[發明專利]一種加壓電渣重熔氣相滲氮制備高氮奧氏體不銹鋼的渣系

有效

• 申請號: 201610485525.8
• 申請日: 2016-06-24
• 公開（公告）號: CN105936978B
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 李花兵;姜周華;馮浩;張彬彬;張樹才;劉福斌;耿鑫;羅毅
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C22B9/18
• 分類號: C22B9/18;C22C33/06;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/44
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司11286
• 代理人: 尹淑梅

技術領域

本發明涉及一種用于冶煉高氮鋼的渣系，特別涉及一種用于加壓電渣重熔過程中利用氣相滲氮冶煉高氮奧氏體不銹鋼的渣系。

背景技術

氮是強烈的奧氏體穩定化元素，可以促使不銹鋼形成奧氏體組織。在鎳當量計算中，氮當量是鎳的30倍，因而可以用廉價的氮來替換貴重金屬鎳，甚至全部取代鎳，以獲得奧氏體不銹鋼。一般情況下，將鋼中氮含量在0.4％以上的奧氏體不銹鋼稱作高氮奧氏體不銹鋼。在高氮奧氏體不銹鋼中，氮作為鋼中的間隙元素，通過與其它合金元素(Mn、Cr、Mo、V、Nb和Ti等)的協同作用，能改善鋼的強度、韌性、蠕變抗力、耐磨性、耐腐蝕性等多種性能，因此高氮奧氏體不銹鋼被認為是近年來最有研究和開發價值的新材料。

目前，冶煉高氮奧氏體不銹鋼的方式主要分為添加氮化合金法和復合電極法。其中，添加氮化合金法(如氮化鉻鐵、氮化錳、氮化硅等)雖方式簡單、操作方便，但存在生產成本高、易被氮化合金中雜質污染、采用Si₃N₄容易使Si超標、氮含量均勻性差以及氮含量難以控制等諸多難題；復合電極法具有電渣重熔過程平穩、表面質量好等優點，但復合電極制備復雜，焊接復合電極易使電渣錠增氧。與上述兩種方法相比，氣相滲氮法具有成本低、可避免產品被氮化合金污染等優點，因而是目前高氮奧氏體不銹鋼的重點開發技術。

加壓電渣重熔是目前商業生產高氮奧氏體不銹鋼的主要方法。在加壓電渣重熔過程中，渣系具有舉足輕重的作用，直接影響氣相滲氮的效果。氮容是表征渣系容納氮的能力，高氮容的渣系有利于氣相滲氮。而目前廣泛應用的傳統電渣重熔渣系(如70％CaF₂+30％Al₂O₃、60％CaF₂+20％CaO+20％Al₂O₃和40％CaF₂+30％CaO+30％Al₂O₃)的氮容均較低，在加壓電渣重熔高氮奧氏體不銹鋼的過程中，氣相中的氮不易通過熔渣進入到鋼中，因而難以獲得高氮奧氏體不銹鋼。

發明內容

針對傳統渣系存在的問題，本發明提供一種加壓電渣重熔氣相滲氮冶煉高氮奧氏體不銹鋼的渣系，通過調整渣系的成分，提高渣系的氮容和氮滲透性，從而保證在加壓電渣重熔高氮奧氏體不銹鋼的過程中氣相滲氮的高效性，減少氮化合金的加入量，在保證高氮奧氏體不銹鋼成分與性能的前提下，降低生產成本。

本發明的一種用于加壓電渣重熔冶煉高氮奧氏體不銹鋼的渣系的化學成分質量百分比為：CaF₂：57～62％，CaO：16～20％，Al₂O₃：12～16％，MgO：3～6％，SiO₂：0.5～1.5％，其余為雜質，雜質含量不超過0.8％；其中，CaO/Al₂O₃為1.00～1.67。

上述的一種加壓電渣重熔氣相滲氮冶煉高氮奧氏體不銹鋼的渣系的熔化溫度為1250～1325℃。

上述的一種加壓電渣重熔氣相滲氮冶煉高氮奧氏體不銹鋼的渣系在1500℃的黏度為0.028～0.035Pa·s。

上述的一種加壓電渣重熔氣相滲氮冶煉高氮奧氏體不銹鋼的渣系在1500℃的電阻率為0.316～0.408Ω·cm。

上述的一種加壓電渣重熔氣相滲氮冶煉高氮奧氏體不銹鋼的渣系在1500℃的氮容為(0.906～1.309)×10^-13。

本發明完成的一種加壓電渣重熔氣相滲氮冶煉高氮奧氏體不銹鋼的渣系的制備方法是：采用高純螢石、石灰、工業氧化鋁、電熔鎂砂和硅石為原料，依照上述成分配比稱取原料后，混合均勻；在1550℃～1580℃下預熔并攪拌至少30分鐘，然后將熔渣倒于鋼槽內冷卻凝固至室溫；最后破碎至粒度為0～10mm，從而制備出加壓電渣重熔高氮奧氏體不銹鋼用渣系。