一种双相不锈钢的铸坯的冶炼方法技术

本发明专利技术公开了一种双相不锈钢的铸坯的冶炼方法，属于不锈钢冶炼技术领域，解决了现有技术中的双相不锈钢的铸坯容易出现疏松、缩孔以及皮下气孔等缺陷的问题。该冶炼方法采用真空冶炼和气氛保护电渣重熔相结合的冶炼工艺，在真空熔炼过程中，控制氩气的分压高于大气压力，在电渣重熔过程中控制氩气的压力高于大气压。上述冶炼方法可用于双相不锈钢冶炼。

Smelting method for billet of billet stainless steel

The invention discloses a smelting method for the billet of duplex stainless steel, belonging to the technical field of stainless steel smelting, and solves the problems that the billet of duplex stainless steel in the prior art is prone to loosening, shrinkage and subcutaneous porosity. In this smelting process, vacuum smelting and atmosphere-protected electroslag remelting (ESR) are used. In the process of vacuum smelting, the partial pressure of controlled argon is higher than atmospheric pressure, and the pressure of controlled argon is higher than atmospheric pressure during ESR. The above smelting method can be used for smelting duplex stainless steel.

【技术实现步骤摘要】
一种双相不锈钢的铸坯的冶炼方法
本专利技术涉及一种不锈钢冶炼技术，尤其是提供了一种双相不锈钢的铸坯的冶炼方法。
技术介绍
双相不锈钢的组织为奥氏体+铁素体双相组织，具有强度高、韧性好、耐点蚀性能和耐应力腐蚀性能优异的特点，使其成为未来不锈钢发展的重要钢种之一。现有技术中，双相不锈钢中的合金元素含量高，尤其是氮元素的含量多在1500-3000ppm之间，甚至更高。氮元素的加入通常采用高压增氮或者直接加入高氮合金的方式。但是，无论采用上述哪种增氮方式，都会导致双相不锈钢的冶金质量难以控制，容易出现疏松、缩孔以及皮下气孔等缺陷。中国专利技术专利申请CN102888550A公开了一种高纯洁度高氮双相不锈钢的冶炼方，通过真空熔炼钢水充氮精炼的复合工艺进行高纯洁度高氮双相不锈钢的冶炼，通过控制充氮时的氮压和充氮精炼时间来调节高氮双相不锈钢的氮含量。其增氮的技术核心充氮，解决了生产成本的问题，但是，其存在控制难度高、冶金质量不稳定等问题。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种双相不锈钢的铸坯及其冶炼方法，解决了现有技术中的双相不锈钢的铸坯容易出现疏松、缩孔以及皮下气孔等缺陷的问题。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：本专利技术提供了一种双相不锈钢铸坯的冶炼方法，采用真空冶炼和气氛保护电渣重熔相结合的冶炼工艺，在真空熔炼过程中，控制氩气的分压高于大气压力，在电渣重熔过程中控制氩气的压力高于大气压。进一步地，包括如下步骤：步骤1：根据双相不锈钢铸坯的目标组成，计算常压下的极限氮含量，常压下的极限氮含量乘以修正值得到氮元素的实际加入的质量百分比，修正值为0.7～0.9，根据氮元素的实际加入的质量百分比计算得到氮化铬铁合金加入量；步骤2：根据双相不锈钢铸坯的组成按质量百分比以及N元素的实际加入的质量百分比配制冶炼物料，对冶炼物料进行真空初炼，得到钢液；步骤3：对钢液进行精炼；步骤4：加压充入高于大气压的氩气；步骤5：加入提高氩气分压的原料以及根据氮含量的实际加入重量百分比计算得到的氮化铬铁合金；步骤6：控制钢液温度高于合金熔点，将钢液进行浇注成型，自然冷却，得到锭模；步骤7：对锭模进行氮气保护电渣重熔。步骤8：对电渣重熔后得到的钢液进行冷却凝固，得到双相不锈钢铸坯。进一步地，步骤1中，常压下的极限氮含量的计算公式如下：式中，为氮气分压，MPa，p0为标准大气压，MPa，为钢液中氮的活度系数；T为合金熔点，K；ω[m]为合金元素m的质量百分比，m为Cr、Ni、Mo、Mn、C、Si、P、S、Al、Ti、V、W、O中的至少一种；％N为常压下的极限氮含量。