CN103691913B - 1Mn18Cr18N空心钢锭的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种1Mn18Cr18N空心钢锭的制造方法，该方法包括下述步骤：（a）依次采用电炉和真空吹氧脱碳设备冶炼1Mn18Cr18N钢液，1Mn18Cr18N钢液按重量百分比计包含不超过0.12%的C、17.50～20.00%的Mn、不超过0.80%的Si、不超过0.015%的S、不超过0.050%的P、17.50～20.00%的Cr、不超过0.03%的Al、不小于0.47%的N、不超过0.001%的B，以及余量的铁和不可避免的杂质；（b）将钢液浇注成钢锭；（c）将钢锭锻造成电渣重熔用的自耗电极棒；以及（d）使用自耗电极棒通过电渣重熔制造空心钢锭。

Description

1Mn18Cr18N空心钢锭的制造方法
技术领域
本发明涉及一种钢锭的制造方法，特别涉及一种1Mn18Cr18N空心钢锭的制造方法。
背景技术
在二十世纪八十年代之前，汽轮发电机转子护环基本用50Mn18Cr4系列钢制造。经过几十年的运行实践，发现50Mn18Cr4系列钢的抗应力腐蚀能力较差，出现过多起应力腐蚀开裂事故。为此，相继开发了高锰高氮钢1Mn18Cr18N系列钢，其塑性和抗应力腐蚀能力有较大提高。现在，高锰高氮钢1Mn18Cr18N作为无磁性护环锻件广泛地应用于火电和核电行业。
发明内容
本发明提供了一种能够解决现有技术中的至少一个技术问题的1Mn18Cr18N空心钢锭的制造方法，该方法包括下述步骤：（a）依次采用电炉和真空吹氧脱碳设备冶炼1Mn18Cr18N钢液，1Mn18Cr18N钢液按重量百分比计包含不超过0.12%的C、17.50～20.00%的Mn、不超过0.80%的Si、不超过0.015%的S、不超过0.050%的P、17.50～20.00%的Cr、不超过0.03%的Al、不小于0.47%的N、不超过0.001%的B，以及余量的铁和不可避免的杂质；（b）将钢液浇注成钢锭；（c）将钢锭锻造成电渣重熔用的自耗电极棒；以及（d）使用自耗电极棒通过电渣重熔制造空心钢锭。
步骤（a）可包括：（a1）向电炉中装入按重量百分比计包含0.60～1.00%的C、不超过0.025%的P和24.0～26.0%的Cr的炉料；（a2）熔化炉料以得到钢液，并将钢液加热到1650℃以上；以及（a3）扒除钢液上方的熔化渣，然后出钢到钢包，出钢到钢包的钢液包含0.6～0.7%的C、0.5～1.5%的Mn、不超过0.30%的Si和23.5～25.5%的Cr，出钢到钢包的钢液的温度在1550℃以上。
步骤（a）还可包括：（a4）使含有钢液的钢包进入真空罐，通氩气搅拌钢液并开始抽真空；（a5）当真空度达到180～220托时，对钢液吹氧，并且当钢液的氧电势出现拐点并开始下降，同时废气温度也开始下降时，停止吹氧并破除真空；（a6）对钢液进行真空碳脱氧，使得钢液的碳含量不超过0.03%，且钢液温度不低于1680℃；（a7）将作为渣料的萤石和石灰加入钢包，并将Al块、Fe-Si块、Ca-Si块和金属锰加入钢液中，然后抽真空化渣，之后将Al粉和氮化金属锰加入钢液，然后将Si-Ca粉加入钢液，使得钢液包括0.04～0.06%的C、不超过0.015%的S、不超过0.02%的Al、0.45～0.65%的Si、19.2～19.5%的Cr、19.2～19.5%的Mn和0.55～0.68%的N；以及（a8）将Ca-Si线喂入钢液，静吹氩不少于10分钟，并保持钢液温度为1460～1480℃。
