[發明專利]一種含鈦控氮奧氏體不銹鋼非金屬夾雜物的控制方法

有效

• 申請號: 202110521244.4
• 申請日: 2021-05-13
• 公開（公告）號: CN114277302B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 高明;梁田;張龍;郝憲朝;馬穎澈;劉奎
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C22C33/04
• 分類號: C22C33/04;C21C7/06;C22C38/58;C22C38/50;C22C38/44;C22C38/04;C22C38/02;C22C38/52;C22C38/42;C22C38/54
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 于曉波

本發明公開了一種含鈦控氮奧氏體不銹鋼非金屬夾雜物的控制方法，屬于真空熔煉領域。本發明冶煉方法為真空感應+真空自耗重熔雙聯工藝。真空感應冶煉通過選用低硫原材料的辦法控制A類硫化物夾雜；限制脫氧劑中Al的含量以避免B類氧化鋁夾雜；真空感應熔煉采用1500℃?1550℃區間進行精煉碳脫氧，氧含量控制目標小于0.0020％，以利于減少氧化物夾雜含量；真空感應控制合金成分中N、Ti含量至成分要求的最低限度；真空自耗采用熔滴控制方式，促進氮化物夾雜良好的去除。本工藝可使真空感應+真空自耗的含鈦控氮奧氏體不銹鋼A、B、C、D類夾雜物粗/細系接近0級，TiN類≤1.5級，獲得高質量純凈化的合金。

技術領域

本發明涉及真空熔煉技術領域，具體涉及一種含鈦控氮奧氏體不銹鋼非金屬夾雜物的控制方法。

背景技術

含鈦控氮奧氏體不銹鋼具有較高的高溫力學性能(400-700℃)、良好的耐腐蝕性能、優異的焊接性能等綜合優點，尤其是具有豐富的應用數據和較為成熟的應用經驗，在核電、火電、航空、航天等關鍵部件上得到了廣泛的應用。然而，含鈦控氮奧氏體不銹鋼中的夾雜物卻是制約其服役性能的短板。這主要是因為非金屬夾雜物破壞了該合金基體的連續性，降低合金的力學性能、疲勞性能和耐腐蝕性能，使鋼的品質變壞。

含鈦控氮奧氏體不銹鋼中的夾雜物主要是硫化物、氧化物和氮化物夾雜。氧化物夾雜主要在脫氧過程中由于添加Al、Si、Ca等而形成，而且O元素可促進凝固偏析，降低材料塑性，惡化疲勞與抗腐蝕等性能，故在熔煉中應極力脫除從而避免氧化物夾雜的產生。氮化物夾雜主要是在Ti、Nb等穩定化元素合金化時，不可避免的與鋼液中的N元素形成氮化物夾雜，尤其是形成團簇狀氮化物夾雜，嚴重破壞材料的高溫持久性能、疲勞性能。然而，N含量對合金性能影響機制較為復雜，N對合金的力學性能和耐腐蝕性能具有一定的有益作用，并不能一味的降低N含量。因此，在N含量控制上需平衡力學性能、耐腐蝕性能與形成氮化物夾雜之間的關系。因此，尋求一種去除S、O元素、控制N元素合金化過程，從而控制硫化物、氧化物、氮化物夾雜的真空熔煉方法對制備優質、純凈的高性能含鈦控氮奧氏體不銹鋼至關重要。

發明內容

針對現有制備工程化含鈦控氮奧氏體不銹鋼中硫化物、氧化物、氮化物夾雜超標、且難于控制的問題，本發明的目的是提供一種含鈦控氮奧氏體不銹鋼非金屬夾雜物的控制方法。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種含鈦控氮奧氏體不銹鋼非金屬夾雜物的控制方法，該方法是在使用真空感應爐和真空自耗進行熔煉含鈦控氮奧氏體不銹鋼的過程中實現非金屬夾雜物的控制，具體包括如下步驟：

(1)原料選擇：根據含鈦控氮奧氏體不銹鋼化學成分準備原材料，通過選用低S原材料使原材料S含量＜0.0015wt.％，實現控制A類硫化物夾雜；

(2)真空感應熔煉：熔化合金原料，然后升溫至1500-1550℃進行精煉，精煉時間0.5-1h，通過精煉以實現碳脫氧，使氧含量控制目標小于0.0020wt.％，從而減少氧化物夾雜含量；

(3)真空自耗熔煉：采用熔滴控制方式，促進氮化物夾雜良好的去除。

所述含鈦控氮奧氏體不銹鋼按重量百分比計的化學成分為：

C：0.03-0.10％；Cr：14.50-18.00％；Ni：14.50-18.00％；Si：0.30-1.00％；Mn＜2.00％；Mo：1.00-2.00％；Ti：0.30-0.80％；N＜0.02％；S＜0.005％；O＜0.005％；P＜0.015％；Co＜0.03％；Cu＜0.05％；Ca＜0.01％；B＜0.005％；Fe余量。

步驟(1)原料選擇時，控制原料中N、Ti含量，使N、Ti含量略大于化學成分范圍中的下限，以降低氮化物夾雜形成量；具體為控制原材料中N含量為0.004-0.006wt.％，Ti含量為0.35-0.40wt.％。