【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及冶金，尤其涉及一种超高纯316l不锈钢及其制备方法。
技术介绍
1、超高纯316l不锈钢具有优异的耐腐蚀性能和电解抛光性能，是用于高纯度气体输送管道、接头、过滤器、原子层沉积阀和半导体装备其他部件的关键材料之一。随着半导体工艺的不断进步，对这种钢的纯净度提出了更高的要求，严格控制杂质元素含量：o≤0.001%，s≤0.0015%，h≤0.0002%，al≤0.01%，防止形成大量碳化物和大尺寸夹杂物（al2o3、mns等）。同时，也要实现夹杂物的无害化处理。所有这些控制措施旨在确保材料具有良好的耐腐蚀性能和抛光性能，以避免极小颗粒或杂质从材料上脱落，从而污染高纯度气体。然而，在这些严格限制下，探寻合适的脱氧、脱硫和夹杂物改性方法成为了挑战。
2、通常，al具有很强的脱氧能力，但容易导致钢液增al，并形成大量有害的al2o3夹杂物。因此，al脱氧不适用于超高纯316l不锈钢，并且当原料中al含量过高时，需要进行控al处理。真空c脱氧具有很强的脱氧能力，不产生非金属夹杂物，但这种方法通常需要添加大量c才能达到良好的脱氧效果。对于c含量要求较低的超高纯不锈钢，通常不鼓励使用。mg处理和ca处理不仅可以有效地脱o和脱s，而且可以明显减少夹杂物的数量和尺寸，从而显著提高钢的纯净度。这主要归因于mg和ca与o和s具有很强的亲和力，并有效改性夹杂物。ca表现出比mg更强的脱s作用，并能将有害的al2o3改性为液态铝酸钙，促进夹杂物的上浮和去除。虽然单一的mg处理和ca处理对钢水的净化和夹杂物的改性都有很好的能力，但每
3、因此，急需探索一种半导体行业用超高纯不锈钢的深脱氧、深脱硫和夹杂物高效改性的技术方案，进而满足半导体装备用材料对超高纯净度的要求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种超高纯316l不锈钢及其制备方法，采用本专利技术的方法能够实现深脱氧、深脱硫和夹杂物高效改性，制备出了超高纯净度、组织和性能良好的316l奥氏体不锈钢，满足了半导体装备等领域对超高纯净度不锈钢材料的迫切需求。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种超高纯316l不锈钢，以质量百分含量计，包括：
4、c≤0.02%；
5、cr16.00%~18.00%；
6、ni10.00%~14.00%；
7、mo2.00%~3.00%；
8、n≤0.004%；
9、si0.30%~0.75%；
10、mn0.50%~2.00%；
11、p≤0.003%；
12、s≤0.001%；
13、al≤0.004%；
14、o≤0.0007%；
15、h≤0.0001%；
16、其余为fe；
17、所述超高纯316l不锈钢的粗系类夹杂物为0级，细系a+b+c+d类夹杂物≤0.5级。
18、优选的，在室温条件下的力学性能为：屈服强度≥260 mpa，抗拉强度≥570 mpa，延伸率≥70%。
19、优选的，α铁素体的体积含量为0，δ铁素体的体积含量≤0.1%。
20、优选的，所述超高纯316l不锈钢经热轧退火后，晶粒尺寸为20~35 μm。
21、本专利技术提供了上述方案所述超高纯316l不锈钢的制备方法，包括以下步骤：
22、（1）根据目标成分进行配料，将制备原料进行真空感应熔炼，得到钢液；以质量百分含量计，所述制备原料带入的总al≤0.04%，总o≤0.04%，总s≤0.005%，总p≤0.003%；所述真空感应熔炼所用坩埚的材质为mgo、cao或mgo-cao混合材质；
23、（2）向所述钢液中加入feo，进行精炼脱al，所述精炼脱al的时间为2~3 min；
24、当钢液初始o含量>0.015%且≤0.04%时，所述feo的加入量根据式1确定：w[%feo]=4×(w[%al]-0.004%)-4.5×(w[%o]-0.015%) 式1；若根据式1计算得到w[%feo]≤0，则不需要向钢液中添加feo；
25、当钢液初始o含量≤0.015%时，所述feo的加入量根据式2确定：
26、w[%feo]=4×(w[%al]-0.004%)+4.5(0.015%-w[%o]) 式2；
27、式1~2中：w[%feo]为feo加入量，w[%al]为钢液中初始al含量，w[%o]为钢液中初始o含量；
28、（3）向脱al后的钢液中加入高纯c，进行真空c脱氧预处理，将钢液o含量控制在0.006%~0.008%；
