【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钢铁冶金领域，并且更具体地，涉及一种含氮叶片钢的电渣重熔增氮方法。
技术介绍
1、2cr12ni4mo3vnbn是由3305系列钢种(1cr12ni3mo2vn)发展而来，在确保冲击性能不变的基础上大幅度提高材料强度，并有望替代3305系列，成为新一代超超临界汽轮机的末级叶片用钢。2cr12ni4mo3vnbn对残余元素和非金属夹杂物的控制要求较高，要求在低si(≤0.1％)低al(≤0.02％)的前提下，使夹杂物评级八项之和小于2.5。此外2cr12ni4mo3vnbn中n含量控制范围在0.04-0.1％，冶炼中增氮一般通过添加含氮合金(如n-cr、n-mn合金)来实现，但在对国产含氮合金(n-cr)进行aspex夹杂物统计分析中发现，此类合金中含有大量的非金属夹杂物(以硅酸盐夹杂为主)，统计分析夹杂物尺寸分布范围较广，既有大量小尺寸夹杂(≤15μm)，也包含一部分大尺寸夹杂(>50μm)。冶炼中大量使用这类含氮合金，势必引入大量夹杂物。由于2cr12ni4mo3vnbn中n含量控制范围远高于n在该钢种中的溶解度，增氮后钢水中的n会通过扩散逐渐流失。因此含氮合金往往在冶炼中后期超量添加，且完成成分调整就需要尽快浇铸，以此避免n的过度流失。但这样会压缩合金夹杂物的团聚上浮时间，对于夹杂物控制不利。虽然后续可通过电渣重熔(esr)处理，降低钢中的夹杂物含量，但esr无法完全去除所有夹杂物，通常esr对于大尺寸夹杂物的去除效果较好，而对小尺寸夹杂的作用有限，仅能按一定比例去除，因此电极棒质量对esr处理效果有直接
2、根据华西特定律，n在纯铁液中的溶解度服从以下关系式：
3、
4、其中[n]为纯铁液中n溶解量；pn2为纯铁液外面的n2分压力(单位：kpa)；kn为氮气压力为100kpa时，纯铁液中n反应平衡常数。由该关系式可知，当kn不变的的前提下，提升氮气分压可增大纯铁液中的氮溶解量。
5、高氮钢(氮含量>0.07％)冶炼多采用加压感应炉或加压电渣炉来实现增氮的目的，即通过提升n2分压的方式，提升钢液中n的溶解度(平衡态)，使n溶解度逼近成分控制范围。在此过程中气氛中的n倾向于向钢液中扩散，并在含量接近溶解度时达到反应平衡，避免n的过度逸出。相对于常规冶炼中，通过添加含氮合金的增n方式，可控性更强，钢中的氮含量更稳定。但目前国内增压冶炼技术尚在积极探索阶段，采用这种生产方式前期投入巨大，且设备使用维护成本偏高，且产能受限，仅适合生产某些用量较少的高价值钢种。对于含氮量相对较低的钢种(如2cr12ni4mo3vnbn，其氮含量控制范围接近高氮钢定义中氮含量下限的钢种)，仍然采用常规工艺生产。
6、因此，在不改变冶炼工艺流程的基础上引入新的增氮工艺，减少含氮合金的用量，会对降低2cr12ni4mo3vnbn夹杂物含量，提高质量稳定性有利。由此，设计一种新型的含氮叶片钢增氮方法是令人期望的。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种低si低al含氮叶片钢的电渣重熔增氮方法，适用于叶片钢2cr12ni4mo3vnbn的电渣重熔过程，用于提升电渣锭中的氮含量。
2、为了解决上述技术问题或实现上述目的，本专利技术采用以下具体技术方案：
3、根据本专利技术的方面，提供一种含氮叶片钢的电渣重熔增氮方法，包括以下步骤：
4、1)冶炼含氮叶片钢，并控制钢液中的氮含量；
5、2)采用模铸或连铸将含氮叶片钢的钢液浇铸为电极棒，并对电极棒进行表面磨光处理机械加工，焊接假电极；
6、3)将加工后的电极棒装入电渣炉，向电渣炉通入氮气作为保护气氛，并向电渣炉中加入高碱度电渣渣系进行电渣重熔处理，其中渣系成分为：按质量百分比计，caf2：36-47％、al2o3：20-30％、cao：24-36％、mgo：1-4％；
7、4)在电渣重熔处理结束后，电渣锭在电渣炉中停留一段时间，然后出钢。
8、在本专利技术的一个实施例中，在步骤1)中，通过真空感应炉冶炼含氮叶片钢，并且控制钢液中的氮含量低于所需目标成分含量。
9、在本专利技术的一个实施例中，在步骤1)中，含氮叶片钢为低si低al含氮叶片钢，含氮叶片钢为2cr12ni4mo3vnbn，含氮叶片钢的成分如下：按质量百分比计，c：0.14-0.20％、mn：0.3-0.6％，si：≤0.2％、p：≤0.02％、s：≤0.015％、cr：10-12.5％、ni：3.5-4.5％、mo：3.0-3.4％、v：0.15-0.35％、nb：0.12-0.18％、n：0.04-0.1％、al：≤0.02％，ti：≤0.02％，其余为fe和少量杂质。
10、在本专利技术的一个实施例中，在步骤3)中，氮气采用纯度大于99.99％的高纯氮气或者氮气采用水含量≤30ppm的普通氮气。
11、在本专利技术的一个实施例中，在步骤3)中，电渣炉采用结晶器，并且电极棒的填充率为0.75～0.8，其中填充率为电极棒直径与结晶器内径之比，满足以下关系：
