一种含钽不锈钢及其冶炼方法技术

本发明专利技术属特种钢及其冶炼技术领域，涉及一种含钽不锈钢及其冶炼方法。上述方法包括混充、AOD炉冶炼、LF炉精炼、真空脱气、出钢步骤，得到含钽不锈钢的钢水。本发明专利技术在从炉外精炼入手，解决钽在熔池的熔解和吸收，减少钽的氧化，提高钽在熔池中的收得率达到80％以上，使含钽不锈钢满足成分设计要求。上述方法通过“电炉冶炼+感应炉化合金——炉外精炼——真空脱气——模铸”的方式冶炼含钽不锈钢，制备方法的步骤、参数之间协同作用，共同进一步提高产品的机械性能。

【技术实现步骤摘要】
一种含钽不锈钢及其冶炼方法
本专利技术属特种钢及其冶炼
，涉及一种含钽不锈钢及其冶炼方法。
技术介绍
金属元素钽，具有非常出色的化学性质，具有极高的抗腐蚀性；可用来制造蒸发器皿等，也可做电子管的电极、整流器、电解电容。但是，钽作为合金化元素在钢中的应用还很少。随着工业技术的发展，各个领域引进了不少新的不锈钢材料，其中包括含钽不锈钢。目前我国主要使用的含钽不锈钢来自国外，含钽不锈钢的生产亟需国产化。目前，含钽不锈钢无法国产化主要是因为：含钽不锈钢多为超低碳不锈钢。钢中脱氧元素成分含量低，如果使用常规冶炼方法，钽加入熔池中的被大量氧化或完全被氧化，钽难以加入熔池，收得率低。因此，目前的科研和实践中，均需要研发出一种提高钽元素收得率、机械性能优异、纯净度高的含钽不锈钢的制备方法。
技术实现思路
本专利技术提供一种含钽不锈钢及其冶炼方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种含钽不锈钢，所述含钽不锈钢按质量百分含量包括如下成分：C≤0.25wt％，Cr9.00～17.00wt％，0.05≤Mn≤0.25wt％，0.05≤Si≤0.30wt％，0.005≤Al≤0.015wt％，Ta0.010～0.200wt％，其他元素，余量为Fe和不可避免的杂质。作为优选的实施方式，所述其他元素包括：P、S、W、Mo、Nb、Co、N、Ni、B、V中的一种或多种；优选地，所述其他元素的质量百分含量为：P≤0.030wt％、S≤0.030wt％、W≤3.00wt％、Mo≤1.50wt％、Nb0.01-0.10wt％、Co≤5.00wt％、N0.010-0.035wt％、Ni≤9.00％、B≤0.01％、V≤0.5％。所述冶炼方法包括以下步骤：混冲步骤：将电炉钢水和感应炉钢水进行混冲处理，得到混冲钢水；AOD炉冶炼步骤：将所述混冲钢水在AOD炉中进行冶炼处理，并在其过程中进行脱C处理、第一次脱S处理，得到AOD炉钢水；LF炉精炼步骤：将所述AOD炉钢水在LF炉中进行精炼处理，并在所述精炼过程中进行第一次脱O处理、第二次脱S处理、第二次脱O处理、微调处理，得到精炼钢水；真空脱气步骤：将所述精炼钢水进行真空脱气处理，得到脱气钢水；钽源加入步骤：向所述脱气钢水中加入钽源，得到加钽钢水；出钢步骤：对所述加钽钢水进行软吹处理，达到出钢温度后出钢，得到含钽不锈钢的钢水。作为优选的实施方式，所述电炉钢水的制备方法包括：将电炉冶炼原料在电炉中进行冶炼处理，并在冶炼过程中进行脱P处理，得到电炉钢水；优选地，所述脱P处理的温度为1530-1580℃，调整P质量百分含量至不大于0.005wt％；进一步优选地，采用石灰作为脱P剂，所述脱P剂与电炉内钢水的质量比为(50-90)：1000。作为优选的实施方式，所述感应炉钢水的制备方法包括：将感应炉冶炼原料在感应炉中进行冶炼处理，得到感应炉钢水；优选地，所述感应炉中的冶炼处理中，出钢温度为1550-1650℃，冶炼总时间为不小于60min。作为优选的实施方式，所述混冲步骤的混冲处理中，所述感应炉钢水温度为1550-1650℃。