含铌不锈钢及其制备方法技术

本发明专利技术属于金属材料制备技术领域，具体涉及一种含铌不锈钢及其制备方法，该含铌不锈钢的制备方法包括以下步骤：冶炼：将所述含铌不锈钢的原料在真空感应熔炼炉中进行冶炼，获得钢液，在所述冶炼的钢成分微调过程中，Nb以铌铁的方式和最终用于成分调整补加的合金一起，一次全部加入；浇注：所述钢液的温度高于液相线40

【技术实现步骤摘要】
含铌不锈钢及其制备方法


[0001]本专利技术属于金属材料制备
，具体涉及一种含铌不锈钢及其制备方法。

技术介绍

[0002]Nb是Cr系和Cr
‑
Ni系不锈钢的重要的合金元素之一，用量仅次于钼。其作用是多方面的，尤其在应用于高温领域中的耐热不锈钢中，Nb更为重要，它可部分的替代价格贵的钼。
[0003]Nb作为合金化或者微合金化元素，广泛应用于不锈钢中。
[0004]Nb既是一种强铁素体形成元素，又是强碳氮化物形成元素，在长时间受热时又易于形成金属化合物，所以铌在不锈钢中的物理冶金很复杂。铌在不锈钢中的作用取决于铌的存在形式，而且，自由铌和碳、氮化物中的铌含量取决于NbC、NbN、Nb(CN)的以温度为函数的溶度积。
[0005]铌在不锈钢中的任何存在形式都是可资源利用的，并且表现出比任何别的元素都优异的性能，它的作用贯穿于从冶炼到产品最终应用的全部历程中的各个环节。
[0006]具体地，Nb在制钢工艺中的物理冶金性能如下：
[0007](1)超低碳不锈钢中加入少量Nb或Nb/Ti复合应用，可以把钢中的残C进行固定，与深度脱C相比较(比如延长AOD或VOD所需的时间)要经济得多。
[0008](2)在热加工时，Nb的沉淀物或固溶Nb都可用于热机械处理(TMCP)，以得到热加工态的优良的细化(包括位错胞状组织、变形奥氏体、马氏体、亚结构等精细结构)组织，这对各种不锈钢的生产具有重要意义。
[0009](3)超低碳马氏体不锈钢中加入Nb的目的是通过形成碳化铌而稳定碳，从而抑制碳化铬的形成。另外，加铌钢具有良好的抗回火性，即随着铌含量的增加，硬度随回火温度的降低其下降值减少了。
[0010]现有技术中，含Nb不锈钢经常发生低倍组织无规律局部粗晶情况，高倍观察组织不均匀，严重时会造成冲击功的下降或不稳定，不能满足使用要求。

