[發明專利]一種加壓電渣重熔高氮奧氏體不銹鋼所需凝固壓力獲取方法及制備方法

有效

• 申請號: 202011502368.X
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112733465B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 李花兵;朱紅春;何志禹;馮浩;姜周華;王劍飛;張樹才
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;C22B9/18;C22C33/04;C22C38/02;C22C38/22;C22C38/38;G06F113/08;G06F119/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 張秋菊

本發明提供一種加壓電渣重熔高氮奧氏體不銹鋼所需凝固壓力獲取方法及制備方法，屬于高氮不銹鋼冶煉技術領域。本發明的獲取方法基于加壓電渣重熔過程中的冷卻速度、成分偏析、過熱度和電極埋入深度，準確得到了加壓電渣重熔高氮奧氏體不銹鋼的凝固壓力獲取方法，采用本發明方法得到的凝固壓力能夠抑制氮氣孔形成，提高高氮奧氏體不銹鋼的性能。

技術領域

本發明涉及高氮不銹鋼冶煉技術領域，尤其涉及一種加壓電渣重熔高氮奧氏體不銹鋼所需凝固壓力獲取方法及制備方法。

背景技術

因氮在鋼液中溶解度較低，奧氏體中分配系數較小等，易導致凝固過程中氮逸出和氮氣泡形成等；如何防止氮逸出和氮氣泡形成，已然成為高氮奧氏體不銹鋼亟需解決的關鍵制備技術難題之一。

目前，氮氣加壓熔煉能夠有效解決此技術難題，被認為是最有前途的高氮奧氏體不銹鋼制備方法之一。作為氮氣加壓熔煉的重要組成部分，加壓電渣重熔制備高氮奧氏體不銹鋼被廣泛應用。但是，加壓電渣重熔制備高氮奧氏體不銹鋼凝固壓力等工藝參數如何準確確定以及合理匹配技術，成為氮氣加壓熔煉的一大技術問題。

凝固壓力作為與氮逸出和氮氣泡形成密切相關的加壓電渣重熔重要工藝參數之一，其準確性至關重要，直接關系著高氮奧氏體不銹鋼組織和性能的優劣，過高和過低均會造成材料直接報廢、設備壽命縮短甚至安全事故等嚴重問題。

近期，國內天馬軸承集團和撫順特鋼已陸續建立了工業級加壓電渣爐，但工業化生產仍處于起步階段，制備技術尚未成熟，凝固壓力等關鍵工藝參數多依靠重復試驗和經驗進行確定，且得到的凝固壓力不準確，隨機性大，可靠性差，致使高氮奧氏體不銹鋼性能差。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種加壓電渣重熔高氮奧氏體不銹鋼所需凝固壓力獲取方法及制備方法，采用本發明獲取方法得到的凝固壓力能夠抑制氮氣孔形成，提高高氮奧氏體不銹鋼的性能。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種加壓電渣重熔高氮奧氏體不銹鋼所需凝固壓力的獲取方法，包括以下步驟：

獲取加壓電渣重熔用渣系的渣深系數f_s，通過公式(1)，得到渣池深度H_s：

H_s＝1.03f_sD_i±0.02???(1)；

公式(1)中，D_i為電渣錠的直徑，單位為m；

根據公式(2)，得到熔池深度H_m：

H_m＝0.004AL_m-0.001B???(2)；

公式(2)中，L_m為加壓電渣重熔用加壓電渣爐結晶器周長，m；A和B為加壓電渣重熔用渣系的特征常數；

獲取氮擴散系數D_s、氮溶質分配系數k、固相線溫度T_S、液相線溫度T_L、鋼液密度ρ_m、渣系密度ρ_S和氮的最大宏觀偏析比Sr_max；通過公式(3)，得到氮宏觀偏析參數M_N：

公式(3)中[％N]為高氮奧氏體不銹鋼中氮元素的質量百分含量，v_c為冷卻速率，1～5K/s；

根據公式(4)和(5)，得到氮元素活度：