[發(fā)明專利]一種加壓鋼包精煉和加壓電渣重熔雙聯(lián)冶煉高氮鋼的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110055041.0
• 申請(qǐng)日: 2021-01-15
• 公開（公告）號(hào): CN112899438B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李花兵;姜周華;馮浩;夏凌風(fēng);朱紅春;張樹才;焦衛(wèi)超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號(hào): C21C7/072
• 分類號(hào): C21C7/072;C21C7/00;C21C7/06;C21C7/064;C22B9/18;C22C33/04
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11385
• 代理人: 張敏

本發(fā)明提供了一種加壓鋼包精煉和加壓電渣重熔雙聯(lián)冶煉高氮鋼的方法，屬于高氮鋼冶煉技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明在加壓鋼包中對(duì)鋼液依次進(jìn)行氮合金化、深脫氧和深脫硫，同時(shí)在氮合金化過程中采用底吹氮?dú)夂图訅合職庀?鋼液界面滲氮相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)高效氮合金化，使氮分布均勻，并利用鎳鎂合金和稀土降低鋼液中的雜質(zhì)含量；然后進(jìn)行加壓電渣重熔，進(jìn)一步降低鋼液中的夾雜物和雜質(zhì)元素含量，改善鋼的偏析，并使高氮鋼組織均勻、致密。實(shí)施例的結(jié)果顯示，本發(fā)明的高氮鋼雜質(zhì)含量低，成分均勻穩(wěn)定，可以滿足航空、航天、石油、化工、能源、海洋和生物工程等領(lǐng)域的使用要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高氮鋼冶煉技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種加壓鋼包精煉和加壓電渣重熔雙聯(lián)冶煉高氮鋼的方法。

背景技術(shù)

氮作為鋼中重要的合金元素，通過固溶強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化和析出強(qiáng)化等綜合作用，能夠大幅提升鋼的強(qiáng)度且不顯著降低韌性；通過氮以及與其他合金元素(Cr、Mo等)的協(xié)同作用，能提升鈍化膜的穩(wěn)定性并增強(qiáng)再鈍化能力，從而顯著改善鋼的耐腐蝕性能。高氮不銹鋼是一類氮含量超過常壓平衡溶解度的不銹鋼，具有比傳統(tǒng)不銹鋼更加優(yōu)異的力學(xué)性能和耐腐蝕性能，已廣泛應(yīng)用于航空、航天、石油、化工、能源、海洋和生物工程等領(lǐng)域。

高氮鋼制備技術(shù)的關(guān)鍵在于冶煉過程中使熔體快速增氮至較高含量，以及在凝固過程中抑制氮的嚴(yán)重偏析和氣孔析出，即氮的加入和保持。由于常壓下氮在鋼中的溶解度較低，加壓冶金已成為制備高氮鋼的主要途徑。目前加壓冶金制備高氮鋼的方法有加壓感應(yīng)熔煉、大熔池法、加壓電渣重熔等。其中，加壓感應(yīng)熔煉容易實(shí)現(xiàn)氮合金化，通過確定合理的冶煉和澆鑄壓力，可以實(shí)現(xiàn)氮含量的精確控制。然而，加壓感應(yīng)熔煉過程鋼液表面無(wú)熔渣，導(dǎo)致脫氧、脫硫產(chǎn)物無(wú)法充分去除，鑄錠的潔凈度有待進(jìn)一步提高；加壓感應(yīng)爐生產(chǎn)鑄錠的致密度和偏析與加壓電渣重熔生產(chǎn)的鑄錠相比，也存在明顯不足。此外，由于受大型感應(yīng)熔煉系統(tǒng)復(fù)雜性的限制，加壓感應(yīng)爐噸位較小，氣相-熔體的接觸面積有限導(dǎo)致鋼液滲氮速率較慢，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。添加氮化合金進(jìn)行氮合金化的加壓電渣重熔是目前商業(yè)化生產(chǎn)高氮不銹鋼的主要手段，該工藝結(jié)合了電渣重熔和加壓強(qiáng)化冷卻的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，能抑制鋼液凝固過程中氮的逸出，可顯著提高鋼的潔凈度、組織致密性并有效促進(jìn)凝固組織細(xì)化。但存在以下不足：(1)高壓下連續(xù)添加氮化合金對(duì)測(cè)量和控制系統(tǒng)要求極高；(2)向渣中添加的氮化合金分解導(dǎo)致渣池沸騰，擾亂熔煉過程，并且使用氮化硅增氮時(shí)易增硅；(3)為改善鑄錠的成分均勻性，經(jīng)常需要二次甚至三次重熔。

因此，需要提供一種經(jīng)濟(jì)高效、便于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)高氮鋼的方法，為制備潔凈度高、凝固組織致密、氮分布均勻的高氮鋼提供技術(shù)保障。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種加壓鋼包精煉和加壓電渣重熔雙聯(lián)冶煉高氮鋼的方法，本發(fā)明提供的方法可以實(shí)現(xiàn)高效氮合金化，并使氮分布均勻，制備的高氮鋼中雜質(zhì)含量低，潔凈度高，成分均勻穩(wěn)定，可以滿足航空、航天、石油、化工、能源、海洋和生物工程等領(lǐng)域的使用要求。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種加壓鋼包精煉和加壓電渣重熔雙聯(lián)冶煉高氮鋼的方法，包括以下步驟：

(1)在加壓鋼包中對(duì)鋼液先進(jìn)行氮合金化，然后進(jìn)行深脫氧和深脫硫，最后澆鑄得到高氮鋼鑄錠；所述氮合金化包括底吹氮?dú)夂图訅合職庀?鋼液界面滲氮；所述深脫氧和深脫硫是在加壓鋼包精煉末期向鋼液中加入鎳鎂合金和稀土；

(2)對(duì)步驟(1)所述的高氮鋼鑄錠進(jìn)行加壓電渣重熔，得到高氮鋼電渣錠。

優(yōu)選地，所述步驟(1)中氮合金化前，對(duì)所述加壓鋼包依次進(jìn)行預(yù)熱、倒入鋼液和抽真空處理，所述預(yù)熱的溫度為1100～1200℃，所述抽真空處理的真空度＜15Pa。

優(yōu)選地，所述步驟(1)中的鋼液為AOD+LF爐、VOD+LF爐或轉(zhuǎn)爐+LF爐生產(chǎn)的鋼液，所述鋼液的溫度為1620～1650℃，并已經(jīng)過預(yù)脫氧和脫硫處理。