技术实现思路

[0011]针对现有技术中存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种含铌不锈钢及其制备方法，该制备方法制备的含铌不锈钢的低倍组织无规律局部粗晶情况消除，高倍组织均匀，同时具有稳定的冲击功。
[0012]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0013]第一方面，本专利技术提供了一种含铌不锈钢的制备方法，包括以下步骤：
[0014]冶炼：将所述含铌不锈钢的原料在真空感应熔炼炉中进行冶炼，获得钢液，在所述冶炼的钢成分微调过程中，Nb以铌铁的方式和最终用于成分调整补加的合金一起，一次全部加入；
[0015]浇注：所述钢液的温度高于液相线40
‑
120℃(例如可以为40℃、60℃、80℃、100℃
或120℃等)时，出钢并浇注为电极棒；
[0016]真空自耗熔炼：将所述电极棒进行真空自耗熔炼，获得钢锭；
[0017]锻造：将所述钢锭进行锻造，获得成品材。
[0018]通过将所有铌以Nb铁的形式随最后添加的配料同时加入，可以使得该方法制备的含铌不锈钢的低倍组织无规律局部粗晶情况消除，高倍组织均匀，具有稳定的冲击功。
[0019]在一些实施方案中，所述含铌不锈钢以质量百分比计，包括以下组分：C≤0.250％，Si≤1.00％，Mn≤1.50％，P≤0.040％，S≤0.030％，Cr 9.5％～17.50％，Mo≤2％，Ni≤5.00％，Cu≤5.00％，V≤0.50％，B≤0.030％，N≤0.10％，Nb0.10％～1.0％，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0020]在一些实施方案中，所述含铌不锈钢以质量百分比计，包括以下组分：C≤0.250％，Si≤1.00％，Mn≤1.50％，P≤0.040％，S≤0.030％，Cr 9.5％～17.50％，Ni≤5.00％，Cu≤5.00％，V≤0.50％，Nb 0.10％～1.0％，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0021]在一些实施方案中，所述含铌不锈钢以质量百分比计，包括以下组分：C 0.10％～0.20％，Si 0.15％～0.60％，Mn 0.30％～1.25％，P≤0.040％，S≤0.030％，Cr 9.50％～11.50％，Ni≤0.50％，V 0.15％～0.40％，Nb 0.10％～0.60％，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0022]在一些实施方案中，所述冶炼为真空感应冶炼，所述真空感应冶炼依次包括以下步骤：
[0023]装料和熔化：将真空感应炉的功率调整至700
‑
900KW(例如可以为700KW、750KW、800KW、850KW或900KW等)，向所述真空感应炉中连续依次加入配料中全部的原料纯铁或/和废钢、以及除铌铁以外的至少一种合金原料(比如镍(Ni)、铬(Cr)和钒(V)等)，进行原料的熔化，熔化过程中保持炉内真空度≤0.3Pa；优选地，除铌铁以外的至少一种合金原料的加入量为配入对应合金原料总质量的25％
‑
35％，以防止熔化困难；优选地，熔化过程中，当钢液沸腾后降低所述功率至100
‑
200KW，直至所述钢液不剧烈沸腾；
[0024]精炼：将所述功率调整至500
‑
1000KW(例如可以为500KW、600KW、700KW、800KW、900KW或1000KW等)并保持10
‑
15min后，进行搅拌，炉内真空度≤0.3Pa；优选地，所述搅拌的时间为3
‑
5min；
[0025]成分调整：精炼搅拌结束后降低所述功率至250
‑
400KW，将所述精炼后的钢液进行第一次成分分析，根据所述第一次成分分析的结果微调成分，加入配料中剩余的除铌铁以外的至少一种合金原料，然后升高所述功率至500
‑
1000KW(例如可以为500KW、600KW、700KW、800KW、900KW或1000KW等)，进行熔化并搅拌；优选地，所述搅拌的时间为3
‑
5min；
[0026]第一次成分调整结束后，降低所述功率至250
‑
400KW，进行第二次成分分析，根据所述第二次成分分析的结果，补加合金以微调成分，在所述补加合金的同时，一次加入所述配料中的全部铌铁，然后升高所述功率至500
‑
1000KW(例如可以为500KW、600KW、700KW、800KW、900KW或1000KW等)，进行熔化并搅拌；优选地，所述搅拌的时间为3
‑
5min。
[0027]在一些实施方案中，所述真空感应冶炼在装料和熔化步骤前还包括：
[0028]升温：在真空感应冶炼初期，将真空感应炉使用低功率升温1.5
‑
2h，调整真空感应炉内的真空度≤0.3Pa；优选地，所述低功率为250
‑
450KW(例如可以为250KW、300KW、350KW、400KW或450KW等)。
[0029]在一些实施方案中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含铌不锈钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：冶炼：将所述含铌不锈钢的原料在真空感应熔炼炉中进行冶炼，获得钢液，在所述冶炼的钢成分微调过程中，Nb以铌铁的方式和最终用于成分调整补加的合金一起，一次全部加入；浇注：所述钢液的温度高于液相线40
‑
120℃时，出钢并浇注为电极棒；真空自耗熔炼：将所述电极棒进行真空自耗熔炼，获得钢锭；锻造：将所述钢锭进行锻造，获得成品材。2.根据权利要求1所述的含铌不锈钢的制备方法，其特征在于，所述含铌不锈钢以质量百分比计，包括以下组分：C≤0.250％，Si≤1.00％，Mn≤1.50％，P≤0.040％，S≤0.030％，Cr 9.5％～17.50％，Mo≤2％，Ni≤5.00％，Cu≤5.00％，V≤0.50％，B≤0.030％，N≤0.10％，Nb 0.10％～1.0％，余量为Fe和不可避免的杂质。3.根据权利要求1所述的含铌不锈钢的制备方法，其特征在于，所述冶炼为真空感应冶炼，所述真空感应冶炼依次包括以下步骤：装料和熔化：将真空感应炉的功率调整至700
‑
900KW，向所述真空感应炉中连续依次加入配料中全部的原料纯铁或/和废钢、以及除铌铁以外的至少一种合金原料，进行原料的熔化，熔化过程中保持炉内真空度≤0.3Pa；精炼：将所述功率调整至500
‑
1000KW并保持10
‑
15min后，进行搅拌，炉内真空度≤0.3Pa；成分调整：精炼搅拌结束后降低所述功率至250
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400KW，将所述精炼后的钢液进行第一次成分分析，根据所述第一次成分分析的结果微调成分，加入配料中剩余的除铌铁以外的至少一种合金原料，然后升高所述功率至500
‑
1000KW，进行熔化并搅拌，所述搅拌的时间为3
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5min；第一次成分调整结束后，降低所述功率至250
‑
400KW，进行第二次成分分析，根据所述第二次成分分析的结果，补加合金以微调成分，在所述补加合金的同时，一次加入所述配料中的全部铌铁，然后升高所述功率至500
‑
1000KW，进行熔化并搅拌，所述搅拌的时间为3
‑
5min。4.根据权利要求3所述的含铌不锈钢的制备方法，其特征在于，在装料和熔化步骤中，除铌铁以外的至少一种合金原料的加入量为配入对应合金原料总质量的25％
‑
35％，熔化过程中，当钢液沸腾后降低所述功率至100
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200KW，直至所述钢液不剧烈沸腾；和/或，在精炼步骤中，所述搅拌的时间为3
‑
5min；和/或，所述真空感应冶炼在装料和熔化步骤前还包括：升温：在真空感应冶炼初期，将真空感应炉使用低功率升温1.5
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张秀丽，周开明，李旭，张永强，齐泽权，李造宇，孙国洋，徐朋，董晓亮，
申请(专利权)人：大冶特殊钢有限公司，
类型：发明
国别省市：