作为优选的实施方式，所述AOD炉冶炼步骤中，所述脱C处理包括：在所述AOD炉内的温度为高于1550℃，优选为1600-1680℃，时，将造渣剂加钢水中以调整C质量百分比为0.01-0.15wt％；进一步优选地，所述造渣剂为石灰和镁球的混合物，所述石灰和镁球的质量比为2：(0.5-1)，所述造渣剂与钢水的质量比为(60-70)：1000；进一步优选地，所述脱C处理中吹氧至C质量百分比降至比设计含量低0.01-0.05％后停止。优选地，所述AOD炉冶炼步骤中，所述脱S处理包括：向钢水中加入脱硫剂以调整其中S含量不大于0.005wt％；进一步优选地，所述脱S处理的时间不小于10min；进一步优选地，所述脱硫剂为石灰与萤石的混合物，所述石灰和萤石的质量比为10:(1-5)，所述脱硫剂与钢水的质量比为(15-25)：1000。优选地，所述LF炉精炼步骤中，所述第一次脱O处理包括：对钢水进行吹氩，按Al与所述钢水的质量百分比为0.020-0.030wt％加入Al源，以对所述钢水脱O。作为优选的实施方式，所述LF炉精炼步骤中，所述第二次脱S处理包括：在所述吹氩开始的1-4min内，向经过所述第一次脱O处理的钢水中加入脱硫剂，以调整钢水中的S质量百分比在0.003wt％以下；再向钢水中加入造渣剂，以调整钢水中的S质量百分比在0.001wt％以下；进一步优选地，所述脱硫剂为碳粉和铝粉；进一步优选地，所述造渣剂为石灰，所述造渣剂和钢水的质量比为(5-15)：1000。优选地；所述LF炉精炼步骤中，所述第二次脱O处理包括：当钢水中的Si、Mn元素的含量接近设计成分时，按Al与所述钢水的质量百分比为0.010-0.020wt％加入Al源，以对所述钢水脱O。优选地；所述LF炉精炼步骤中，所述微调处理包括：向经过所述第二次脱O处理的钢水中按照设计成分加入各个元素，得到精炼钢水。作为优选的实施方式，所述真空脱气步骤中，所述真空脱气处理中，开始真空时的温度≥1620℃，真空度为1-67Pa；优选地，所述钽源加入步骤中，在向钢水中加入所述钽源同时吹氩气并搅拌，所述搅拌的时间≥5min，温度为高于液相线60-100℃，得到所述加钽钢水。作为优选的实施方式，所述出钢步骤中，对所述加钽钢水进行软吹处理，达到出钢温度后出钢，得到含钽不锈钢的钢水；进一步优选地，所述软吹处理为吹入氩气，流量为5-80NL/min；进一步优选地，所述出钢温度为高于所述加钽钢水液相线40-80℃。相比现有技术，本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术在从炉外精炼入手，解决钽在熔池的熔解和吸收，减少钽的氧化，提高钽在熔池中的收得率达到80％以上，使含钽不锈钢满足成分设计要求。2、本专利技术通过“电炉冶炼+感应炉化合金——炉外精炼——真空脱气——模铸”的方式冶炼含钽不锈钢，制备方法的步骤、参数之间协同作用，共同进一步提高产品的机械性能。3、本专利技术在加入钽源之前对钢水进行十分充分的脱氧工作，减少钽源的氧化，使钽元素成为不锈钢的成分之一。通过真空脱气步骤，进一步对钢水脱氧，去除熔池中的氧，以防止在之后的步骤中钽被氧化；同时消耗熔池中的Al，使Al元素回归到不锈钢的成分中。在真空脱气步骤之后加入Ta源，是为了通过之前的LF炉精炼脱氧、真空脱气，使得钢水中的氧充分去除，在此时加入Ta源，确保Ta进入熔池不被氧化，也获得了高收得率。4、本专利技术的各个成分中，Mn、Si、Al的成分范围设计合理；Si、Mn、Al作为不锈钢成分，合理成分设计有利于钢水充分脱氧；如果采用不合理的Mn、Si、Al成分设计，会影响钢水夹杂物含量，降低产品质量。5、本专利技术的冶炼方法可以得到更纯净(夹杂物少)的钢水。