一种控氮奥氏体不锈钢大锻件的制造方法技术

一种控氮奥氏体不锈钢大锻件的制造方法，其包括如下步骤：电炉初炼、AOD精炼、LF精炼：采用Al与Si的质量比为7：3的复合脱氧剂；模铸浇注；电渣重熔：电渣保护渣选用CaF2：Al2O3：CaO：MgO＝72：18：5：5四元渣系；锻造：采用多次镦拔方式，通过控制第一、二、三火温度和变形量均大于30％，确保在锻后冷却过程中发生大量再结晶，使产品固溶后晶粒度全部不粗于4级，有效解决了大锻件混晶问题，使控氮奥氏体不锈钢大锻件具有良好的综合性能，并在350℃高温条件下仍能保持较好的性能，满足工程结构件的使用要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于奥氏体不锈钢加工领域，具体涉及一种控氮奥氏体不锈钢大锻件的制 造方法。
技术介绍
随着科学技术的发展，不锈钢锻件应用越来越多，在某些特殊场合，对材料性能要 求苛刻，要求其具有优良的耐腐蚀性能和良好的结构制造工艺性。控氮奥氏体不锈钢具有 优良的耐腐蚀性能，且强度和耐腐蚀性良好配合，结构制造工艺性好，是工程结构件的首 选材料。我国大多采用〇Crl8NilOTi不锈钢，该类钢种含碳量高，耐腐蚀性能较差。采用 OCrlSNilOTi不锈钢制造的工程结构件，在组装焊接后，为满足工程对耐晶间腐蚀性能的要 求，必须进行固溶处理，使工程结构件中结构复杂的大型组件的制造难度加大，还无法保证 其精度。 近年来，随着工程设计的改进，对于工程中精度要求高又不允许焊后热处理的部 件，就不能再采用OCr18NiIOTi不锈钢。OOCr18NiION控氮奥氏体不锈钢中氮的适量增加对 于工程结构件是非常有利的，氮在显著提高钢强度的同时，仍保持钢的良好塑韧性。氮还提 高奥氏体不锈钢的耐腐蚀性能，特别是耐局部腐蚀，如耐晶间腐蚀、点腐蚀和缝隙腐蚀等。 因此，OOCrlSNilON控氮奥氏体不锈钢在满足强度要求的前提下，抗腐蚀性能好，组装焊接 后不需进行固溶处理，避免了结构件热处理变形和高温氧化等工程问题，既简化了制造工 艺，降低制造成本，还能保证工程结构件所要求的制造精度，提高了运行的安全、可靠性。 现在，控氮奥氏体不锈钢在很多领域中应用逐渐增多，主要产品包括锻件、板材、 棒材和管材等。但对于控氮奥氏体不锈钢大锻件（多350mm)，其成分、夹杂物、力学性能、 晶粒度（不粗于4级）有非常严格的要求。如果采用常规工艺生产控氮奥氏体不锈钢大锻 件，都会出现晶粒度不均匀现象，不符合大锻件使用要求。因此，混晶问题一直是大锻件生 产的难点，为解决大锻件混晶问题，需要对控氮奥氏体不锈钢大锻件生产工艺进行突破性 研究工作。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，该控氮奥氏体 不锈钢大锻件在室温下抗拉强度彡550MPa，屈服强度彡280MPa，伸长率彡50%，断面收缩 率彡80%;350°C高温下，其抗拉强度彡410MPa，屈服强度彡160MPa，伸长率彡40%，断面收 缩率多75%，产品的晶粒度全部不粗于4级，有效解决大锻件混晶问题，满足工程结构件的 使用要求。 为达到上述目的，本专利技术的技术方案是： -种控氮奥氏体不锈钢大锻件的制造方法，其包括如下步骤： 1)冶炼 按下述合金成分进行电炉冶炼、AOD精炼、LF精炼；其中，所述控氮奥氏体不锈钢 大锻件的化学成分重量百分比为：C彡0? 030%，Si彡0? 8%，Mn彡2. 00%，Si:9~11%，Cr:18 ~20%，Cu彡 0? 20%，S彡 0? 015%，P彡 0? 020%，N:0? 09 ~0? 12%，B:彡 0? 0015%， 其余为Fe和不可避免杂质； 2)模铸浇注 浇注温度为1510~1520°C; 3)电渣重熔 电渣保护渣选用包含CaF2、A1203、CaO和MgO的四元渣系； 熔化阶段：电压85~90V，电流12500~13500A; 封顶阶段：电压56~62V，电流5000~7000A; 4)锻造第一火均热温度1180~1220°C，均热时间彡3小时，采取一镦一拔方式，变形量> 30% ； 第二火回炉温度1140~1160°C，加热保温时间彡2小时，采取一镦一拔方式，变形 量> 30% ;第三火回炉温度1100~1120°C，加热保温时间彡1. 