步骤（c）可包括：将温度不低于900℃的钢锭用3～7小时加热到1170～1190℃并保持3～7小时，然后在锻造设备上锻造成电渣重熔用的自耗电极棒。
在步骤（d）中，可使用按重量计含有45～55%的CaF2、18～24%的Al2O3、18～24%的CaO、4～8%的SiO2和2～4%的MgO的熔渣，可使用Al粉和Si-Ca粉作为脱氧剂，充填时间可不少于2分钟，炉冷时间可不少于1小时，平均抽锭速度可为5.5～6.5mm/min，结晶器出水温度可为34～45℃，电渣重熔过程中可全程采用干燥空气保护。
1Mn18Cr18N钢液按重量百分比计可包含不超过0.10%的C、19.00～20.00%的Mn、不超过0.80%的Si、不超过0.008%的S、不超过0.030%的P、19.00～20.00%的Cr、不超过0.02%的Al、不小于0.50%的N、不超过0.001%的B，以及余量的铁和不可避免的杂质。
炉料的装入量可为30～40t，在这种情况下，步骤（a5）可包括：当真空度达到180～220托时，启动氧枪以320～380m3/h的流速预吹氧，2～4分钟之后，以500～550m3/h的流速主吹氧；步骤（a6）可包括：依次启动真空吹氧脱碳设备的真空泵，在极限真空度≤600Pa和吹氩流量≥50L/min的条件下对钢液进行真空碳脱氧不少于15分钟。
步骤（a7）可包括：以2.35～3.53kg/t钢的量将萤石加入钢包，以23.53～29.41kg/t钢的量将石灰加入钢包，以2.5～4kg/t钢的量将Al块加入钢液，以2.5～4kg/t钢的量将Fe-Si块加入钢液，以3.68～5.15kg/t钢的量将Ca-Si块加入钢液，将58.8～88.2kg/t钢的量将金属锰加入钢液；在真空度4～7kPa下化渣不少于10min；然后，破除真空，对钢液送电升温，以0.8～1.2kg/t钢的量将Al粉加入钢包对钢液深度脱氧去硫；在钢液温度为1580～1600℃时，取样全分析；将Al粉以1.5～2.5kg/t钢的量加入钢液，将氮化金属锰以117.65～176.47kg/t钢的总量分批次加入钢液，加完每批次的氮化金属锰之后送电加热以使得氮化金属锰熔化并使得钢液温度在1560℃以上；将Si-Ca粉以0.8～1.2kg/t钢的量加入钢液，并使钢液在1450～1470℃下保持10～20分钟。
步骤（a8）可包括：根据钢液的Si含量将Ca-Si线以2.5-8kg/t钢的量喂入钢液。
自耗电极棒可以是直径为160mm±2mm且长度为3000mm±50mm、弯曲度≤5mm/3m、表面光滑的自耗电极棒。
空心钢锭可具有700～1100mm的外径和400～600mm的内径。
在根据本发明的1Mn18Cr18N空心钢锭的制造方法中，使用自耗电极棒通过电渣重熔工艺制造空心钢锭，可避免当采用实心锭锻造环件时进行的冲孔工序，确保了成材率并避免探伤缺陷。
具体实施方式
根据中华人民共和国机械行业标准JB/T7030-2002（300MW～600MW汽轮发电机无磁性护环锻件技术条件），1Mn18Cr18N钢按重量百分比计包含不超过0.12%的C、17.50～20.00%的Mn、不超过0.80%的Si、不超过0.015%的S、不超过0.050%的P、17.50～20.00%的Cr、不超过0.03%的Al、不小于0.47%的N、不超过0.001%的B，以及余量的铁和不可避免的杂质。优选地，1Mn18Cr18N钢按重量百分比计包含不超过0.10%的C、19.00～20.00%的Mn、不超过0.80%的Si、不超过0.008%的S、不超过0.030%的P、19.00～20.00%的Cr、不超过0.02%的Al、不小于0.50%的N、不超过0.001%的B，以及余量的铁和不可避免的杂质。
