ICS 77.140.85 CCS J 32
G
中华人民共和国国家标准
GB/T42091—2022
大型锻钢件用真空钢锭的冶炼与铸锭规范
Specification of smelting and casting of vacuum ingot for heavy steel forgings
2022-12-30实施
2022-12-30发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会 发布 GB/T42091—2022
目 次
前言 1 范围
I
规范性引用文件术语和定义
2 3
4 原材料要求 5 设备及仪器要求 6 人员要求
安全环保要求 8 冶炼和铸锭工艺
7
质量控制、检验和记录
表1真空泵主要性能参数(推荐值) 表2精炼流程 GB/T42091—2022
前 言
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中国机械工业联合会提出。 本文件由全国大型铸锻件标准化技术委员会（SAC/TC506)归口。 本文件起草单位：二重（德阳)重型装备有限公司、中国第一重型机械股份公司、上海电气上重铸锻
有限公司、太原重工股份有限公司、中信重工机械股份有限公司。
本文件主要起草人：蒋新亮、邓琴、谢云飞、高建军、杨海石、马宏、曹岸春、金杨、董涛、蔡静、杨建春、 朱伟伟、杜旋、陈培红、王刚、邱斌、高金强、宋玉冰。
Ⅱ GB/T42091—2022
大型锻钢件用真空钢锭的冶炼与铸锭规范
1范围
本文件规定了大型锻钢件用真空钢锭的冶炼和铸锭的原材料、设备及仪器要求、人员要求、安全环保要求、冶炼和铸锭工艺、质量控制、检验和记录。
本文件适用于大型锻钢件用50t以上真空钢锭（以下简称为“钢锭”)的冶炼和铸锭。
2规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T223（所有部分）钢铁及合金化学分析方法 GB/T 549 电焊锚链 GB/T 2272 硅铁 GB/T 2988 高铝砖 GB/T 3649 钼铁 GB/T 3795 锰铁 GB/T 3863 工业氧 GB/T3864 工业氮 GB/T 4139 钒铁 GB/T 4223 废钢铁 GB/T 4336 碳素钢和中低合金钢 多元素含量的测定火花放电原子发射光谱法（常规法） GB/T 4842 氩 GB/T5611 铸造术语 GB/T 5683 铬铁 GB/T 6414 铸件 尺寸公差、几何公差与机械加工余量 GB/T 6516 电解镍 GB/T 8918 重要用途钢丝绳 GB/T 11261 钢铁氧含量的测定脉冲加热惰气熔融-红外线吸收法 GB/T20118 钢丝绳通用技术条件 GB/T25049 镍铁 GB/T20123 钢铁 总碳硫含量的测定高频感应炉燃烧后红外吸收法（常规方法） GB/T20124 钢铁氮含量的测定情性气体熔融热导法（常规方法） GB/T20125 低合金钢多元素含量的测定电感耦合等离子体原子发射光谱法 GB/T22589 镁碳砖 GB/T39733 再生钢铁原料 AQ2001 炼钢安全规程 JB/T3261 LG系列盛钢桶型式与基本参数
1 GB/T 42091—2022
JB/T7333 手动起重用夹钳 YB/T042 冶金石灰 YB/T070 钢锭模 YB/T192 炼钢用增碳剂 YB/T5049 滑板砖 YB/T5051 硅钙合金 YB/T 5217 萤石 YB/T5296 炼钢用生铁
3术语和定义
GB/T5611界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
真空钢锭 vacuumingot 通过电炉粗炼、钢包精炼加真空脱气处理、真空浇注（模铸滴流脱气或模铸滴流脱气加真空碳脱氧）
的钢锭。
4原材料要求
