一种超纯15-5PH不锈钢电渣锭及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超纯15‑5PH不锈钢电渣锭及其制备方法，属于金属冶炼领域。本发明专利技术将炼钢原料在电炉中进行第一次电炉冶炼，一次电炉冶炼出钢后进行第一次LF精炼，一次LF精炼后查钢后进行VOD精炼，VOD精炼后出钢再进行第二次电炉冶炼，第二次电炉冶炼后出钢再进行第二次LF精炼，二次LF精炼后进行VD真空精炼，然后钢水进行浇铸，浇铸后铸坯进行‑电渣重熔，制得15‑5PH不锈钢电渣锭成品；本发明专利技术可以保证15‑5PH不锈钢电渣锭中的Ti含量控制至0.0015％以下，硫含量可稳定的控制在0.001％以下，电渣锭中氮含量可控制在0.015‑0.025％，氢含量可稳定控制在0.0002％以下。

【技术实现步骤摘要】
一种超纯15-5PH不锈钢电渣锭及其制备方法
本专利技术属涉及技术冶炼
，更具体地说，涉及一种超纯15-5PH不锈钢电渣锭及其制备方法。
技术介绍
15-5PH不锈钢，具有高强度、高硬度和优异的耐腐蚀性能，横向韧度和延展性非常好，具有很高的可锻性，用于对横向强度和韧度要求很高的零件，比如造纸厂设备，飞机零部件和核反应堆零件，特别是目前大量应用于石油、页岩气开采的关键零部件上。目前，传统的15-5PH不锈钢采用AOD吹氧脱碳、还原精炼后，再经过LF精炼浇铸成电极棒，但是目前的工艺虽然能够使基本化学成分满足要求，但是杂质元素比如P、S、Ti等含量高，而且气体含量O、N、H含量也高，严重影响15-5PH不锈钢最终的产品的性能。比如由于气体较高，用于石油开采的阀体的使用寿命明显降低。经检索，公开专利“一种超级马氏体不锈钢及其制造工艺”(公开号：CN109811253A)，该专利公开的制造工艺包括冶炼、铸锭或铸锭开坯、热轧、轧后热处理并酸洗步骤；冶炼步骤具体为：采用真空感应炉、真空感应炉与电渣重熔、电炉与炉外精炼、转炉与炉外精炼中的任一种冶炼除稀土元素以外的其他组分，出钢浇铸前加入稀土元素，浇铸温度控制在1500-1650℃。虽然该不锈钢具有较好的性能，但是该过程仍然无法对Ti等杂质含量进行有效控制。
技术实现思路
1.专利技术要解决的技术问题本专利技术的目的在于针对现有技术中15-5PH不锈钢及其电渣锭中杂质难以去除的技术问题，提供一种超纯15-5PH不锈钢的冶炼方法，通过二次电炉冶炼以及二次LF精炼工艺的组合，大大改善15-5PH不锈钢的纯净度。2.技术方案为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：本专利技术的一种超纯15-5PH不锈钢，成分如下：C＝0.02-0.06％，Si＝0.20-0.50％，Mn＝0.30-0.80％，Cu＝2.80-4.20％，Ni＝4.00-5.30％，Cr＝14.50-15.50％，V＝0.08-0.15％，Nb＝0.30-0.43％，Al＝0.02-0.04％；杂质元素含量如下：Ti≤0.0015％，S≤0.0010％，P≤0.015％，T.O≤0.0018％，N＝0.015-0.025％，H≤0.0002％。本专利技术的一种超纯15-5PH不锈钢电渣锭的制备方法，将炼钢原料在电炉中进行第一次电炉冶炼，一次电炉冶炼出钢后进行第一次LF精炼，一次LF精炼后查钢后进行VOD精炼，VOD精炼后出钢再进行第二次电炉冶炼，第二次电炉冶炼后出钢再进行第二次LF精炼，二次LF精炼后进行VD真空精炼，然后钢水进行浇铸，浇铸后铸坯进行-电渣重熔，制得15-5PH不锈钢电渣锭成品。优选地，具体步骤为：S1、第一次电炉冶炼：以普通废钢、15-5PH返回料和铁合金为主要原料，进行熔化、初炼后，钢水倒入钢包，准备第一次LF精炼；S2、第一次LF精炼：调整钢水成分、温度；S3、VOD精炼：吹氧脱碳，降低钢水碳含量；S4、第二次电炉冶炼：将VOD精炼完成的钢水转入电炉，实现钢-渣分离，并在电炉中重新造渣、调整成分；S5、第二次LF精炼：调整温度，白渣精炼，成分不予调整；S6、VD精炼：真空精炼，进一步降低钢中的气体其夹杂物含量；S7、浇铸：保护浇铸成电极棒；S8、电渣重熔：对电极棒进一步精炼。优选地，第一次电炉冶炼过程中首先加入普通废钢(碳钢)，不低于总入炉料的1/2。渣料为石灰和萤石粉的混合物。萤石粉在加入之前，需要在其表面采用雾化加湿处理，雾化水加入比例为1～5％。吨钢渣料20-30kg；加入比例石灰粉：萤石＝3:1～4:1；石灰颗粒20～50mm，Cao％≥96％；萤石为粉剂，小于100目,CaF2％≥98％；完全熔化后，将炉渣扒除干净，重新造渣，吨钢渣料15-20kg/t。再加入15-5PH返回料及铁合金调整成分；出钢之前，将钢中Cu、Ni、Nb、Cr、Mn调整至成分范围下限；P≤0.012％；Si、V不做调整；Al＝0.06～0.08％；C＝0.1～0.15％。成分达到目标要求后，将炉渣扒清、出钢，出钢温度为1600-1650℃。优选地，第一次LF精炼过程中，精炼过程加入石灰和萤石粉，吨钢渣料10-15kg；石灰粉：萤石＝3:1～4:1。渣料随电炉出钢过程加入1/2，另外1/2在LF炉加完；LF精炼过程，碳含量进一步调整至0.15-0.20％；Cu、Ni调整至目标成分范围，Nb、Mn仍然保持下限，Cr调整至成分范围上限，其它成分不做调整；LF精炼过程50～60min，出钢温度≥1670℃。优选地，VOD精炼过程中，真空吹氧精炼；真空吹氧时间30min，吹氧结束后静置20min，破真空。精炼完成后C≤0.02％；优选地，第二次电炉冶炼过程中，首先将真空吹氧完成的钢水放入电炉，并彻底钢渣分离。然后迅速向电炉中加入炉渣，要求成渣后渣中TiO2含量≤0.15％。电炉冶炼过程连续进行扒渣、补渣操作，直到渣子变白，并保持20min，即可出钢，出钢温度1600-1650℃。出钢之前，除Al以外，所有成分进入目标成分；Al＝0.1-0.12％。出钢之前不扒渣，钢渣混出。优选地，在第二次LF精炼过程中，除了加热以外，LF炉内不加入任何合金或渣料。精炼过程钢包底吹气量以钢包渣面微微波动为主，钢水不裸露。精炼时间30min-40min，钢水温度达到1670℃时精炼完成。3.有益效果采用本专利技术提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：本专利技术的一种超纯15-5PH不锈钢电渣锭及其制备方法，将炼钢原料在电炉中进行第一次电炉冶炼，一次电炉冶炼出钢后进行第一次LF精炼，一次LF精炼后查钢后进行VOD精炼，VOD精炼后出钢再进行第二次电炉冶炼，第二次电炉冶炼后出钢再进行第二次LF精炼，二次LF精炼后进行VD真空精炼，然后钢水进行浇铸，浇铸后铸坯进行-电渣重熔，制得15-5PH不锈钢电渣锭成品；可以保证15-5PH不锈钢电渣锭中的Ti含量控制至0.0015％以下，硫含量可稳定的控制在0.001％以下，电渣锭中氮含量可控制在0.015-0.025％，氢含量可稳定控制在0.0002％以下。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例；而且，各个实施例之间不是相对独立的，根据需要可以相互组合，从而达到更优的效果。因此，以下对实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的本专利技术的一种超纯15-5PH不锈钢电渣锭及其制备方法，将炼钢原料在电炉中进行第一次电炉冶炼，一次电炉冶炼出钢后进行第一次LF精炼，一次LF精炼后查钢后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超纯15-5PH不锈钢电渣锭，其特征在于，成分如下：C＝0.02-0.06％，Si＝0.20-0.50％，Mn＝0.30-0.80％，Cu＝2.80-4.20％，Ni＝4.00-5.30％，Cr＝14.50-15.50％，V＝0.08-0.15％，Nb＝0.30-0.43％，Al＝0.02-0.04％；杂质元素含量为：Ti≤0.0015％，S≤0.0010％，P≤0.015％，T.O≤0.0018％，N＝0.015-0.025％，H≤0.0002％。/n