在下文中，结合实施例详细地描述根据本发明的1Mn18Cr18N空心钢锭的制造方法。
首先，依次采用电炉（EF）和真空吹氧脱碳（VOD）设备冶炼1Mn18Cr18N钢。
电炉（主要是指电弧炉）炼钢是以电能作为热源的炼钢方法，它是靠电极和炉料间放电产生的电弧，使电能在弧光中转变为热能，并借助电弧辐射和电弧的直接作用加热并熔化金属炉料和炉渣，冶炼出各种成分合格的钢和合金的一种炼钢方法。电炉一次冶炼工艺一般是按造渣工艺特点来划分的，可分为氧化法（双渣氧化法）、返回吹氧法（双渣还原法）和不氧化法（装入法）三种类型。根据本发明的1Mn18Cr18N空心钢锭的制造方法的电炉冶炼工序采用不氧化法。
不氧化法冶炼对炉料的质量有严格的要求，如废钢清洁无锈，干燥，磷含量低，配碳量较准时，可采用不氧化法冶炼。不氧化法冶炼的特点是没有氧化期，没有脱磷、脱碳和去除气体的要求，要求配入的成分在熔化终了时[C]和[P]应达到氧化末期的水平。此时钢液温度不高，故需有12min以上（例如15～20min）的加热升温时间，然后扒除熔化渣进入还原期。由于没有氧化期，可缩短冶炼时间15min左右，并可回收废钢中大部分的合金元素，可减少电耗、熔渣和氧化剂的消耗，对炉衬维护也是有利的，是一种比较经济的冶炼方法。
在根据本发明的1Mn18Cr18N空心钢锭的制造方法的电炉冶炼工序中，向电炉中装入按重量百分比计包含0.60～1.00%的C、不超过0.025%的P和24.0～26.0%的Cr的炉料（例如，30～40t炉料，更具体地，34t炉料）。装入电炉的炉料可以包括高碳铬铁合金（例如，铬含量为56～65%的高碳铬铁合金）、IF钢（无间隙原子钢）、铬不锈钢返回料等。
装料完毕之后，开始通电进行熔化，并将熔化的钢液加热到1650℃以上以保证扒渣后电炉出钢时的温度符合≥1550℃的要求。在该过程中，可以吹氧助熔或提温。然而，本发明不限于此，即，可以不进行吹氧助熔或提温。
然后，扒除熔化渣之后出钢到钢包。如果扒除熔化渣之后钢液的温度低于1550℃，则重新送电升温，确保钢液温度符合≥1550℃的要求后出钢。电炉冶炼之后出钢到钢包的钢液按重量百分比计可包含0.6～0.7%的C、0.5～1.5%的Mn、不超过0.30%的Si、23.5～25.5%的Cr，出钢时钢液的温度在1550℃以上。在出钢到钢包之前，将钢包烤红，包内无残渣，氩气通畅。
然后，采用VOD设备冶炼钢液。下面详细描述采用VOD设备冶炼钢液的工序。
在含有钢液的钢包进入VOD设备的真空罐之前，确保所有吹氩装置处于良好状态，装好氧枪套砖并试氧，同时确认好冷却水、蒸汽以及所需的辅助原料。
随后，使含有钢液的钢包进入真空罐，通氩气搅拌钢液并开始抽真空。当真空度达到180～220托时，对钢液吹氧，并且当钢液的氧电势出现拐点并开始下降，同时废气温度也开始下降时，停止吹氧并破除真空（开罐）。在吹氧阶段基本上控制吹氩强度不变，可在吹氧后期（即，不再改变真空条件下）废气温度上升缓慢或持平时，适当加大吹氩流量。在一个非限制性实施例中，在电炉装入量为30～40t（例如，34t炉料）的情况下，当VOD设备的真空度达到180～220托（例如，200托）时，启动氧枪以320～380m3/h的流速预吹氧，2～4分钟（例如，3分钟）之后，以500～550m3/h的流速主吹氧；当氧浓差电势E出现拐点并开始下降，同时废气温度也开始下降时，停止吹氧并破除真空。