4.1生铁、废钢等钢铁原材料应符合YB/T5296、GB/T4223、GB/T39733的规定。 4.2石灰、萤石、碳粉、硅钙粉、硅铁粉等渣料原材料应符合YB/T042、YB/T5217、YB/T192、 YB/T5051、GB/T2272的规定。 4.3硅铁、锰铁、铬铁、电解镍、镍铁、钼铁、钒铁等金属或合金原材料应符合GB/T2272、GB/T3795、 GB/T5683、GB/T6516、GB/T25049、GB/T3649、GB/T4139的规定。 4.4高铝砖、镁碳砖、滑板砖等耐火材料应符合GB/T2988、GB/T22589、YB/T5049的规定。 4.5根据锻件化学成分和机械性能要求，应对原辅材料的有害残余元素如Ni（当产品对Ni有残余要求时）、Mo(当产品对Mo有残余要求时）、Cu、As、Sn、Sb、Co（当产品对Co有残余要求时）等化学元素以及产品对碳当量和焊接要求涉及的化学元素进行相应规定，以满足化学成分要求。 4.6冶炼用氧气应符合GB/T3863的规定，其中氧气含量（体积分数）应大于或等于99.5%；氮气应符合GB/T3864的规定，其中氮气含量（体积分数）应大于或等于99.2%；纯氩应符合GB/T4842的规定，其中氩气含量（体积分数)应大于或等于99.99%；高纯氩也应符合GB/T4842的规定，其中氩气含量（体积分数）应大于或等于99.999%。
5设备及仪器要求
5.1电炉设备
钢液粗炼应选用大型高功率或超高功率碱性电炉（冶炼能力大于或等于60t)），并配有吹氧、喷碳及除尘等设备。 5.2钢包炉设备
钢液精炼应选用钢包精炼炉。钢包精炼炉应具备受（出）钢工位、保温（烘烤）工位、加热工位、真空脱气/真空吹氧脱碳工位及搅拌功能。 2 GB/T 42091—2022
5.3铸锭设备
5.3.1行车起吊能力应与生产的钢锭锭型相匹配，最小起吊能力应大于或等于100t。 5.3.2真空室能力应与生产的钢锭锭型相匹配，最小真空室能力应大于或等于50t。真空泵主要性能参数(推荐值)见表1。
表1真空泵主要性能参数(推荐值）
参数名称抽气量工作真空度泵口极限真空度
数值
蒸汽泵：≥500kg/h；机械泵：≥200000m/h
≤67 Pa 20 Pa
5.4检验设备
5.4.1化学成分分析检验使用的设备应经具备相关资质的第三方检测机构检定合格。制造商应具备分析常规化学元素（如C、Si、Mn、P、S、Cr、Ni、Mo、V、Cu、Al、H、O、N等）和微量元素（如As、Sn、Sb、 Cd、Ce、La、B、Pb、Co等)的能力。 5.4.2检验钢锭所使用的检测计量设备应由具备相关资质的第三方检测机构定期进行检查和检定并颁发合格证书。同时，检测时使用的检测设备应在有效的检定期限内。
5.5测温仪器
宜使用铂热电偶测量钢液温度。测温完毕后，应将偶头从钢液中带出，不应丢入钢包或炉体中。 测温仪器由具备相关资质的第三方检测机构定期进行检查和检定并颁发合格证书，同时，使用的测温仪器应在有效的检定期限内。 5.6冶金辅具、吊具 5.6.1钢锭模、底盘、保温帽、渣罐等冶金辅具应符合订货图纸的要求，以及YB/T070、GB/T6414的规定。 5.6.2钢包、中间包、各种锚链以及钢丝绳（吊索具）、夹钳等冶金辅具和吊具应符合JB/T3261、 GB/T549、GB/T20118,GB/T8918、JB/T7333的规定。 5.6.3冶金辅具出现以下任何一条都应报废：
a）因灼损或剥落修补不经济时； b）吊把有裂纹，修后起吊不安全时；）整个辅具已老化、龟裂、磨损严重，不能再使用时； d）裂纹过大不能使用时。
6人员要求
冶炼与铸锭操作人员应具备相应的冶炼与铸锭知识和具有相关设备操作证，并应经过专业培训和考核。制造厂应评估冶炼与铸锭操作人员的水平，并按照人员水平安排相应的冶炼与铸锭工作。检验人员应取得相应的专业资格证书后，方可从事相应的检测工作。
3 GB/T42091—2022
7安全环保要求
7.1应按AQ2001的要求制定冶炼和铸锭工艺过程的事故处理预案，并建立应急处理机制，以应对制造过程中出现的突发事故。 7.2在生产过程中，应确保除尘设备、隔音设施完好且正常运行，以满足环境保护的规定。 7.3生产现场有害及危险物品控制应符合AQ2001的规定。