29、所述高纯c的加入量根据式3确定：
30、w[%c]=0.7×(w[%o]-0.006%) 式3；
31、式3中：w[%c]为高纯c加入量，w[%o]为钢液中初始o含量；
32、所述真空c脱氧预处理的时间根据式4确定：
33、式4；
34、式4中：t为真空c脱氧预处理时间，s；f为钢液自由表面积，m2；v为钢液体积，m3；w[%o]c为经真空c脱氧预处理后钢中o含量，%；
35、（4）待真空c脱氧预处理完成后，向真空感应熔炼炉中充入高纯氩气，将钢液温度控制在1470~1490℃，加入mg合金进行脱氧脱硫，所述脱氧脱硫的时间为2~3 min；
36、通过mg合金向钢液中加入mg的量根据式5或式6确定：
37、当钢液初始s含量>0.003%且≤0.005%时，根据式5确定：
38、w[%mg]=1.5×(w[%o]c-0.003%)/15%+0.75×(w[%s]-0.003%)/15% 式5；
39、当钢液初始s含量≤0.003%时，根据式6确定：
40、w[%mg]=1.5×(w[%o]c-0.003%)/15% 式6；
41、式5~6中：w[%mg]为通过加入mg合金向钢液中加入mg的量，w[%o]c为经真空c脱氧预处理后钢液中o含量，w[%s]为钢液初始s含量；
42、（5）向脱氧脱硫后的钢液中加入ca合金进行深脱氧脱硫，所述深脱氧脱硫的时间为2~3 min；
43、通过ca合金向钢液中加入ca的量根据式7或式8确定：
44、当钢液初始s含量>0.003%且≤0.005%时，根据式7确定：
45、w[%ca]=(5×本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种超高纯316L不锈钢，其特征在于，以质量百分含量计，包括：
2.根据权利要求1所述的超高纯316L不锈钢，其特征在于，在室温条件下的力学性能为：屈服强度≥260 MPa，抗拉强度≥570 MPa，延伸率≥70%。
3.根据权利要求1所述的超高纯316L不锈钢，其特征在于，α铁素体的体积含量为0，δ铁素体的体积含量≤0.1%。
4.根据权利要求1所述的超高纯316L不锈钢，其特征在于，所述超高纯316L不锈钢经热轧退火后，晶粒尺寸为20~35 μm。
5.权利要求1~4任一项所述超高纯316L不锈钢的制备方法，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述真空感应熔炼的温度为1500~1550℃。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述真空C脱氧预处理的真空度≤10 Pa。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，所述Mg合金为Ni-Mg合金或Fe-Mg合金，且所述Mg合金中Mg的质量含量为10%~30%。>
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（5）中，所述Ca合金为Si-Ca合金、硅钙包芯线或Ni-Ca合金，且所述Ca合金中Ca的质量含量为20%~40%。
10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（9）中，所述多级降电流补缩的时间为90~100 min，补缩周期为8~10次。
...【技术特征摘要】
1.一种超高纯316l不锈钢，其特征在于，以质量百分含量计，包括：
2.根据权利要求1所述的超高纯316l不锈钢，其特征在于，在室温条件下的力学性能为：屈服强度≥260 mpa，抗拉强度≥570 mpa，延伸率≥70%。
3.根据权利要求1所述的超高纯316l不锈钢，其特征在于，α铁素体的体积含量为0，δ铁素体的体积含量≤0.1%。
4.根据权利要求1所述的超高纯316l不锈钢，其特征在于，所述超高纯316l不锈钢经热轧退火后，晶粒尺寸为20~35 μm。
5.权利要求1~4任一项所述超高纯316l不锈钢的制备方法，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，...
【专利技术属性】
技术研发人员：张树才，李花兵，林宝海，姜周华，任亭昱，张彬彬，冯浩，朱红春，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：
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