然后，可以检测钢液的成分。如果钢液的成分不符合要求，则对前述的步骤做出相应调整。当然，这里的检测和调整步骤不是必需的。
然后，对钢液进行真空碳脱氧（例如，加入碳粉，合罐抽真空），使得钢液的碳含量不超过0.03%，且钢液温度不低于1680℃。具体地讲，可以依次启动VOD设备的真空泵，在极限真空度≤600Pa和吹氩流量足够大（例如，≥50L/min）的条件下对钢液进行真空碳脱氧不少于15min，使得钢液的碳含量不超过0.03%，且钢液温度不低于1680℃。
然后，可以检测钢液的成分。如果钢液的成分不符合要求，则对前述的步骤做出相应调整。当然，这里的检测和调整步骤不是必需的。
然后，对钢液进行造渣和进一步的脱氧，并对钢液进行合金化。
在一个实施例中，将渣料和一部分脱氧剂和一部分合金化材料加入钢包，然后抽真空化渣，之后将另一部分脱氧剂和另一部分合金化材料加入钢包。在一个具体的实施例中，将作为渣料的萤石和石灰加入钢包，并将Al块、Fe-Si块、Ca-Si块和金属锰加入钢液中，然后抽真空化渣，之后将Al粉和氮化金属锰加入钢液，然后将Si-Ca粉加入钢液。
在一个非限制性实施例中，以2.35～3.53kg/t钢的量（例如，2.94kg/t钢）将萤石加入钢包（例如，加到钢液表面），以23.53～29.41kg/t钢的量（例如，26.47kg/t钢）将石灰加入钢包，以2.5～4kg/t钢的量（例如，3kg/t钢）将Al块加入钢液，以2.5～4kg/t钢的量（例如，3kg/t钢）将Fe-Si块加入钢液，以3.68～5.15kg/t钢的量（例如，4.41kg/t钢）将Ca-Si块加入钢液，将58.8～88.2kg/t钢的量（例如，73.5kg/t钢）将金属锰加入钢液；然后，抽真空化渣，具体地讲，在真空度4～7kPa（例如，5kPa）下化渣不少于10min；然后，破除真空，对钢液送电升温，以0.8～1.2kg/t钢的量（例如，1kg/t钢）将Al粉加入钢包（例如，加到钢液表面）对钢液深度脱氧去硫；在钢液温度为1580～1600℃时，取样全分析（含Al）；然后，将Al粉以1.5～2.5kg/t钢的量（例如，2kg/t钢）加入钢液（例如，加到钢液表面），将氮化金属锰以117.65～176.47kg/t钢的总量（例如，147.06kg/t钢）分批次加入钢液，加完每批次的氮化金属锰之后送电加热以确保氮化金属锰尽快熔化并使得钢液温度在1560℃以上；然后，将Si-Ca粉以0.8～1.2kg/t钢的量（例如，1kg/t钢）加入钢液，并保持钢液温度为1450～1470℃（例如，1460～1470℃），保持一定时间（例如，10～20min）。
这里，为确保Mn、N元素达到要求的范围，需要加入大量的氮化金属锰，如上所述。由于氮化金属锰加入钢液后会导致钢液剧烈沸腾，故需分为多批次加入，每次加完后都要送电加热以确保氮化金属锰尽快熔化并保证钢液温度。
之后，取样分析并检测钢液温度，根据取样分析和温度检测的结果调整化学成分和钢液温度。具体地讲，取样分析的结果应该满足C含量为0.04～0.06%，S含量不超过0.015%，Al含量不超过0.02%，Si含量为0.45～0.65%，Cr含量为19.2～19.5%，Mn含量为19.2～19.5%，N含量为0.55～0.68%。如果取样分析的结果不满足上述要求，则加入相应的金属或合金进行调整。例如，如果Mn含量偏低，则可加入金属锰进行调整；如果Mn、N元素都偏低，则可加入氮化金属锰进行调整。钢液温度应当在1460℃以上。当然，取样分析和检测钢液温度以及调整化学成分和钢液温度的步骤不是必需的。