8冶炼和铸锭工艺
8.1工艺流程概述
采用电炉熔化钢铁料粗炼钢液，再经过钢包炉真空精炼净化钢液，同时调整化学成分，达到相应材料标准规定的化学成分要求，在真空状态下，按规定温度和浇注速度将钢液注人钢锭模内，最终凝固形成钢锭。
8.2冶炼工艺
8.2.1电炉冶炼工艺 8.2.1.1 钢铁料备料 8.2.1.1.1钢铁料备料总量应为计划出钢钢液量除以电炉熔炼收得率的重量。 8.2.1.1.2应明确钢铁料的化学成分的来源，并应根据电炉设备能力大小适当控制尺寸、重量，单块边长宜小于或等于1000mm，单重宜小于或等于1000kg。同时，应保证钢铁料备料中无密闭容器、积水和油污、爆炸物、有色金属物、不应进人备料的合金废钢及泥沙等非金属夹杂物。 8.2.1.1.3钢铁料的布料应满足分层装料、下部致密、上部疏松、中间高、四周低的要求，同时，大块料不应装在出钢口及炉门口。 8.2.1.1.4应根据设备能力进行装料，不应超装，并根据不同炉期适当调整装入量，以确保设备安全生产。 8.2.1.2电炉冶炼 8.2.1.2.1 在冶炼时应保证大渣量，并控制钢液温度，以确保电炉脱磷效率。 8.2.1.2.2电炉冶炼过程中，应由操作人员取试样进行化学成分分析。如化学成分不合格，应继续进行调整，直至化学成分完全符合工艺要求，方可出钢
8.2.1.3电炉出钢 8.2.1.3.1出钢温度宜大于或等于1650℃。若钢包烘烤效果不理想或倒包出钢时，应适当提高出钢温度。 8.2.1.3.2偏心炉底出钢的电炉可执行留钢留渣操作。 8.2.1.3.3为减少钢包炉精炼时回磷，宜尽量避免电炉炉渣进人钢包精炼炉。 8.2.1.3.4钢包承接钢液前或承接钢液过程中，可根据情况加人铝块、硅铁、锰铁、壳、石灰等预脱氧剂、预熔渣料、保温材料等。
4 ICS 77.140.85 CCS J 32
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中华人民共和国国家标准
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大型锻钢件用真空钢锭的冶炼与铸锭规范
Specification of smelting and casting of vacuum ingot for heavy steel forgings
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国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会 发布 GB/T42091—2022
目 次
前言 1 范围
I
规范性引用文件术语和定义
2 3
4 原材料要求 5 设备及仪器要求 6 人员要求
安全环保要求 8 冶炼和铸锭工艺
7
质量控制、检验和记录
表1真空泵主要性能参数(推荐值) 表2精炼流程 GB/T42091—2022
前 言
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中国机械工业联合会提出。 本文件由全国大型铸锻件标准化技术委员会（SAC/TC506)归口。 本文件起草单位：二重（德阳)重型装备有限公司、中国第一重型机械股份公司、上海电气上重铸锻
有限公司、太原重工股份有限公司、中信重工机械股份有限公司。
本文件主要起草人：蒋新亮、邓琴、谢云飞、高建军、杨海石、马宏、曹岸春、金杨、董涛、蔡静、杨建春、 朱伟伟、杜旋、陈培红、王刚、邱斌、高金强、宋玉冰。
Ⅱ GB/T42091—2022
大型锻钢件用真空钢锭的冶炼与铸锭规范
1范围
本文件规定了大型锻钢件用真空钢锭的冶炼和铸锭的原材料、设备及仪器要求、人员要求、安全环保要求、冶炼和铸锭工艺、质量控制、检验和记录。
本文件适用于大型锻钢件用50t以上真空钢锭（以下简称为“钢锭”)的冶炼和铸锭。
