【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及双相不锈钢，尤其涉及一种超纯净高性能双相不锈钢及其冶炼方法。
技术介绍
1、双相不锈钢是指固溶组织中同时存在铁素体和奥氏体两种组织结构的不锈钢，代表牌号有s32205、s32750和s32760等。双相不锈钢兼具奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的双重优点：与铁素体不锈钢相比，塑性、韧性更高，无室温脆性，耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高，同时还保持有铁素体不锈钢的475℃脆性以及导热系数高，具有超塑性等特点；与奥氏体不锈钢相比，强度高、耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。双相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能，也是一种节镍不锈钢，成本低，综合性能优良，广泛应用于核电、石油石化、压力容器、海洋工程等高端制造领域，可用于炼油、化肥、造纸、石油、化工等耐海水耐高温浓硝酸等热交换器和冷淋器等器件。
2、采用双相不锈钢的传统冶炼方法，氮气合金化的命中率较低，合金化及冶炼过程中存在不可避免的增碳现象，导致碳和氮元素很难达到控制要求的水平。此外，双相不锈钢钢水的纯净度水平较低，氧含量在30～50ppm之间，非金属夹杂物在2.0级水平，导致制得的双相不锈钢的低温冲击性能较差，仅为十几或几十焦耳的水平。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术提供一种超纯净高性能双相不锈钢及其冶炼方法，通过准确控制化学成分，结合冶炼过程中炉渣渣系和精炼中脱氧还原反应的控制，调配出了一种化学成分纯净度高、组织理想且低温冲击性能优良的双相不锈钢产品。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用
3、第一方面，本专利技术提供一种超纯净高性能双相不锈钢，其化学成分及其质量百分含量为：c 0.01％～0.03％、si 0.2％～0.6％、mn 0.7％～0.9％、ni5.3％～6.0％、cr21.5％～22.0％、mo 2.8％～3.3％、n 0.17％～0.2％、s≤0.001％、p≤0.030％，余量为fe及不可避免的杂质元素；
4、40≤1.07+4.0×cr*-5.6×ni*≤46；
5、cr*＝[cr]+0.88×[mo]+1.73×[si]，ni*＝[ni]+24.55×[c]+21.75×[n]；
6、其中，[cr]、[mo]、[si]、[ni]、[c]和[n]为对应元素的质量百分含量。
7、相对于现有技术，本专利技术提供的超纯净高性能双相不锈钢，针对双相不锈钢钢组织的特点及各合金元素对两相比例的作用，通过设定合理的化学成分内控，可实现c、n元素的高水平控制，以获得理想的两相组织结构，进而显著提高了双相不锈钢的力学性能。本专利技术通过各化学成分的协同作用，提高了双相不锈钢的力学性能，并降低了mn的用量，降低了制造成本，当cr、mo、si、ni、c和n的质量百分含量满足关系式40≤1.07+4.0×cr*-5.6×ni*≤46时，制备出的超纯净高性能双相不锈钢具有更高的低温冲击性，具有良好的工业前景和社会效益。实施例结果表明，本专利技术提供的超纯净高性能双相不锈钢，-46℃的横向低温冲击性能在150j以上，最高可达249j，-10℃的横向低温冲击性能在200j以上，最高可达299j。
8、优选的，42≤1.07+4.0×cr*-5.6×ni*≤45。
9、优选的，所述超纯净高性能双相不锈钢中，气体元素h含量≤3ppm，to含量≤20ppm；非金属夹杂物a细0级，a粗0级，b细0～1.0级，b粗0～0.5级，c细0级，c粗0级，d细0～1.0级，d粗0～0.5级，ds 0～0.5级。
10、第二方面，本专利技术提供一种超纯净高性能双相不锈钢的冶炼方法，包括以下步骤：
11、s1，电炉冶炼：
12、电炉熔化原材料，出钢，得第一钢液；
13、s2，aod冶炼：
14、向所述第一钢液中吹碳，用硅铁进行第一还原；吹氮气，进行合金化，扒渣；加入白灰和萤石，用硅钙和铝粒进行第二还原，得第二钢液；
15、s3，lf冶炼：
16、向所述第二钢液中加入硅钙和铝粒，喂入第一硅钙线，进行第一脱氧还原；加入硅钙和铝粒，进行第二脱氧还原，得氧含量≤25ppm的第三钢液；
17、向所述第三钢液中加入石英砂和氧化铝粒，得炉渣；所述炉渣包括以下质量百分比的组分：cao 50％～55％、mgo 5％～10％、sio2 25％～30％和al2o310％～15％；
18、加入硅钙，进行第三脱氧还原；喂入第二硅钙线，软吹，出钢，得第四钢液；
19、s4，浇注模铸：
20、将所述第四钢液注入钢锭模中，得超纯净高性能双相不锈钢。