然后，根据钢液的Si含量将Ca-Si线以2.5-8kg/t钢的量喂入钢液，静吹氩不少于10min，并保持钢液温度为1460～1480℃。这里，根据钢液的Si含量将Ca-Si线喂入钢液；具体地讲，在保证钢液脱氧良好的情况下，按钢液的当前Si含量将Ca-Si线喂入钢液以使得钢液的Si含量在Si含量要求（即，不超过0.80%）的中下限。这里，加入Ca-Si线的步骤不是必需的。
之后，可以将诸如碳化稻壳的保温隔热材料加入钢包进行覆盖保温。
上面所述的氮化金属锰可含有不低于90%的Mn和不低于6%的N。上面所述的金属锰和氮化金属锰的用量可以以使得钢液的Mn含量是19.0～20.0%（例如，19.5%）为准。上面的氮化金属锰的用量可以使得钢液的N含量是0.85～1.0%（例如，0.90%）为准。上面所述的Fe-Si块的Si含量可为50～75%。上面所述的Ca-Si块的Si含量可为50～70%。上面所述的Ca-Si线可包含30～65%的Si和35-70%的Ca。
在一个非限制性实施例中，加入到钢包中的原辅材料都处于红热干燥状态。在一个非限制性实施例中，加入到钢包中的石灰呈红热烧透状态并具有30～80mm的块度。如果石灰的块度过大，则石灰熔化缓慢，不能及时成渣并发挥作用；如果石灰的块度过小或粉末过多，则容易被炉气带走，还会降低炉盖的使用寿命。
然后，将采用VOD设备冶炼的钢液浇注成钢锭。在一个非限制性实施例中，将钢液浇注成波纹锭，例如2～4t的波纹锭。
然后，将热态的钢锭锻造成电渣重熔用的自耗电极棒。在一个非限制性实施例中，将温度不低于900℃的钢锭用3～7小时（例如，5小时）加热到1170～1190℃并保持3～7小时（例如，5小时），然后在诸如1800t精锻机的锻造设备上锻造成自耗电极棒，例如，生产空心电渣锭的电渣重熔用的自耗电极棒。这里，自耗电极棒可以是直径为160mm±2mm且长度为3000mm±50mm、弯曲度≤5mm/3m、表面光滑的自耗电极棒。
之后，使用自耗电极棒通过电渣重熔工艺制造空心钢锭。例如，使用自耗电极棒通过电渣重熔工艺制造外径为700～1100mm、内径为400～600mm的空心钢锭。在一个非限制性实施例中，将多个自耗电极棒分为一组，将该组自耗电极棒用于电渣重熔，从而制得空心钢锭。在另一非限制性实施例中，使用多组自耗电极棒制造空心钢锭，也就是说，将多个自耗电极棒分为一组，将该组自耗电极棒用于电渣重熔，该组自耗电极棒重熔完毕之后使用另一组自耗电极棒进行电渣重熔，使用被分为一组的多个自耗电极棒进行电渣重熔的过程可以重复多次，从而制得空心钢锭。
在一个非限制性实施例中，在电渣重熔过程中，可使用按重量计含有45～55%的CaF2、18～24%的Al2O3、18～24%的CaO、4～8%的SiO2和2～4%的MgO的熔渣，可使用Al粉和Si-Ca粉作为脱氧剂，充填时间不少于2min，炉冷时间不少于1小时，平均抽锭速度可为5.5～6.5mm/min，结晶器出水温度可为34～45℃，电渣重熔过程中全程采用干燥空气保护。优选地，将渣料良好地烘烤，并在化渣炉中化渣，然后加入结晶器内。