2规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T223（所有部分）钢铁及合金化学分析方法 GB/T 549 电焊锚链 GB/T 2272 硅铁 GB/T 2988 高铝砖 GB/T 3649 钼铁 GB/T 3795 锰铁 GB/T 3863 工业氧 GB/T3864 工业氮 GB/T 4139 钒铁 GB/T 4223 废钢铁 GB/T 4336 碳素钢和中低合金钢 多元素含量的测定火花放电原子发射光谱法（常规法） GB/T 4842 氩 GB/T5611 铸造术语 GB/T 5683 铬铁 GB/T 6414 铸件 尺寸公差、几何公差与机械加工余量 GB/T 6516 电解镍 GB/T 8918 重要用途钢丝绳 GB/T 11261 钢铁氧含量的测定脉冲加热惰气熔融-红外线吸收法 GB/T20118 钢丝绳通用技术条件 GB/T25049 镍铁 GB/T20123 钢铁 总碳硫含量的测定高频感应炉燃烧后红外吸收法（常规方法） GB/T20124 钢铁氮含量的测定情性气体熔融热导法（常规方法） GB/T20125 低合金钢多元素含量的测定电感耦合等离子体原子发射光谱法 GB/T22589 镁碳砖 GB/T39733 再生钢铁原料 AQ2001 炼钢安全规程 JB/T3261 LG系列盛钢桶型式与基本参数
1 GB/T 42091—2022
JB/T7333 手动起重用夹钳 YB/T042 冶金石灰 YB/T070 钢锭模 YB/T192 炼钢用增碳剂 YB/T5049 滑板砖 YB/T5051 硅钙合金 YB/T 5217 萤石 YB/T5296 炼钢用生铁
3术语和定义
GB/T5611界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
真空钢锭 vacuumingot 通过电炉粗炼、钢包精炼加真空脱气处理、真空浇注（模铸滴流脱气或模铸滴流脱气加真空碳脱氧）
的钢锭。
4原材料要求
4.1生铁、废钢等钢铁原材料应符合YB/T5296、GB/T4223、GB/T39733的规定。 4.2石灰、萤石、碳粉、硅钙粉、硅铁粉等渣料原材料应符合YB/T042、YB/T5217、YB/T192、 YB/T5051、GB/T2272的规定。 4.3硅铁、锰铁、铬铁、电解镍、镍铁、钼铁、钒铁等金属或合金原材料应符合GB/T2272、GB/T3795、 GB/T5683、GB/T6516、GB/T25049、GB/T3649、GB/T4139的规定。 4.4高铝砖、镁碳砖、滑板砖等耐火材料应符合GB/T2988、GB/T22589、YB/T5049的规定。 4.5根据锻件化学成分和机械性能要求，应对原辅材料的有害残余元素如Ni（当产品对Ni有残余要求时）、Mo(当产品对Mo有残余要求时）、Cu、As、Sn、Sb、Co（当产品对Co有残余要求时）等化学元素以及产品对碳当量和焊接要求涉及的化学元素进行相应规定，以满足化学成分要求。 4.6冶炼用氧气应符合GB/T3863的规定，其中氧气含量（体积分数）应大于或等于99.5%；氮气应符合GB/T3864的规定，其中氮气含量（体积分数）应大于或等于99.2%；纯氩应符合GB/T4842的规定，其中氩气含量（体积分数)应大于或等于99.99%；高纯氩也应符合GB/T4842的规定，其中氩气含量（体积分数）应大于或等于99.999%。
5设备及仪器要求
5.1电炉设备
钢液粗炼应选用大型高功率或超高功率碱性电炉（冶炼能力大于或等于60t)），并配有吹氧、喷碳及除尘等设备。 5.2钢包炉设备
钢液精炼应选用钢包精炼炉。钢包精炼炉应具备受（出）钢工位、保温（烘烤）工位、加热工位、真空脱气/真空吹氧脱碳工位及搅拌功能。 2 GB/T 42091—2022
5.3铸锭设备
5.3.1行车起吊能力应与生产的钢锭锭型相匹配，最小起吊能力应大于或等于100t。 5.3.2真空室能力应与生产的钢锭锭型相匹配，最小真空室能力应大于或等于50t。真空泵主要性能参数(推荐值)见表1。
表1真空泵主要性能参数(推荐值）
参数名称抽气量工作真空度泵口极限真空度