【技术特征摘要】
1.一种超纯15-5PH不锈钢电渣锭，其特征在于，成分如下：C＝0.02-0.06％，Si＝0.20-0.50％，Mn＝0.30-0.80％，Cu＝2.80-4.20％，Ni＝4.00-5.30％，Cr＝14.50-15.50％，V＝0.08-0.15％，Nb＝0.30-0.43％，Al＝0.02-0.04％；杂质元素含量为：Ti≤0.0015％，S≤0.0010％，P≤0.015％，T.O≤0.0018％，N＝0.015-0.025％，H≤0.0002％。


2.一种超纯15-5PH不锈钢电渣锭的制备方法，一种超纯15-5PH不锈钢电渣锭的制备方法，其特征在于，将炼钢原料在电炉中进行第一次电炉冶炼，一次电炉冶炼出钢后进行第一次LF精炼，一次LF精炼后查钢后进行VOD精炼，VOD精炼后出钢再进行第二次电炉冶炼，第二次电炉冶炼后出钢再进行第二次LF精炼，二次LF精炼后进行VD真空精炼，然后钢水进行浇铸，浇铸后铸坯进行-电渣重熔，制得15-5PH不锈钢电渣锭成品。


3.根据权利要求2所述的一种超纯15-5PH不锈钢电渣锭的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
S1、第一次电炉冶炼：以废钢、15-5PH返回料和铁合金为主要原料，进行熔化、初炼后，钢水倒入钢包，准备第一次LF精炼；
S2、第一次LF精炼：调整钢水成分、温度；
S3、VOD精炼：吹氧脱碳，降低钢水碳含量；
S4、第二次电炉冶炼：将VOD精炼完成的钢水转入电炉，实现钢-渣分离，并在电炉中重新造渣、调整成分；
S5、第二次LF精炼：调整温度，进行白渣精炼；
S6、VD精炼：真空精炼，进一步降低钢中的气体其夹杂物含量；
S7、浇铸：浇铸成电极棒；
S8、电渣重熔：对电极棒进一步精炼。


4.根据权利要求3所述的一种超纯15-5PH不锈钢电渣锭的制备方法，其特征在于，第一次电炉冶炼过程为：
首先加入废钢和渣料，加入量不低于总入炉料的1/2；渣料包括石灰和萤石粉，渣料的加入量为吨钢渣料加入20-30kg；
完全熔化后，将炉渣扒除干净，再加入渣料，渣料的加入量为吨钢渣料加入15-20kg/t；再加入15-5PH返回料及铁合...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱德桥，钱强，常立忠，
申请(专利权)人：马鞍山市中桥金属材料有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34