5小时，采取一镦一拔方式，变 形量> 30% ;第三火结束后空冷至室温； 5)固溶热处理 均热温度1020~1040°C，均热时间多2小时。 进一步，步骤1)中，所述AOD精炼还原期所用脱氧剂为Al、Si复合脱氧剂，还原强 度为110~130%，并调整炉渣碱度为3~5。 步骤1)中，所述Al、Si复合脱氧剂中Al与Si的质量比为7 :3。 步骤3)中，电渣保护渣中各组分的质量比为：CaF2:Al203:Ca0:MgO= 72 :18 :5 : 5〇 又，本专利技术制备的控氮奥氏体不锈钢大锻件的金相组织中晶粒度全部不粗于4 级。 本专利技术制备的控氮奥氏体不锈钢大锻件在室温下，其抗拉强度彡550MPa，屈服强 度彡280MPa，伸长率彡50%，断面收缩率彡80%;350°C高温下，其抗拉强度彡410MPa，屈服 强度彡160MPa，伸长率彡40%，断面收缩率彡75%。 本专利技术的工艺设计中： (I)AOD精炼过程中采用Al、Si复合脱氧工艺，并控制还原强度为110~130%，炉 渣碱度为3~5,实现预还原对钢液氧含量的充分脱除，营造钢液的过还原气氛，并通过调 整炉渣碱度实现炉渣对氧化物的吸附上浮，从而改善钢液的纯净度。 本专利技术所用复合脱氧剂中Al:Si= 7 :3,Al可较为显著降低钢液总氧含量，但Al 脱氧产生的氧化物Al2O3进入炉渣后与石灰（CaO)形成二元炉渣，由于炉渣中SiO2较少，碱 度很高，对夹杂物尤其是D类夹杂物的控制不利；Si与氧结合的能力有限，脱氧程度不足， 而且产生的氧化物SiO2进入炉渣后与石灰形成二元炉渣，碱度较低，对脱硫不利。因此，本 专利技术兼顾以上脱氧效果及碱度控制，采用Al、Si复合脱氧并控制Al:Si的质量比为7 :3。 (2)电渣重熔 电渣保护渣选用CaF2:Al203:Ca0:MgO= 72 :18 :5 :5四元渣系：根据钢成分和熔 点来选择上述渣系，有利于电渣过程的稳定、硫的去除、非金属夹杂物的去除、表面质量改 善，可保证钢的成分、夹杂物、表面质量达到最优状态。 本专利技术电渣保护渣中CaF2可降低炉渣的熔点和粘度，使炉渣在冶炼过程中具有良 好的流动性，从而有利于硫的去除和非金属夹杂物的去除；Al2O3可有效地降低电导，增加 电阻率，使渣池温度升高，熔化速率加快，从而使生产率提高，电耗降低，表面质量改善；CaO 可提高渣的碱度，保证炉渣具有足够的脱硫能力，适量的CaO可以降低炉渣的熔点，改善炉 渣流动性；适量的MgO可以提高渣系的电阻，还会在渣池表面形成一层半凝固膜，有利电渣 过程的稳定。 为保证电渣锭中N含量，熔化阶段采用电流12500~13500A，电压85~90V:主要 目的是控制合适的熔速，熔速是电渣熔铸过当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控氮奥氏体不锈钢大锻件的制造方法，其包括如下步骤：1)冶炼按下述合金成分进行电炉冶炼、AOD精炼、LF精炼；其中，所述控氮奥氏体不锈钢大锻件的化学成分重量百分比为：C≤0.030％，Si≤0.8％，Mn≤2.00％，Si：9～11％，Cr：18～20％，Cu≤0.20％，S≤0.015％，P≤0.020％，N：0.09～0.12％，B：≤0.0015％，其余为Fe和不可避免杂质；2)模铸浇注浇注温度为1510～1520℃；3)电渣重熔电渣保护渣选用包含CaF2、Al2O3、CaO和MgO的四元渣系；熔化阶段：电压85～90V，电流12500～13500A；封顶阶段：电压56～62V，电流5000～7000A；4)锻造第一火均热温度1180～1220℃，均热时间≥3小时，采取一镦一拔方式，变形量＞30％；第二火回炉温度1140～1160℃，加热保温≥2小时，采取一镦一拔方式，变形量＞30％；第三火回炉温度1100～1120℃，加热保温≥1.5小时，采取一镦一拔方式，变形量＞30％；第三火结束后空冷至室温；5)固溶热处理均热温度1020～1040℃，均热时间≥2小时。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱长春，徐松乾，庄伟，金成，
申请(专利权)人：宝钢特钢有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31