进一步地，步骤2中，真空初炼包括如下步骤：将冶炼物料装入高氮钢多功能感应炉内，抽真空至真空度＜15Pa，加热冶炼物料至出现熔池，得到钢液。进一步地，加热冶炼物料至出现熔池的过程中，高氮钢多功能感应炉的起始功率为30KW-40KW，以每5min增加5Kw的速率增大功率到70KW-80KW。进一步地，步骤3中，采用高氮钢多功能感应炉进行精炼，精炼功率为40KW-50KW，精炼时间30min～40min，真空度≤5Pa。进一步地，步骤4中，氩气压力为0.5-0.9MPa。进一步地，氩气压力采用如下公式计算：pAr为氩气分压，MPa，p0为标准大气压，MPa，为钢液中氮的活度系数；％N为常压下的极限氮含量；lgKN为平衡常数，lgKN＝1467.6/T-1.28，T为合金熔点，K。进一步地，步骤7中，氮气压力为0.1MPa～0.3MPa。进一步地，步骤8中，冷却速度为1.0℃/s～1.5℃/s。与现有技术相比，本专利技术有益效果如下：1)本专利技术提供的双相不锈钢铸坯的冶炼方法，真空冶炼可以将合金成分控制在目标范围之内，但均匀性会有差异性，结合电渣重熔后，使得均匀性进一步提升，从而提高控制精度，通过两种方法的结合取得了意想不到的有益效果。具体来说，通过真空冶炼工艺对合金元素进行初步熔炼，但是，得到的初级铸坯的皮下气孔比较严重，存在组织疏松、缩孔和皮下气孔等缺陷；然后，通过气氛保护电渣重熔工艺对上述初级铸坯进一步加工，在气氛保护电渣重熔过程中进行脱氧、脱气降低非金属夹杂物形成条件，使得初级铸坯中的大颗粒非金属夹杂物减少，其组织变得致密，合金成分分布均匀，尤其是，气氛保护电渣重熔能够让氮元素重新固溶到重熔液滴中，消除真空基体缺陷，从而减少初级铸坯的组织疏松、缩孔和皮下气孔等缺陷，提高铸坯内部和表面质量，提高成分控制精度，在保证双相不锈钢铸坯具有较高的氮收得率的同时，保证上述双相不锈钢铸坯的冶炼方法能够稳定地保持较高的成材率。2)本专利技术提供的双相不锈钢铸坯的冶炼方法，通过气氛保护电渣重熔工艺提高铸坯组织的致密性和合金成分分布的均匀性，还可以使得铸坯能够在较宽的温度区间内保持良好的加工塑性和韧性，从而能够适应较小的加工压缩比。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。图1为本专利技术实施例一提供的双相不锈钢真空熔炼后的铸坯的皮下示意图；图2为本专利技术实施例一提供的双相不锈钢气氛保护电渣重熔后的铸坯的外观示意图；图3为本专利技术实施例一提供的双相不锈钢气氛保护电渣重熔后的铸坯的皮下示意图；图4为本专利技术实施例一提供的双相不锈钢气氛保护电渣重熔后的铸坯的内部组织均匀性示意图；图5为本专利技术实施例二提供的双相不锈钢气氛保护电渣重熔后的铸坯的外观示意图；图6为本专利技术实施例二提供的双相不锈钢气氛保护电渣重熔后的铸坯的皮下示意图。具体实施方式下面具体描述本专利技术的优选实施例。第一方面，本专利技术提供了一种双相不锈钢铸坯的冶炼方法，采用真空冶炼和气氛保护电渣重熔相结合的冶炼工艺。与现有技术相比，本专利技术提供的双相不锈钢铸坯的冶炼方法，真空冶炼可以将合金成分控制在目标范围之内，但均匀性会有差异性，结合电渣重熔后，使得均匀性进一步提升，从而提高控制精度，通过两种方法的结合取得了意想不到的有益效果。具体来说，通过真空冶炼工艺对合金元素进行初步熔炼，但是，得到的初级铸坯的皮下气孔比较严重，存在组织疏松、缩孔和皮下气孔等缺陷；然后，通过气氛保护电渣重熔工艺对上述初级铸坯进一步加工，在气氛保护电渣重熔过程中进行脱氧、脱气降低非金属夹杂物形成条件，使得初级铸坯中的大颗粒非金属夹杂物减少，其组织变得致密，合金成分分布均匀，尤其是，气氛保护电渣重熔能够让氮元素重新固溶到重熔液滴中，消除真空基体缺陷，从而减少初级铸坯的组织疏松、缩孔和皮下气孔等缺陷，提高铸坯内部和表面质量，提高成分控制精度，在保证双相不锈钢铸坯具有较高的氮收得率的同时，保证上述双相不锈钢铸坯的冶炼方法能够稳定地保持较高的成材率。同时，通过气氛保护电渣重熔工艺提高铸坯组织的致密性和合金成分分布的均匀性，还可以使得铸坯能够在较宽的温度区间内保持良好的加工塑性和韧性，从而能够适应较小的加工压缩比。考虑到上述双相不锈钢铸坯的组成会影响铸坯的最终质量，示例性地，上述双相不锈钢铸坯的组成按质量百分比为：C0.02～0.03％，Mn0.6～0.75％，Si0.40～0.48％本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双相不锈钢铸坯的冶炼方法，其特征在于，采用真空冶炼和气氛保护电渣重熔相结合的冶炼工艺，在真空熔炼过程中，控制氩气的分压高于大气压力，在电渣重熔过程中控制氩气的压力高于大气压。

