毕补加石灰3.3㎏/t钢，萤石0.41㎏/t钢，温度1590℃时喂入铝线3.7㎏/t钢，后续采用电石扩散脱氧，电石加入量2.0㎏/t钢；
白渣且温度1586℃开始分批次间隔6min加入金属锰，每次加入金属锰2㎏/t钢，每次加锰合金化毕补加石灰0.72㎏/t钢，终点石灰加入总量13.4㎏/t钢，渣中al2o3的含量为28%、feo含量为14%，精炼结束留渣量960kg；
lf炉精炼过程吹氩搅拌，吹氩搅拌强度，前15min氩气流量115l/min，后10min氩气流量43l/min；观察没有明显锰聚堆时取样，根据内控成分指标调整，加入金属锰11次，待温度1572℃时取样，碳锰含量进内控线后温度1605℃吊包；
（3）vd真空处理工序：vd座包后，各合金按目标值调入，根据内控成分加入金属锰4次，真空前al：0.055%，真空度66mpa，真空保持时间17min；
（4）连铸工序：钢水过热度控制在46℃吊包浇铸，连铸坯经后续加工处理得到lng船用高锰钢。
本实施例lf炉精炼和vd真空处理加入金属锰的次数为15次，lf炉锰合金化过程中加入金属锰的量按锰的收得率为99%配加，lf炉精炼完成91%的锰合金化。
本实施例生产的15mm厚高锰钢板：c：0.38%、mn：23.7%、p：0.005%、s：0.001%；屈服强度465mpa，抗拉强度861mpa，延伸率a50为50.5%，-196℃低温冲击韧性akv：165j。
实施例5
本实施例lng船用高锰钢的冶炼方法包括初炼炉初炼、lf炉精炼、vd真空处理及连铸工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）初炼炉初炼工序：生铁和铁水加入量51t，占初炼炉容量的比例为51.3%，出钢钢水p：0.0032%，大包温度1570℃；
（2）lf炉精炼工序：lf炉座包后采用碳粉脱氧，控制c：0.19%，脱氧毕补加石灰3.0㎏/t钢，萤石0.45㎏/t钢，温度1587℃时喂入铝线5㎏/t钢，后续采用电石扩散脱氧，电石加入量1.7㎏/t钢；
白渣且温度1583℃开始分批次间隔7min加入金属锰，每次加入金属锰1.5㎏/t钢，每次加锰合金化毕补加石灰0.78㎏/t钢，终点石灰加入总量13.0㎏/t钢，渣中al2o3的含量为25%、feo含量为11%，精炼结束留渣量990kg；
lf炉精炼过程吹氩搅拌，吹氩搅拌强度，前15min氩气流量125l/min，后10min氩气流量45l/min；观察没有明显锰聚堆时取样，根据内控成分指标调整，加入金属锰15次，待温度1562℃时取样，碳锰含量进内控线后温度1583℃吊包；
（3）vd真空处理工序：vd座包后，各合金按目标值调入，根据内控成分加入金属锰3次，真空前al：0.053%，真空度62mpa，真空保持时间16min；
（4）连铸工序：钢水过热度控制在47℃吊包浇铸，连铸坯经后续加工处理得到lng船用高锰钢。
本实施例lf炉精炼和vd真空处理加入金属锰的次数为18次，lf炉锰合金化过程中加入金属锰的量按锰的收得率为97.5%配加，lf炉精炼完成92%的锰合金化。
本实施例生产的25mm厚高锰钢板：c：0.35%、mn：24.5%、p：0.006%、s：0.002%；屈服强度409mpa，抗拉强度821mpa，延伸率a50为51%，-196℃低温冲击韧性akv：155j。
实施例6
本实施例lng船用高锰钢的冶炼方法包括初炼炉初炼、lf炉精炼、vd真空处理及连铸工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）初炼炉初炼工序：生铁和铁水加入量53t，占初炼炉容量的比例为52.4%，出钢钢水p：0.0038%，大包温度1567℃；
（2）lf炉精炼工序：lf炉座包后采用碳粉脱氧，控制c：0.21%，脱氧毕补加石灰3.45㎏/t钢，萤石0.30㎏/t钢，温度1583℃时喂入铝线3.5㎏/t钢，后续采用电石扩散脱氧，电石加入量1.9㎏/t钢；
白渣且温度1583℃开始分批次间隔6.5min加入金属锰，每次加入金属锰2㎏/t钢，每次加锰合金化毕补加石灰0.50㎏/t钢，终点石灰加入总量13.1㎏/t钢，渣中al2o3的含量为32%、feo含量为13%，精炼结束留渣量970kg；
lf炉精炼过程吹氩搅拌，吹氩搅拌强度，前15min氩气流量108l/min，后10min氩气流量32l/min；观察没有明显锰聚堆时取样，根据内控成分指标调整，加入金属锰13次，待温度1578℃时取样，碳锰含量进内控线后温度1589℃吊包；