在一个对比例中，采用中频感应炉冶炼钢水和电渣重熔制造实心锭。在这种情况下，制造的实心锭与市场需求的锻件不好匹配，由实心锭锻造生产环件的过程需要冲孔，冲孔会造成成材率急剧降低，同时极易造成探伤缺陷。在根据本发明的1Mn18Cr18N空心钢锭的制造方法中，使用自耗电极棒通过电渣重熔工艺制造空心钢锭，可避免冲孔，同时确保了成材率并避免探伤缺陷。
以下结合具体的示例更详细地描述根据本发明的1Mn18Cr18N空心钢锭的制造方法。
示例1
首先，向电炉中装入按重量百分比计包含0.70%的C、不超过0.025%的P和25.0%的Cr的34t炉料，装入电炉的炉料包括高碳铬铁合金、IF钢和铬不锈钢返回料。装料完毕之后，开始通电进行熔化，并将熔化的钢液加热到1700℃。在该过程中，吹氧助熔。然后，扒除熔化渣之后出钢到钢包。电炉冶炼之后出钢到钢包的钢液按重量百分比计包含0.65%的C、1.0%的Mn、0.30%的Si、23.5%的Cr，出钢时钢液的温度在1550℃以上。
使钢包进入真空罐，通氩气搅拌钢液并开始抽真空。当VOD设备的真空度达到200托时，启动氧枪以350m3/h的流速预吹氧，3分钟之后，以530m3/h的流速主吹氧；当氧浓差电势E出现拐点并开始下降，同时废气温度也开始下降时，停止吹氧并开罐。检测钢液的成分，符合要求。
然后，依次启动VOD设备的真空泵，在极限真空度≤600Pa和吹氩流量≥50L/min的条件下对钢液进行真空碳脱氧15min，使得钢液的碳含量为0.028%，且钢液温度为1700℃。检测钢液的成分，符合要求。
然后，以2.94kg/t钢的量将萤石加到钢液表面，以26.47kg/t钢的量将石灰加入钢包，以3kg/t钢的量将Al块加入钢液，以3kg/t钢的量将Fe-Si块加入钢液，以4.41kg/t钢的量将Ca-Si块加入钢液，以73.5kg/t钢的量将金属锰加入钢液；然后，在真空度5kPa下化渣15min；然后，破除真空，对钢液送电升温，以1kg/t钢的量将Al粉加到钢液表面对钢液深度脱氧去硫；在钢液温度为1580℃时，取样全分析（含Al）；然后，将Al粉以2kg/t钢的量加到钢液表面，将氮化金属锰以147.06kg/t钢分四批加入钢液，加完每批次的氮化金属锰之后送电加热以确保氮化金属锰尽快熔化并使得钢液温度在1560℃以上；然后，将Si-Ca粉以1kg/t钢的量加入钢液，并保持钢液温度为1460℃，保持10min。
之后，取样分析并检测钢液温度，钢液包含0.045%的C、0.010%的S、0.011%的Al、0.45%的Si、19.3%的Cr、19.4%的Mn、0.56%的N，钢液温度为1460℃。
然后，将Ca-Si线以2.5kg/t钢的量喂入钢液，静吹氩12min，并保持钢液温度为1470℃。
之后，将诸如碳化稻壳的保温隔热材料加入钢包进行覆盖保温。然后，将钢液浇注成3t的波纹锭。
然后，将温度为950℃的钢锭用5小时加热到1170℃并保持5小时，然后在1800t精锻机上锻造成生产空心电渣锭的电渣重熔用的自耗电极棒，自耗电极棒是直径为160mm±2mm且长度为3000mm、弯曲度≤5mm/3m、表面光滑的自耗电极棒。
之后，使用自耗电极棒（10支为一组）通过电渣重熔工艺制造外径为900mm、内径为500mm的空心钢锭。在电渣重熔过程中，使用按重量计含有50%的CaF2、20%的Al2O3、20%的CaO、6%的SiO2和4%的MgO的400kg熔渣，使用Al粉和Si-Ca粉作为脱氧剂，充填时间是3min，炉冷时间是2小时，出炉空冷，平均抽锭速度是5.5mm/min，结晶器出水温度是40℃，电渣重熔过程中全程采用干燥空气保护。
