一种高洁净度马氏体时效不锈钢冶炼方法技术

本发明专利技术属于特殊钢冶炼领域，具体涉及一种高洁净度马氏体时效不锈钢冶炼方法。所述高洁净度马氏体时效不锈钢的洁净度达到：C≤0.003％，P≤0.003％、S≤0.001％，O≤0.0015％，N≤0.002％；马氏体时效不锈钢按照GB/T10561

【技术实现步骤摘要】
一种高洁净度马氏体时效不锈钢冶炼方法


[0001]本专利技术属于特殊钢冶炼领域，具体涉及一种高洁净度马氏体时效不锈钢冶炼方法。

技术介绍

[0002]马氏体时效不锈钢是由低碳马氏体相变强化和时效强化两种强化效应叠加而强化的高强度不锈钢。通过时效处理析出金属间化合物相进行强化，具有很高的强度和优异的综合性能，广泛应用于对强度、韧性有较高要求的领域。
[0003]马氏体时效不锈钢的塑性、韧性与其洁净度密切相关，C、P、S、O、N这些元素均属于有害杂质，对塑性、韧性影响极大，因此必须尽可能降低C、P、S、O、N这些元素的含量。
[0004]同时，C与Ti会生成非金属夹杂TiC，会降低钢的韧性；S、P元素则对热加工极为有害，其会增加马氏体时效不锈钢的各向异性；O、N元素则在钢中形成氧化物、氮化物或碳氮化物等非金属夹杂，严重影响钢的韧性与疲劳性能。Ti是无钴马氏体时效不锈钢中的主要强化元素之一，Ti与C、N之间有较强的亲和力，导致钢中极易形成如TiN、TiCN等夹杂物。在使用过程中，裂纹容易从粗大的TiN、TiCN夹杂部位萌生，进而扩展，影响到马氏体时效不锈钢的品质。
[0005]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]为了降低马氏体时效不锈钢中C、P、S、O、N这些元素的含量，控制夹杂物的数量和尺寸。本专利技术提供了高洁净度马氏体时效不锈钢冶炼方法，通过本专利技术获得的马氏体时效不锈钢中的杂质元素C、P、S、O、N含量低，夹杂物控制效果好，有效的提高了马氏体时效不锈钢的塑性和韧性。
[0007]本专利技术包括如下技术方案：
[0008]本专利技术提供了一种高洁净度马氏体时效不锈钢冶炼方法，所述高洁净度马氏体时效不锈钢的洁净度达到：C≤0.003％，P≤0.003％、S≤0.001％，O≤0.0015％，N≤0.002％；
[0009]马氏体时效不锈钢按照GB/T10561
‑
2005对夹杂物评级，夹杂物五项和A+B+C+D+Ds≤2.0；
[0010]所述冶炼方法依次包括下列步骤：真空感应炉冶炼
→
钢锭处理
→
保护气氛电渣重熔冶炼
→
电渣锭处理
→
真空自耗电弧重熔冶炼。
[0011]冶炼高洁净度超低碳高钛低铝马氏体时效不锈钢可将原料中S的质量分数限制放宽至0.01％，得到的高洁净度马氏体时效不锈钢中杂质元素C≤0.003％、P≤0.003％、S≤0.001％、O≤0.0015％、N≤0.0020％，马氏体时效不锈钢按照标准GB/T10561
‑
2005对夹杂物评级，夹杂物五项和A+B+C+D+Ds≤2.0。
[0012]进一步地，所述高洁净度马氏体时效不锈钢的元素质量百分比为：Ti：1％
‑
2％，Cr：12％
‑
16％，Ni：6％
‑
8％，Co：7％
‑
10％，Al≤0.1％，C≤0.003％，P≤0.003％，S≤
0.001％，O≤0.0015％，N≤0.002％余量为Fe和其他不可避免的杂质元素。
[0013]进一步地，所述保护气氛电渣重熔冶炼包括如下步骤：
[0014]在重熔过程中，电渣炉内通入惰性气体；
[0015]通电使切除头尾的钢锭重熔，重熔过程中加入Al粒，重熔结束在电渣炉中冷却得到电渣锭；
[0016]其中：重熔中使用的重熔渣系包括：CaO、Al2O3、TiO2、SiO2和CaF2。
[0017]在保护气氛电渣重熔冶炼中发生的去S反应为：
[0018][S]+(O2‑
)＝(S2‑
)+[O]ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0019][0020][0021]式中K为反应平衡常数，a
[S]、a
[O]分别为渣中硫离子、氧离子的活度，钢中硫与氧的活度。
[0022]由式(1)
‑
(3)可知，为促使硫由金属向渣中有效转移，要提高渣的碱度，降低金属中氧的活度。
[0023]由于脱P需要低温、高氧化性气氛，高碱度精炼渣条件，本专利技术所述的电渣重熔过程由于渣的碱度高，能发挥部分脱P能力，但为了保证最终马氏体时效不锈钢中P≤0.003％，最好是通过配料控制各合金原料中P的质量分数都≤0.003％。