【技术特征摘要】
1.一种双相不锈钢铸坯的冶炼方法，其特征在于，采用真空冶炼和气氛保护电渣重熔相结合的冶炼工艺，在真空熔炼过程中，控制氩气的分压高于大气压力，在电渣重熔过程中控制氩气的压力高于大气压。2.根据权利要求1所述的双相不锈钢铸坯的冶炼方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：根据双相不锈钢铸坯的目标组成，计算常压下的极限氮含量，常压下的极限氮含量乘以修正值得到氮元素的实际加入的质量百分比，修正值为0.7～0.9，根据氮元素的实际加入的质量百分比计算得到氮化铬铁合金加入量；步骤2：根据双相不锈钢铸坯的组成按质量百分比以及N元素的实际加入的质量百分比配制冶炼物料，对冶炼物料进行真空初炼，得到钢液；步骤3：对钢液进行精炼；步骤4：加压充入高于大气压的氩气；步骤5：加入提高氩气分压的原料以及根据氮含量的实际加入重量百分比计算得到的氮化铬铁合金；步骤6：控制钢液温度高于合金熔点，将钢液进行浇注成型，自然冷却，得到锭模；步骤7：对锭模进行氮气保护电渣重熔。步骤8：对电渣重熔后得到的钢液进行冷却凝固，得到双相不锈钢铸坯。3.根据权利要求2所述的双相不锈钢铸坯的冶炼方法，其特征在于，所述步骤1中，常压下的极限氮含量的计算公式如下：式中，为氮气分压，MPa，p0为标准大气压，MPa，为钢液中氮的活度系数；T为合金熔点，K；ω[m]为合金元素m的质量百分比，m为Cr、Ni、Mo、Mn、C、Si、P、S、Al、Ti、V、W、O中的至...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢长军，吴林，姚春发，宁小智，杨忠民，陈颖，王慧敏，李昭东，
申请(专利权)人：钢铁研究总院，中联先进钢铁材料技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11