21、相对于现有技术，本专利技术提供的超纯净高性能双相不锈钢的冶炼方法，通过aod双渣法冶炼，降低了第一钢液的氧含量；通过向钢液中相继加入还原渣料——白灰、萤石和石英砂、氧化铝粒，调制出cao+mgo+sio2+al2o3炉渣，获得了流动性良好、易于双相不锈钢夹杂物上浮的还原渣系；两次特定时机的喂硅钙线钙处理，促进了微细夹杂物(尤其是难熔夹杂物al2o3)的聚合长大，使链条状的夹杂物团聚成球状，改善了夹杂物的形貌，更利于夹杂物的上浮和去除，净化了钢液；配合对钢液的连续三次脱氧还原处理，最终制备得到了氢氧含量低、非金属夹杂物含量低，两相组织结构理想，且低温冲击性等力学性能优良的双相不锈钢产品。专利技术人通过大量试验发现，若改变两次喂硅钙线的时机，硅钙线均会参与脱氧还原，部分硅钙线与氧反应后，使作用于夹杂物的硅钙线用量减少，从而削弱了硅钙线的作用效果，使夹杂物的含量升高，两相组织结构不理想，进而对双相不锈钢的性能产生不利影响。
22、专利技术人通过大量试验发现，相对于现有技术，本专利技术通过向钢液中相继加入白灰、萤石和石英砂、氧化铝粒，调制出炉渣(cao 50％～55％、mgo5％～10％、sio2 25％～30％和al2o3 10％～15％)具有更好的流动性，易于双相不锈钢中夹杂物的上浮，从而提高了双相不锈钢的纯净度。
23、优选的，步骤s1中，所述原材料包括返回钢、高碳铬铁、镍板和钼铁。
24、优选的，步骤s1中，所述出钢的温度为1650～1700℃。
25、优选的，步骤s1中，所述第一钢液的化学成分及其质量百分含量为：c1.0％～1.5％、ni 5.1％～5.9％、cr 21.3％～21.9％、mo 2.5％～3.2％、p≤0.03％，余量为fe和不可避免的杂质元素。
26、示例的，步骤s2中，所述吹碳结束后第一钢液中c≤0.012wt％。
27、优选的，步骤s2中，所述硅铁的加入量为23～25kg/t钢。
28、优选的，步骤s2中，所述第一还原的温度为1680～1720℃，时间为7～12min。
29、优选的，步骤s2中，所述合金化的温度为1650～1680℃。
30、示例的，步骤s2中，所述合金化结束后第一钢液中n为0.17wt本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种超纯净高性能双相不锈钢，其特征在于，其化学成分及其质量百分含量为：C0.01％～0.03％、Si 0.2％～0.6％、Mn 0.7％～0.9％、Ni 5.3％～6.0％、Cr21.5％～22.0％、Mo 2.8％～3.3％、N 0.17％～0.2％、S≤0.001％、P≤0.030％，余量为Fe及不可避免的杂质元素；
2.如权利要求1所述的超纯净高性能双相不锈钢，其特征在于，42≤1.07+4.0×Cr*-5.6×Ni*≤45。
3.如权利要求1或2所述的超纯净高性能双相不锈钢，其特征在于，所述超纯净高性能双相不锈钢中，气体元素H含量≤3ppm，TO含量≤20ppm；非金属夹杂物A细0级，A粗0级，B细0～1.0级，B粗0～0.5级，C细0级，C粗0级，D细0～1.0级，D粗0～0.5级，Ds 0～0.5级。
4.权利要求1～3任一项所述的超纯净高性能双相不锈钢的冶炼方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.如权利要求4所述的超纯净高性能双相不锈钢的冶炼方法，其特征在于，步骤S2中，所述白灰的加入量为15～20kg/t钢，所述萤
6.如权利要求4所述的超纯净高性能双相不锈钢的冶炼方法，其特征在于，步骤S3中，所述第一硅钙线的化学成分及其质量百分含量为：Si 58％～62％，Ca 30％～33％，余量为Fe和不可避免的杂质元素；和/或
7.如权利要求4或6所述的超纯净高性能双相不锈钢的冶炼方法，其特征在于，步骤S3中，所述第一硅钙线的喂入量为5～7m/t钢；和/或
8.如权利要求4所述的超纯净高性能双相不锈钢的冶炼方法，其特征在于，步骤S2中，所述硅铁的加入量为23～25kg/t钢；和/或
9.如权利要求4所述的超纯净高性能双相不锈钢的冶炼方法，其特征在于，步骤S1中，所述出钢的温度为1650～1700℃；和/或
10.如权利要求4所述的超纯净高性能双相不锈钢的冶炼方法，其特征在于，步骤S1中，所述原材料包括返回钢、高碳铬铁、镍板和钼铁；和/或
...【技术特征摘要】
1.一种超纯净高性能双相不锈钢，其特征在于，其化学成分及其质量百分含量为：c0.01％～0.03％、si 0.2％～0.6％、mn 0.7％～0.9％、ni 5.3％～6.0％、cr21.5％～22.0％、mo 2.8％～3.3％、n 0.17％～0.2％、s≤0.001％、p≤0.030％，余量为fe及不可避免的杂质元素；
2.如权利要求1所述的超纯净高性能双相不锈钢，其特征在于，42≤1.07+4.0×cr*-5.6×ni*≤45。
3.如权利要求1或2所述的超纯净高性能双相不锈钢，其特征在于，所述超纯净高性能双相不锈钢中，气体元素h含量≤3ppm，to含量≤20ppm；非金属夹杂物a细0级，a粗0级，b细0～1.0级，b粗0～0.5级，c细0级，c粗0级，d细0～1.0级，d粗0～0.5级，ds 0～0.5级。
4.权利要求1～3任一项所述的超纯净高性能双相不锈钢的冶炼方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.如权利要求4所述的超纯净高性能双相不锈钢...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶强，栾吉哲，王守明，李青，史咏鑫，李伟，
申请(专利权)人：中航上大高温合金材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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