（3）vd真空处理工序：vd座包后，各合金按目标值调入，根据内控成分加入金属锰3次，真空前al：0.057%，真空度60mpa，真空保持时间19min；
（4）连铸工序：钢水过热度控制在45℃吊包浇铸，连铸坯经后续加工处理得到lng船用高锰钢。
本实施例lf炉精炼和vd真空处理加入金属锰的次数为16次，lf炉锰合金化过程中加入金属锰的量按锰的收得率为98.2%配加，lf炉精炼完成90%的锰合金化。
本实施例生产的30mm厚高锰钢板：c：0.38%、mn：23.8%、p：0.004%、s：0.0015%；屈服强度403mpa，抗拉强度806mpa，延伸率a50为48%，-196℃低温冲击韧性akv：158j。
实施例7
本实施例lng船用高锰钢的冶炼方法包括初炼炉初炼、lf炉精炼、vd真空处理及连铸工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）初炼炉初炼工序：生铁和铁水加入量52.5t，占初炼炉容量的比例为50%，出钢钢水p：0.0030%，大包温度1590℃；
（2）lf炉精炼工序：lf炉座包后采用碳粉脱氧，控制c：0.22%，脱氧毕补加石灰3.28㎏/t钢，萤石0.32㎏/t钢，温度1595℃时喂入铝线4.0㎏/t钢，后续采用电石扩散脱氧，电石加入量1.75㎏/t钢；
白渣且温度1583℃开始分批次间隔5min加入金属锰，每次加入金属锰2.5㎏/t钢，每次加锰合金化毕补加石灰0.68㎏/t钢，终点石灰加入总量13.2㎏/t钢，渣中al2o3的含量为20%、feo含量为15%，精炼结束留渣量950kg；
lf炉精炼过程吹氩搅拌，吹氩搅拌强度，前15min氩气流量150l/min，后10min氩气流量30l/min；观察没有明显锰聚堆时取样，根据内控成分指标调整，加入金属锰8次，待温度1560℃时取样，碳锰含量进内控线后温度1580℃吊包；
（3）vd真空处理工序：vd座包后，各合金按目标值调入，根据内控成分加入金属锰3次，真空前al：0.064%，真空度55mpa，真空保持时间18min；
（4）连铸工序：钢水过热度控制在49℃吊包浇铸，连铸坯经后续加工处理得到lng船用高锰钢。
本实施例lf炉精炼和vd真空处理加入金属锰的次数为11次，lf炉锰合金化过程中加入金属锰的量按锰的收得率为97.4%配加，lf炉精炼完成91.5%的锰合金化。
本实施例生产的20mm厚高锰钢板：c：0.33%、mn：23.2%、p：0.005%、s：0.0012%；屈服强度492mpa，抗拉强度968mpa，延伸率a50为49%，-196℃低温冲击韧性akv：161j。
实施例8
本实施例lng船用高锰钢的冶炼方法包括初炼炉初炼、lf炉精炼、vd真空处理及连铸工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）初炼炉初炼工序：生铁和铁水加入量50t，占初炼炉容量的比例为50.8%，出钢钢水p：0.0036%，大包温度1560℃；
（2）lf炉精炼工序：lf炉座包后采用碳粉脱氧，控制c：0.17%，脱氧毕补加石灰3.42㎏/t钢，萤石0.50㎏/t钢，温度1600℃时喂入铝线3.0㎏/t钢，后续采用电石扩散脱氧，电石加入量1.95㎏/t钢；
白渣且温度1583℃开始分批次间隔8min加入金属锰，每次加入金属锰1.8㎏/t钢，每次加锰合金化毕补加石灰1.0㎏/t钢，终点石灰加入总量13.8㎏/t钢，渣中al2o3的含量为35%、feo含量为11.5%，精炼结束留渣量1010kg；
lf炉精炼过程吹氩搅拌，吹氩搅拌强度，前15min氩气流量100l/min，后10min氩气流量50l/min；观察没有明显锰聚堆时取样，根据内控成分指标调整，加入金属锰8次，待温度1580℃时取样，碳锰含量进内控线后温度1610℃吊包；
（3）vd真空处理工序：vd座包后，各合金按目标值调入，根据内控成分加入金属锰2次，真空前al：0.050%，真空度61mpa，真空保持时间17min；
（4）连铸工序：钢水过热度控制在48℃吊包浇铸，连铸坯经后续加工处理得到lng船用高锰钢。
本实施例lf炉精炼和vd真空处理加入金属锰的次数为10次，lf炉锰合金化过程中加入金属锰的量按锰的收得率为97%配加，lf炉精炼完成93%的锰合金化。
本实施例生产的8mm厚高锰钢板：c：0.30%、mn：25.5%、p：0.006%、s：0.002%；屈服强度438mpa，抗拉强度879mpa，延伸率a50为47%，-196℃低温冲击韧性akv：168j。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。