具体实施方式第一方面，本专利技术提供一种含钽不锈钢，按质量百分比，上述含钽不锈钢由以下按照质量百分比包括以下成分：C≤0.25wt％，Cr9.00～17.00wt％，0.05≤Mn≤0.25wt％，0.05≤Si≤0.30wt％，0.005≤Al≤0.015wt％，Ta0.010～0.200wt％，其他元素，余量为Fe和不可避免的杂质。优选地，0.1<Mn≤0.25wt％，0.05本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含钽不锈钢，其特征在于：所述含钽不锈钢按质量百分含量包括如下成分：C≤0.25wt％，Cr 9.00～17.00wt％，0.05≤Mn≤0.25wt％，0.05≤Si≤0.30wt％，0.005≤Al≤0.015wt％，Ta 0.010～0.200wt％，其他元素，余量为Fe和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种含钽不锈钢，其特征在于：所述含钽不锈钢按质量百分含量包括如下成分：C≤0.25wt％，Cr9.00～17.00wt％，0.05≤Mn≤0.25wt％，0.05≤Si≤0.30wt％，0.005≤Al≤0.015wt％，Ta0.010～0.200wt％，其他元素，余量为Fe和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述含钽不锈钢，其特征在于：所述其他元素包括：P、S、W、Mo、Nb、Co、N、Ni、B、V中的一种或多种；优选地，所述其他元素的质量百分含量为：P≤0.030wt％、S≤0.030wt％、W≤3.00wt％、Mo≤1.50wt％、Nb0.01-0.10wt％、Co≤5.00wt％、N0.010-0.035wt％、Ni≤9.00％、B≤0.01％、V≤0.5％。3.根据权利要求1-2中任一项所述含钽不锈钢的冶炼方法，其特征在于：所述冶炼方法包括以下步骤：混冲步骤：将电炉钢水和感应炉钢水进行混冲处理，得到混冲钢水；AOD炉冶炼步骤：将所述混冲钢水在AOD炉中进行冶炼处理，并在其过程中进行脱C处理、第一次脱S处理，得到AOD炉钢水；LF炉精炼步骤：将所述AOD炉钢水在LF炉中进行精炼处理，并在所述精炼过程中进行第一次脱O处理、第二次脱S处理、第二次脱O处理、微调处理，得到精炼钢水；真空脱气步骤：将所述精炼钢水进行真空脱气处理，得到脱气钢水；钽源加入步骤：向所述脱气钢水中加入钽源，得到加钽钢水；出钢步骤：对所述加钽钢水进行软吹处理，达到出钢温度后出钢，得到含钽不锈钢的钢水。4.根据权利要求3所述冶炼方法，其特征在于：所述电炉钢水的制备方法包括：将电炉冶炼原料在电炉中进行冶炼处理，并在冶炼过程中进行脱P处理，得到电炉钢水；优选地，所述脱P处理的温度为1530-1580℃，调整P质量百分含量至不大于0.005wt％；进一步优选地，采用石灰作为脱P剂，所述脱P剂与电炉内钢水的质量比为(50-90)：1000。5.根据权利要求3所述冶炼方法，其特征在于：所述感应炉钢水的制备方法包括：将感应炉冶炼原料在感应炉中进行冶炼处理，得到感应炉钢水；优选地，所述感应炉中的冶炼处理中，出钢温度为1550-1650℃，冶炼总时间为不小于60min。6.根据权利要求3所述冶炼方法，其特征在于：所述混冲步骤的混冲处理中，所述感应炉钢水温度为1550-1650℃。7.根据权利要求3所述冶炼方法，其特征在于：所述AOD炉冶炼步骤中，所述脱C处理包括：在所述AO...

【专利技术属性】
技术研发人员：李造宇，张军，张永强，周立新，雷应华，孙国洋，王佳友，邵兴洲，陈国生，
申请(专利权)人：大冶特殊钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42