12、d＝(0.6-0.8)d
13、其中，d为电极棒直径，d为结晶器内径。
14、在本专利技术的一个实施例中，步骤3)还包括：在电渣重熔处理前检查电渣重熔设备的密封性，并在电渣重熔开始前预先向电渣重熔设备中通入氮气10-20min，排除结晶器中的空气。
15、在本专利技术的一个实施例中，在步骤3)中，采用高碱度四元渣系，渣系光学碱度r≥0.71。
16、在本专利技术的一个实施例中，在步骤3)中，电渣重熔处理中稳定阶段的平均电压控制在45-46v，压摆控制在2-3v。
17、在本专利技术的一个实施例中，在步骤3)中，电渣重熔处理中电极棒的熔速基于电极棒的尺寸来确定。
18、在本专利技术的一个实施例中，在步骤4)中，电渣锭在电渣炉中停留1-1.5h，待电渣锭和渣帽完全凝固后出钢。
19、通过采用上述技术方案，本专利技术相比于现有技术具有如下优点：
20、本专利技术在电渣重熔过程中采用高碱度电渣渣系+氮气保护气氛的方法，实现了含氮叶片钢电渣锭进一步增氮。本专利技术通过后端的电渣重熔工艺的增氮，减少了前端电极棒冶炼过程中添加的含氮合金总量，减少随含氮合金带入的非金属夹杂物。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种含氮叶片钢的电渣重熔增氮方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的含氮叶片钢的电渣重熔增氮方法，其特征在于，在步骤1)中，通过真空感应炉冶炼含氮叶片钢，并且控制钢液中的氮含量低于所需目标成分含量。
3.根据权利要求2所述的含氮叶片钢的电渣重熔增氮方法，其特征在于，在步骤1)中，所述含氮叶片钢为低Si低Al含氮叶片钢，所述含氮叶片钢为2Cr12Ni4Mo3VNbN，所述含氮叶片钢的成分如下：按质量百分比计，C：0.14-0.20％、Mn：0.3-0.6％，Si：≤0.2％、P：≤0.02％、S：≤0.015％、Cr：10-12.5％、Ni：3.5-4.5％、Mo：3.0-3.4％、V：0.15-0.35％、Nb：0.12-0.18％、N：0.04-0.1％、Al：≤0.02％，Ti：≤0.02％，其余为Fe和少量杂质。
4.根据权利要求1所述的含氮叶片钢的电渣重熔增氮方法，其特征在于，在步骤3)中，氮气采用纯度大于99.99％的高纯氮气或者氮气采用水含量≤30ppm的普通氮气。
5.根据权利要求1所述的含氮叶片
6.根据权利要求5所述的含氮叶片钢的电渣重熔增氮方法，其特征在于，步骤3)还包括：在电渣重熔处理前检查电渣重熔设备的密封性，并在电渣重熔开始前预先向电渣重熔设备中通入氮气10-20min，排除结晶器中的空气。
7.根据权利要求1所述的含氮叶片钢的电渣重熔增氮方法，其特征在于，在步骤3)中，采用高碱度四元渣系，渣系光学碱度R≥0.71。
8.根据权利要求1所述的含氮叶片钢的电渣重熔增氮方法，其特征在于，在步骤3)中，电渣重熔处理中稳定阶段的平均电压控制在45-46V，压摆控制在2-3V。
9.根据权利要求8所述的含氮叶片钢的电渣重熔增氮方法，其特征在于，在步骤3)中，电渣重熔处理中电极棒的熔速基于电极棒的尺寸来确定。
10.根据权利要求1所述的含氮叶片钢的电渣重熔增氮方法，其特征在于，在步骤4)中，电渣锭在电渣炉中停留1-1.5h，待电渣锭和渣帽完全凝固后出钢。
...【技术特征摘要】
1.一种含氮叶片钢的电渣重熔增氮方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的含氮叶片钢的电渣重熔增氮方法，其特征在于，在步骤1)中，通过真空感应炉冶炼含氮叶片钢，并且控制钢液中的氮含量低于所需目标成分含量。
3.根据权利要求2所述的含氮叶片钢的电渣重熔增氮方法，其特征在于，在步骤1)中，所述含氮叶片钢为低si低al含氮叶片钢，所述含氮叶片钢为2cr12ni4mo3vnbn，所述含氮叶片钢的成分如下：按质量百分比计，c：0.14-0.20％、mn：0.3-0.6％，si：≤0.2％、p：≤0.02％、s：≤0.015％、cr：10-12.5％、ni：3.5-4.5％、mo：3.0-3.4％、v：0.15-0.35％、nb：0.12-0.18％、n：0.04-0.1％、al：≤0.02％，ti：≤0.02％，其余为fe和少量杂质。
4.根据权利要求1所述的含氮叶片钢的电渣重熔增氮方法，其特征在于，在步骤3)中，氮气采用纯度大于99.99％的高纯氮气或者氮气采用水含量≤30ppm的普通氮气。
5.根据权利要求1所述的含氮叶...
【专利技术属性】
技术研发人员：黎颖，吴志伟，涂露寒，何玉东，
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：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。