电弧炉冶炼双相不锈钢增氮的方法技术

本发明专利技术公开了一种电弧炉冶炼双相不锈钢增氮的方法，该方法采用EAF→LF→VOD→LF的冶炼流程生产，包括钢液经过VOD炉冶炼后出钢至LF炉冶炼，所述LF炉冶炼过程中运用联合增氮技术，所述联合增氮技术包括向钢液中吹氮气与加入含氮的氮化铬铁相结合的方式增氮。本发明专利技术采用EAF→LF→VOD→LF的冶炼流程生产，成本降低40%以上，同时钢液成分得到有效控制，特别是氮元素和碳元素含量，且钢液质量由于经过了多道精炼炉工序显著提高。且采用联合增氮技术，能够将氮含量增到1800～2200PPM，一方面减少了合金量的加入，从而降低成本，另一方面避免钢液成分中的碳含量超标。

【技术实现步骤摘要】
电弧炉冶炼双相不锈钢增氮的方法
本专利技术属于不锈钢的冶炼技术，具体涉及采用电弧炉冶炼双相不锈钢增氮的方法。
技术介绍
双相不锈钢（DuplexStainlessSteel，简称DSS），指铁素体与奥氏体各约占50%，一般较少相的含量最少也需要达到30%的不锈钢。在含C较低的情况下，Cr含量在18%～28%，Ni含量在3%～10%。有些钢还含有Mo、Cu、Nb、Ti、N等合金元素。双相不锈钢从20世纪40年代在美国诞生以来，已经发展到第三代。它的主要特点是屈服强度可达400～550MPa，是普通不锈钢的2倍，因此可以节约用材，降低设备制造成本。在抗腐蚀方面，特别是介质环境比较恶劣（如海水，氯离子含量较高）的条件下，双相不锈钢的抗点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀及腐蚀疲劳性能明显优于普通的奥氏体不锈钢。由于双相不锈钢具有优异的强度、疲劳强度和抗腐蚀性能，广泛运用于炼油、化肥、造纸、石油、化工等耐海水耐高温耐腐蚀的部件，是现代国防化工领域的重要部件，是现代装备制造业的核心部件，也需要相当的冶炼技术能力才能生产此种材料。在双相不锈钢的实际生产中，国内常见的冶炼流程为：MF（中频炉）→AOD（氩氧精炼炉）→浇注，使用的原材料主要为工业纯铁、金属铬，增氮方式主要是在AOD炉过程中进行吹氮操作，采用这种冶炼方法的缺点为：成本高、钢液纯净度低，难以满足顾客对成本和质量的要求。
技术实现思路
为了解决现有技术冶炼双相不锈钢成本高、钢液纯净度低等不足，本专利技术提供一种电弧炉冶炼双相不锈钢增氮的方法，利用电弧炉冶炼双相不锈钢，属于控制容易、操作方便、成本低的冶炼双相不锈钢增氮的方法。双相不锈钢根据合金的含量可以分为四类：第一类属低合金型，代表牌号UNSS32304（23Cr-4Ni-0.1N），钢中不含钼，PREN值为24-25，在耐应力腐蚀方面可代替AISI304或316使用。第二类属中合金型，代表牌号是UNSS31803（22Cr-5Ni-3Mo-0.15N），PREN值为32-33，其耐蚀性能介于AISI316L和6%Mo+N奥氏体不锈钢之间。第三类属高合金型，一般含25%Cr，还含有钼和氮，有的还含有铜和钨，标准牌号UNSS32550（25Cr-6Ni-3Mo-2Cu-0.2N），PREN值为38-39，这类钢的耐蚀性能高于22%Cr的双相不锈钢。第四类属超级双相不锈钢型，含高钼和氮，标准牌号UNSS32750（25Cr-7Ni-3.7Mo-0.3N），有的也含钨和铜，PREN值大于40，可适用于苛刻的介质条件，具有良好的耐蚀与力学综合性能，可与超级奥氏体不锈钢相的性能相当。本专利技术提供电弧炉冶炼第四种类型超级双相不锈钢增氮的方法，其成分适用范围（质量百分比）为：C≤0.03%，Si≤1.5%，Mn≤1.5%，P≤0.03%，S≤0.03%，Cr：21～26%，Ni：4.5～8.5%，Mo：2.5～4%，N：0.08～0.3%，本专利技术方法采用EAF（电炉）→LF（精炼炉）→VOD（真空吹氧脱碳精炼炉）→LF（精炼炉）的冶炼流程生产，钢液经过VOD炉冶炼后转炉进入LF炉冶炼，所述LF炉冶炼过程中运用联合增氮技术，所述联合增氮技术包括向钢液中吹氮气与加入含氮的氮化铬铁相结合的方式增氮。此方法可减少氮化铬铁的加入量，减少因加入过多的氮化铬铁导致钢液温度下降严重，若钢液温度下降严重，必须送电，此时钢液的碳含量会增加，导致最终碳含量超标，致使整炉钢液报废；本专利技术方法避免加合金后进行送电增碳，从而一方面使氮含量达到规范要求，另外还不会因送电增碳而使碳超标。为了更好的实现本专利技术，所述联合增氮技术的步骤特征包括，钢液进入LF炉后，根据光谱样结果，调整Si、Mn元素含量，同时加入氮化铬铁增氮至500～700PPM，氮化铬铁加入完毕后，搅拌钢液3～5min，将用于钢包吹氩的吹氩管道接入氮气，进行吹氮操作，调整吹氮压力在0.2～0.4MPa，并保持向钢液中吹氮气25～30min，然后将吹氩管道接入的氮气改为接入氩气，进行吹氩操作，并同时搅拌钢液3～5min，钢液通过氩气搅拌可促进夹杂物上浮，之后取气体样与光谱样，检测气体成分，若氮含量未达到1800～2200PPM之间，则需采用加氮化铬铁增氮的方式进行微调氮含量；若氮含量在1800～2200PPM之间，则根据成分要求微调其他合金元素，最后温度调整到工艺要求后，即可出钢浇注。为了更好的实现本专利技术，所述EAF炉冶炼的步骤特征包括，首先备料，然后送电熔化进行取样分析，若钢液中P脱至0.02%以下，即可出钢至LF炉冶炼。为了更好的实现本专利技术，所述LF炉冶炼的步骤特征包括，首先对钢液进行还原，脱S至0.015%以下，然后按合金元素标准调整合金含量，所述双相不锈钢的合金元素标准含量（质量百分比）为：Cr：24～25%，Ni：6.5～6.8%，Mo：2.5～2.8%，C：0.4～0.5%；将钢液温度升至1600～1620℃后，出钢至VOD炉冶炼。为了更好的实现本专利技术，所述VOD炉冶炼的步骤特征包括，钢液进入VOD炉后进行扒渣处理，扒除至少90%的钢渣；然后将钢包置于真空罐中，真空罐抽真空至60～200乇，进行吹氧，吹氧流量控制在400～600m3/h；吹氧结束后，继续抽真空至67Pa以下，进入碳脱氧阶段，保持25min以上，向钢液中加AL粒1～1.5kg/t，钢液还原5min后出钢至LF炉冶炼。其中VOD炉冶炼过程中吹氧脱碳过程可净化钢液中的夹杂物和气体，最终能够使夹杂物上浮充分，使钢液质量明显提高。本专利技术采用EAF→LF→VOD→LF的冶炼流程生产双相不锈钢，与现有技术的MF→AOD的冶炼工艺流程相比，成本降低40%以上，同时钢液成分能够得到有效控制，特别是氮元素和碳元素含量，且钢液质量由于经过了多道精炼炉工序显著提高。本专利技术采用联合增氮技术，即向钢液中吹氮气与加入含氮的氮化铬铁相结合的方式增氮，能够将氮含量增到1800～2200PPM，即N=0.18%～0.22%，运用此方式：一方面减少了合金量的加入，从而降低成本，另一方面避免钢液成分中的碳含量超标，钢液成分得到有效控制。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术实施的技术方案，下面对本专利技术的技术方案做进一步的说明。本专利技术提供一种电弧炉冶炼双相不锈钢增氮的方法，该方法采用EAF→LF→VOD→LF的冶炼流程生产，具体实施方案如下：EAF炉冶炼：双相不锈钢的合金占比达到30%以上，在EAF炉备料时需要充分考虑后续所加合金的量，其中备料重量的计算公式为：备料重量=（工艺重量-合金量）/回收率，合金加入量的的计算公式为：∑gi=G(ai-bi)/fi(ci-ai),式中gi为某种合金的加入量，G为炉中钢液的重量，ai为某种元素的目标含量，bi为预估的钢液中某种元素的含量，ci为合金中某种元素的含量，fi为预估的某种元素的收得率，备料时可优先选用一些含Cr、Ni的材料，备料完成后加入到EAF炉中；然后送电熔化，熔化后取样分析，若P脱至0.02%以下，即可出钢至LF炉冶炼。LF炉冶炼：钢液进入LF炉后，先对钢液进行还原、脱S至0.015%以下，然后开始按照如下标准调整合金含量（质量百分比）：Cr：24～25%、Ni：6.5～6.8%，Mo：2.5～2.8%，C：0.4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.电弧炉冶炼双相不锈钢增氮的方法，包括采用EAF→LF→VOD→LF的冶炼流程生产，其特征在于，钢液经过VOD炉冶炼后出钢至LF炉冶炼，所述LF炉冶炼过程中运用联合增氮技术，所述联合增氮技术包括向钢液中吹氮气与加入含氮的氮化铬铁相结合的方式增氮。