[0024]所述保护气氛电渣重熔冶炼，将上述处理后的电极放入电渣炉重熔，重熔过程中，电渣炉内通入氩气保护，防止重熔过程中增O、增N。
[0025]进一步地，所述重熔渣系的成分质量百分比为：CaO：15％
‑
25％，Al2O3：5％
‑
10％，TiO2：1％
‑
5％，SiO2：1％
‑
2％，余量为CaF2。
[0026]进一步地，所述重熔渣系的用量为所述切除头尾的钢锭质量的4％
‑
5％。
[0027]进一步地，所述Al粒的用量为所述切除头尾的钢锭质量的0.05％
‑
0.1％，冶炼过程Al粒的加入速度为1g/min
‑
5g/min。
[0028]进一步地，重熔过程中所述切除头尾的钢锭的熔化速度为2kg/min
‑
4kg/min。
[0029]进一步地，所述冶炼方法包括如下步骤：
[0030]真空感应炉冶炼：向真空感应炉中投入冶炼马氏体时效不锈钢的合金料，真空感应炉内抽真空，通电使合金料熔化，保温精炼并持续搅拌，出钢浇注成钢锭；
[0031]钢锭处理：切除钢锭的头尾；
[0032]保护气氛电渣重熔冶炼：在重熔过程中，电渣炉内通入惰性气体；通电使切除头尾的钢锭重熔，重熔过程中加入Al粒，重熔结束在电渣炉中冷却得到电渣锭；
[0033]电渣锭处理：切除电渣锭头尾；
[0034]真空自耗电弧重熔冶炼：将切除头尾的电渣锭放入真空自耗电弧重熔炉中重熔，重熔结束后随真空自耗电弧重熔炉冷却得到高洁净度马氏体时效不锈钢；
[0035]其中：保护气氛电渣重熔冶炼中使用的重熔渣系包括：CaO、Al2O3、TiO2、SiO2和CaF2。
[0036]进一步地，所述真空感应炉冶炼包括如下步骤：
[0037]向真空感应炉中投入工业纯铁、金属Cr、金属Ni和金属Co；
[0038]真空感应炉内抽真空至≤5Pa，通电使工业纯铁、金属Cr、金属Ni和金属Co熔化；
[0039]熔化结束后升温至1580
±
20℃，开始保温精炼，精炼过程持续搅拌；
[0040]取样分析钢液中N的质量分数≤0.0015％时，停止精炼，依次加入金属Al和金属Ti，待合金料完全熔化均匀，温度控制到1560
±
10℃开始出钢，浇注成钢锭。
[0041]进一步地，所述真空自耗电弧重熔冶炼中切除头尾的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高洁净度马氏体时效不锈钢冶炼方法，其特征在于，所述高洁净度马氏体时效不锈钢的洁净度达到：C≤0.003％，P≤0.003％、S≤0.001％，O≤0.0015％，N≤0.002％；马氏体时效不锈钢按照GB/T10561
‑
2005对夹杂物评级，夹杂物五项和A+B+C+D+Ds≤2.0；所述冶炼方法依次包括下列步骤：真空感应炉冶炼
→
钢锭处理
→
保护气氛电渣重熔冶炼
→
电渣锭处理
→
真空自耗电弧重熔冶炼。2.如权利要求1所述的一种高洁净度马氏体时效不锈钢冶炼方法，其特征在于，所述高洁净度马氏体时效不锈钢的元素质量百分比为：Ti：1％
‑
2％，Cr：12％
‑
16％，Ni：6％
‑
8％，Co：7％
‑
10％，Al≤0.1％，C≤0.003％，P≤0.003％，S≤0.001％，O≤0.0015％，N≤0.002％余量为Fe和其他不可避免的杂质元素。3.如权利要求1或2所述的一种高洁净度马氏体时效不锈钢冶炼方法，其特征在于，所述保护气氛电渣重熔冶炼包括如下步骤：在重熔过程中，电渣炉内通入惰性气体；通电使切除头尾的钢锭重熔，重熔过程中加入Al粒，重熔结束在电渣炉中冷却得到电渣锭；其中：重熔中使用的重熔渣系包括：CaO、Al2O3、TiO2、SiO2和CaF2。4.如权利要求3所述的一种高洁净度马氏体时效不锈钢冶炼方法，其特征在于，所述重熔渣系的成分质量百分比为：CaO：15％
‑
25％，Al2O3：5％
‑
10％，TiO2：1％
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5％，SiO2：1％
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2％，余量为CaF2。5.如权利要求3所述的一种高洁净度马氏体时效不锈钢冶炼方法，其特征在于，所述重熔渣系的用量为所述切除头尾的钢锭质量的4％
‑
5％。6.如权利要求3所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：柏川，张志宏，盛振东，白青青，
申请(专利权)人：成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：