一种加压感应冶炼低铝高氮马氏体不锈钢的方法

摘要

本发明公开了一种加压感应冶炼低铝高氮马氏体不锈钢的方法，属于冶金领域，适用于冶炼包括0.1～0.6％的碳、0～0.5％的锰、12～24％的铬、不超过1％的硅、0～3％的钼、0.1～0.6％的氮、0～2％的镍、0～1％的钒、不超过0.02％的铝、不超过0.002％的硫、余量为铁及不可避免的杂质的高氮马氏体不锈钢，具体包括：配料、布料；抽真空后升温；原料熔清后充高纯氩气，加石墨脱氧；抽真空至10Pa加工业硅脱氧；充氮气合金化；加镍镁合金和稀土保温5～10min；充氮浇铸等。

主权项

一种利用加压感应冶炼低铝高氮马氏体不锈钢的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)根据钢种目标成分和冶炼温度，依据氮在钢中的溶解度公式①，计算冶炼压力p，并依据公式②计算浇铸压力p'；结合冶炼原料成分和所要冶炼钢锭质量计算所需原料的质量，配制冶炼原料，原料包括：工业纯铁、金属铬或铬铁、金属钼或钼铁、金属镍、金属锰或电解锰、工业硅、金属钒或钒铁、石墨、镍镁合金、稀土铈或镧等；钢锭中，在目标碳含量基础上再多加3～10％的碳，在目标硅含量基础上再多加1～5％的硅，用于脱氧；加入所要冶炼钢锭质量0.04～0.2％含镁为20％的镍镁合金，收得率为10～30％，进行深脱氧；加入所要冶炼钢锭质量0.004～0.03％稀土铈或镧，收得率为20～40％，用于深脱硫；冶炼压力p的计算公式①：$\begin{array}{c}\lg \left[\%N\right]=\frac{1}{2}\lg \left(p/p^{\Theta }\right)-\frac{188}{T}-1.17-\left\{\left(\frac{3280}{T}-0.75\right)\right(0.13\left[\%N\right]+0.118\left[\%C\right]+0.043\left[\%Si\right]\\ +0.011\left[\%Ni\right]+3.5\times {10}^{-5}{\left[\%Ni\right]}^2-0.024\left[\%Mn\right]+3.2\times {10}^{-5}{\left[\%Mn\right]}^2-0.01\left[\%Mo\right]\\ +7.9\times {10}^{-5}{\left[\%Mo\right]}^2-0.048\left[\%Cr\right]+3.5\times {10}^{-4}{\left[\%Cr\right]}^2)-0.098[\%V]+0.061g\sqrt{p/p^{\Theta }}\}\end{array}$式中：p为冶炼压力，单位为MPa；p^Θ为标准大气压，为0.101325MPa；T为冶炼温度，单位为K；浇铸压力p'的计算公式②：式中：p'为浇铸压力，单位为Mpa；(2)将已经按照所要冶炼钢锭质量计算好的工业纯铁、金属铬或铬铁、金属钼或钼铁、金属镍放入加压感应炉内的坩埚中，将占石墨总质量40％～80％的石墨、工业硅、金属锰或电解锰、金属钒或钒铁、剩余的20％～60％石墨、镍镁合金、稀土铈或镧等依次置于加料仓中；(3)启动真空泵，将加压感应炉内压力抽至10Pa以下，关闭真空泵；通电升温，逐渐增大感应炉的功率，对坩埚中冶炼原料进行熔化；(4)待坩埚中冶炼原料熔清之后，向加压感应炉内充入高纯氩气至10～50kPa，向钢液中加入占石墨总质量40％～80％的石墨，启动真空泵，开始进行碳脱氧反应，直至真空度到10Pa以下且液面平稳，不再有气泡产生；期间若反应过于剧烈，关闭真空泵、适当降低功率并充入少量高纯氩气，液面平稳后再继续抽真空；真空碳脱氧结束后，加入工业硅，进一步脱氧；(5)向加压感应炉内充入纯度≥99.999％的高纯氮气至压力为冶炼压力p，然后通过加料仓向钢液中依次加入金属锰或电解锰、金属钒或钒铁、剩余的20％～60％石墨进行合金化，之后加入镍镁合金及稀土铈或镧进行深脱氧和深脱硫，并在1540～1580℃温度下保温5～10min，使合金元素在钢液中均匀分布；(6)向加压感应炉内充入纯度≥99.999％的高纯氮气至炉内压力为p'，然后在1540～1580℃下进行浇铸；浇铸结束后，保持20分钟以上，之后逐渐减低炉内压力，取出钢锭。