【技术特征摘要】
1.电弧炉冶炼双相不锈钢增氮的方法，包括采用EAF→LF→VOD→LF的冶炼流程生产，其特征在于，钢液经过VOD炉冶炼后出钢至LF炉冶炼，所述LF炉冶炼过程中运用联合增氮技术，所述联合增氮技术包括向钢液中吹氮气与加入含氮的氮化铬铁相结合的方式增氮。2.根据权利要求1所述电弧炉冶炼双相不锈钢增氮的方法，其特征在于，所述联合增氮技术的步骤特征包括，钢液进入LF炉后，根据光谱样结果，调整Si、Mn元素含量，同时加入氮化铬铁增氮至500～700PPM，氮化铬铁加入完毕后，搅拌钢液3～5min，将用于钢包吹氩的吹氩管道接入氮气，进行吹氮操作，调整吹氮压力在0.2～0.4MPa，并保持向钢液中吹氮气25～30min，然后将吹氩管道接入的氮气改为接入氩气，进行吹氩操作，并同时搅拌钢液3～5min后，取气体样与光谱样，检测气体成分，若氮含量未达到1800～2200PPM之间，则需采用加氮化铬铁增氮的方式进行微调氮含量；若氮含量在1800～2200PPM之间，则根据成分要求微调其他合金元素，最后温度调整到工艺要求后，即可出钢浇注。3.根据权利要求1所述电弧炉冶炼双相不锈...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚明健，张生存，赵国伟，
申请(专利权)人：共享铸钢有限公司，
类型：发明
国别省市：宁夏,64