在空心钢锭的起弧端和补缩端分别取样检验化学成分，起弧端包括0.100%的C、0.010%的S、0.005%的Al、0.43%的Si、19.2%的Cr、19.59%的Mn、0.53%的N、0.0005%的B、0.025%的P以及余量的铁和不可避免的杂质，补缩端包括0.074%的C、0.009%的S、0.005%的Al、0.37%的Si、19.3%的Cr、19.00%的Mn、0.50%的N、0.0006%的B、0.022%的P以及余量的铁和不可避免的杂质。
示例2
首先，向电炉中装入按重量百分比计包含0.80%的C、不超过0.025%的P和26.0%的Cr的34t炉料，装入电炉的炉料包括高碳铬铁合金、IF钢和铬不锈钢返回料。装料完毕之后，开始通电进行熔化，并将熔化的钢液加热到1680℃。然后，扒除熔化渣之后出钢到钢包。电炉冶炼之后出钢到钢包的钢液按重量百分比计包含0.70%的C、1.3%的Mn、0.25%的Si、24.5%的Cr，出钢时钢液的温度在1550℃以上。
使钢包进入真空罐，通氩气搅拌钢液并开始抽真空。当VOD设备的真空度达到190托时，启动氧枪以370m3/h的流速预吹氧，3分钟之后，以520m3/h的流速主吹氧；当氧浓差电势E出现拐点并开始下降，同时废气温度也开始下降时，停止吹氧并开罐。检测钢液的成分，符合要求。
然后，依次启动VOD设备的真空泵，在极限真空度≤600Pa和吹氩流量≥50L/min的条件下对钢液进行真空碳脱氧17min，使得钢液的碳含量为0.025%，且钢液温度为1705℃。检测钢液的成分，符合要求。
然后，以2.45kg/t钢的量将萤石加到钢液表面，以28.02kg/t钢的量将石灰加入钢包，以3.5kg/t钢的量将Al块加入钢液，以2.8kg/t钢的量将Fe-Si块加入钢液，以5.05kg/t钢的量将Ca-Si块加入钢液，以80.2kg/t钢的量将金属锰加入钢液；然后，在真空度5kPa下化渣12min；然后，破除真空，对钢液送电升温，以1.2kg/t钢的量将Al粉加到钢液表面对钢液深度脱氧去硫；在钢液温度为1590℃时，取样全分析（含Al）；然后，将Al粉以2.2kg/t钢的量加到钢液表面，将氮化金属锰以170kg/t钢分四批加入钢液，加完每批次的氮化金属锰之后送电加热以确保氮化金属锰尽快熔化并使得钢液温度在1560℃以上；然后，将Si-Ca粉以0.9kg/t钢的量加入钢液，并保持钢液温度为1466℃，保持10min。
之后，取样分析并检测钢液温度，钢液包含0.05%的C、0.009%的S、0.02%的Al、0.50%的Si、19.3%的Cr、19.5%的Mn、0.59%的N，钢液温度为1460℃。
然后，将Ca-Si线以3.0kg/t钢的量喂入钢液，静吹氩12min，并保持钢液温度为1460℃。
之后，将诸如碳化稻壳的保温隔热材料加入钢包进行覆盖保温。然后，将钢液浇注成3t的波纹锭。
然后，将温度为930℃的钢锭用6小时加热到1180℃并保持5小时，然后在1800t精锻机上锻造成生产空心电渣锭的电渣重熔用的自耗电极棒，自耗电极棒是直径为160mm±2mm且长度为3050mm、弯曲度≤5mm/3m、表面光滑的自耗电极棒。