数值
蒸汽泵：≥500kg/h；机械泵：≥200000m/h
≤67 Pa 20 Pa
5.4检验设备
5.4.1化学成分分析检验使用的设备应经具备相关资质的第三方检测机构检定合格。制造商应具备分析常规化学元素（如C、Si、Mn、P、S、Cr、Ni、Mo、V、Cu、Al、H、O、N等）和微量元素（如As、Sn、Sb、 Cd、Ce、La、B、Pb、Co等)的能力。 5.4.2检验钢锭所使用的检测计量设备应由具备相关资质的第三方检测机构定期进行检查和检定并颁发合格证书。同时，检测时使用的检测设备应在有效的检定期限内。
5.5测温仪器
宜使用铂热电偶测量钢液温度。测温完毕后，应将偶头从钢液中带出，不应丢入钢包或炉体中。 测温仪器由具备相关资质的第三方检测机构定期进行检查和检定并颁发合格证书，同时，使用的测温仪器应在有效的检定期限内。 5.6冶金辅具、吊具 5.6.1钢锭模、底盘、保温帽、渣罐等冶金辅具应符合订货图纸的要求，以及YB/T070、GB/T6414的规定。 5.6.2钢包、中间包、各种锚链以及钢丝绳（吊索具）、夹钳等冶金辅具和吊具应符合JB/T3261、 GB/T549、GB/T20118,GB/T8918、JB/T7333的规定。 5.6.3冶金辅具出现以下任何一条都应报废：
a）因灼损或剥落修补不经济时； b）吊把有裂纹，修后起吊不安全时；）整个辅具已老化、龟裂、磨损严重，不能再使用时； d）裂纹过大不能使用时。
6人员要求
冶炼与铸锭操作人员应具备相应的冶炼与铸锭知识和具有相关设备操作证，并应经过专业培训和考核。制造厂应评估冶炼与铸锭操作人员的水平，并按照人员水平安排相应的冶炼与铸锭工作。检验人员应取得相应的专业资格证书后，方可从事相应的检测工作。
3 GB/T42091—2022
7安全环保要求
7.1应按AQ2001的要求制定冶炼和铸锭工艺过程的事故处理预案，并建立应急处理机制，以应对制造过程中出现的突发事故。 7.2在生产过程中，应确保除尘设备、隔音设施完好且正常运行，以满足环境保护的规定。 7.3生产现场有害及危险物品控制应符合AQ2001的规定。
8冶炼和铸锭工艺
8.1工艺流程概述
采用电炉熔化钢铁料粗炼钢液，再经过钢包炉真空精炼净化钢液，同时调整化学成分，达到相应材料标准规定的化学成分要求，在真空状态下，按规定温度和浇注速度将钢液注人钢锭模内，最终凝固形成钢锭。
8.2冶炼工艺
8.2.1电炉冶炼工艺 8.2.1.1 钢铁料备料 8.2.1.1.1钢铁料备料总量应为计划出钢钢液量除以电炉熔炼收得率的重量。 8.2.1.1.2应明确钢铁料的化学成分的来源，并应根据电炉设备能力大小适当控制尺寸、重量，单块边长宜小于或等于1000mm，单重宜小于或等于1000kg。同时，应保证钢铁料备料中无密闭容器、积水和油污、爆炸物、有色金属物、不应进人备料的合金废钢及泥沙等非金属夹杂物。 8.2.1.1.3钢铁料的布料应满足分层装料、下部致密、上部疏松、中间高、四周低的要求，同时，大块料不应装在出钢口及炉门口。 8.2.1.1.4应根据设备能力进行装料，不应超装，并根据不同炉期适当调整装入量，以确保设备安全生产。 8.2.1.2电炉冶炼 8.2.1.2.1 在冶炼时应保证大渣量，并控制钢液温度，以确保电炉脱磷效率。 8.2.1.2.2电炉冶炼过程中，应由操作人员取试样进行化学成分分析。如化学成分不合格，应继续进行调整，直至化学成分完全符合工艺要求，方可出钢
8.2.1.3电炉出钢 8.2.1.3.1出钢温度宜大于或等于1650℃。若钢包烘烤效果不理想或倒包出钢时，应适当提高出钢温度。 8.2.1.3.2偏心炉底出钢的电炉可执行留钢留渣操作。 8.2.1.3.3为减少钢包炉精炼时回磷，宜尽量避免电炉炉渣进人钢包精炼炉。 8.2.1.3.4钢包承接钢液前或承接钢液过程中，可根据情况加人铝块、硅铁、锰铁、壳、石灰等预脱氧剂、预熔渣料、保温材料等。
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