[發明專利]韌性高鉻鐵素體合金的生產方法

無效

• 申請號: 200810020086.9
• 申請日: 2008-03-19
• 公開（公告）號: CN101538640A
• 公開（公告）日: 2009-09-23
• 發明（設計）人: 翟世先;徐華;翟海平;翟華平;翟玉亭
• 申請（專利權）人: 江蘇星火特鋼有限公司
• 主分類號: C21C7/072
• 分類號: C21C7/072;C21C7/076;C21C7/06;C21C7/068
• 代理公司: 泰州地益專利事務所
• 代理人: 王楚云

技術領域

本發明涉及一種超純鐵素體不銹鋼脫碳、脫氮的冶煉方法。

背景技術

鐵素體在不銹鋼中存在C、N間隙元素強烈形成并穩定奧氏體，對鐵素體不銹鋼十分有害，主要是因為C、N元素在鐵素體不銹鋼中的擴散速度快，約為在奧氏體中的600倍，在高溫加熱后的冷卻過程中會有碳、氮化物沉淀析出，導致了鐵素體不銹鋼475℃脆性、高溫脆性、室溫韌性低、脆性轉變溫度高、對缺口敏感等缺點。因此，冶金工作者長期致力于降低鐵素體不銹鋼中的碳、氮含量，從而克服鐵素體不銹鋼的上述不足。

極低的C、N含量是超純鐵素體不銹鋼最顯著的特征，深度脫碳、脫氮也成為超純鐵素體不銹鋼冶煉的核心技術。超純鐵素體不銹鋼都含有大量的鉻、鉬等元素，和鉬元素對鋼中的碳、氮的相互作用是負數，從熱力學上考慮，把這類鋼碳、氮含量降低到一個低水平比其它鋼種更加困難。

發明內容

為了克服現有鐵素體不銹鋼脫碳、脫氮的方法的上述不足，本發明提供一種韌性高鉻鐵素體合金的生產方法，本脫碳、脫氮工藝簡單、冶煉時間短。

本發明是通過如下技術方案來實現的：

韌性高鉻鐵素體合金的生產方法：

1)原材料的選擇：

所用的純Fe、金屬Cr中Al的質量百分比控制在0.05以下，純Fe中碳的質量百分比控制在0.02以下，純鐵表面的氧化皮不做任何處理；

2)工藝過程：

a、真空熔煉：在真空下熔煉純Fe、金屬Cr、Mo，不加保護性氣氛，溶化期真空度控制在20-40Pa，通過此階段良好的碳-氧反應，達到合金的主要脫碳、脫氧的目的；

b、高溫真空精煉：采用高溫、高真空的精煉制度，進一步脫碳、脫氧、脫氮，鋼液在1620-1670℃，1-5Pa的真空下，精煉15-20分鐘，當真空度至20000-25000Pa時開始吹氧脫碳，當鋼液中碳的含量降至0.03％-0.05％(由脫碳模型計算)時停止吹氧，進行高真空沸騰，即在高真空下脫碳和高真空下脫氮，真空度不大于100Pa時，沸騰時間≥20分鐘，鋼包底部氣體攪拌強度≥13L/(min.t)；

c、還原造渣：加入硅鐵，將吹氧階段氧化的鉻及其它金屬元素還原，硅鐵加入量＝鋼液終點要求硅含量×鋼液重量÷硅鐵含硅量÷硅鐵回收率，同時加入石灰、螢石料(加入的石灰、螢石的重量為螢石：7kg/t，石灰：25kg/t)造渣，還原時間10-15分鐘，底吹攪拌強度大于10L/(min.t)，真空度≤500Pa；

d、降溫凝固：停電降溫至1450-1480℃，使鋼液凝固，隨合金液溫度的降低，合金中氧、氮的溶解度降低，還會出現一定的脫氧、脫氮的效果；

e、升溫脫氧：再升溫至1520-1550℃，在氬氣保護性氣氛下，加入鋁深脫氧(Al加入量2.5kg/t)，攪拌強度大于10L/(min.t)，真空度≤500Pa，脫氧時間5-10分鐘；

f、調質并均勻化：合金微調，成分均勻時間5-10分鐘；

g、澆錠：最后將溫度升至1570-1590℃，然后進行澆注。

如果C、N含量不符合，可以去初煉爐重煉；如果其成分和溫度不合要求，可去其它精煉爐調整。

本發明通過以上步驟可以將鋼液終點C、N含量都降低到100ppm以下。本發明工藝簡單、冶煉時間較短、短噴濺少、氬氣消耗小。

具體實施方式

下面結合實施例詳細說明本發明韌性高鉻鐵素體合金的生產方法，但本發明脫碳、脫氮的方法的具體實施方式不局限于下述的實施例。

1、原材料的選擇及處理：選擇的鑄造純鐵(或熱軋純鐵)和金屬Cr中Al的質量百分比控制在0.05以下，其目的是使得熔化期的碳-氧反應更充分，防止Al含量偏高抑制熔化期的碳-氧反應。表面有氧化皮的純鐵棒不經滾磨，加之純鐵與金屬Cr自身氧含量的質量百分比控制在0.1以下，造成熔化期、精煉期鋼液中富氧，利于碳-氧反應的脫碳、脫氧。2、熔化精煉，純鐵、金屬Cr、Mo一同裝入進行熔化，熔化期一直在真空下進行。為獲得熔化期良好的碳脫氧，熔化過程中不推薦爐內通入惰性保護氣氛，只通過真空閥門的關閉有效地控制碳-氧反應的程度并保證熔化過程的正常進行。在熔化、精煉的材料不產生嚴重的崩濺的前提下，希望有良好的碳脫氧沸騰現象，因為原材料的脫碳、脫氮和部分脫氧過程主要發生在熔化、精煉期。精煉期在高溫、高真空下進行，精煉溫度控制在1650℃左右，高真度控制在1-5Pa，精煉15-20分鐘，當真空度至20000-25000Pa時開始吹氧脫碳，當鋼液中碳的含量降至0.03％-0.05％(由脫碳模型計算)時停止吹氧，進行高真空沸騰，進一步脫碳、脫氧、脫氮，真空度不大于100Pa時，沸騰時間≥20分鐘，底部氣體攪拌強度≥13L/(min.t)。3、還原造渣，將吹氧階段氧化的鉻及其它金屬元素還原，同時造渣，還原時間10-15分鐘，底吹攪拌強度大于10L/(min.t)，真空度≤500Pa。4、還原造渣后，鋼液進行冷凝處理。因鋼液溶解的O、N隨溫度的降低，溶解度降低，在此過程中，還會有解析的氣體從鋼液中釋放出來。5、熔化期、精煉期、冷凝期完成了脫碳、脫氮后，在稍同于合金熔點及保護氣氛下加強脫氧、加入時邊加邊攪拌，使得鋼液表面富集的O、S最終被有效脫除。總之，通過本發明韌性高鉻鐵素體合金的生產方法，可以在保證熔煉合金的成分完全滿足國外EB26-1標準要求的前提下，使得嚴重影響合金韌性的C含量小于80ppm，C+N雜質總和小于120ppm。同時降低了熔煉合金的S含量，含量低于30ppm，保證合金具有良好的韌性。