之后，使用自耗电极棒（10支为一组）通过电渣重熔工艺制造外径为800mm、内径为400mm的空心钢锭。在电渣重熔过程中，使用按重量计含有54%的CaF2、18%的Al2O3、18%的CaO、7%的SiO2和3%的MgO的400kg熔渣，使用Al粉和Si-Ca粉作为脱氧剂，充填时间是2min，炉冷时间是1.5小时，出炉空冷，平均抽锭速度是6.5mm/min，结晶器出水温度是35℃，电渣重熔过程中全程采用干燥空气保护。
在空心钢锭的起弧端和补缩端分别取样检验化学成分，起弧端包括0.085%的C、0.008%的S、0.008%的Al、0.48%的Si、19.5%的Cr、19.67%的Mn、0.59%的N、0.0006%的B、0.031%的P以及余量的铁和不可避免的杂质，补缩端包括0.090%的C、0.0075%的S、0.006%的Al、0.43%的Si、19.4%的Cr、18.85%的Mn、0.55%的N、0.0007%的B、0.025%的P以及余量的铁和不可避免的杂质。
示例3
首先，向电炉中装入按重量百分比计包含0.90%的C、不超过0.025%的P和25.0%的Cr的34t炉料，装入电炉的炉料包括高碳铬铁合金、IF钢和铬不锈钢返回料。装料完毕之后，开始通电进行熔化，并将熔化的钢液加热到1690℃。在该过程中，吹氧助熔。然后，扒除熔化渣之后出钢到钢包。电炉冶炼之后出钢到钢包的钢液按重量百分比计包含0.80%的C、1.2%的Mn、0.20%的Si、23.8%的Cr，出钢时钢液的温度在1550℃以上。
使钢包进入真空罐，通氩气搅拌钢液并开始抽真空。当VOD设备的真空度达到180托时，启动氧枪以330m3/h的流速预吹氧，4分钟之后，以550m3/h的流速主吹氧；当氧浓差电势E出现拐点并开始下降，同时废气温度也开始下降时，停止吹氧并开罐。检测钢液的成分，符合要求。
然后，依次启动VOD设备的真空泵，在极限真空度≤600Pa和吹氩流量≥50L/min的条件下对钢液进行真空碳脱氧16min，使得钢液的碳含量为0.024%，且钢液温度为1680℃。检测钢液的成分，符合要求。
然后，以3.30kg/t钢的量将萤石加到钢液表面，以29.12kg/t钢的量将石灰加入钢包，以3.6kg/t钢的量将Al块加入钢液，以3.5kg/t钢的量将Fe-Si块加入钢液，以5.02kg/t钢的量将Ca-Si块加入钢液，以75.2kg/t钢的量将金属锰加入钢液；然后，在真空度4kPa下化渣11min；然后，破除真空，对钢液送电升温，以1.2kg/t钢的量将Al粉加到钢液表面对钢液深度脱氧去硫；在钢液温度为1600℃时，取样全分析（含Al）；然后，将Al粉以2.2kg/t钢的量加到钢液表面，将氮化金属锰以152.15kg/t钢分四批加入钢液，加完每批次的氮化金属锰之后送电加热以确保氮化金属锰尽快熔化并使得钢液温度在1560℃以上；然后，将Si-Ca粉以0.8kg/t钢的量加入钢液，并保持钢液温度为1466℃，保持10min。
之后，取样分析并检测钢液温度，钢液包含0.050%的C、0.007%的S、0.015%的Al、0.55%的Si、19.4%的Cr、19.5%的Mn、0.58%的N，钢液温度为1462℃。
然后，将Ca-Si线以4.8kg/t钢的量喂入钢液，静吹氩10min，并保持钢液温度为1475℃。
之后，将诸如碳化稻壳的保温隔热材料加入钢包进行覆盖保温。然后，将钢液浇注成3t的波纹锭。
然后，将温度为920℃的钢锭用7小时加热到1190℃并保持7小时，然后在1800t精锻机上锻造成生产空心电渣锭的电渣重熔用的自耗电极棒，自耗电极棒是直径为160mm±2mm且长度为3020mm、弯曲度≤5mm/3m、表面光滑的自耗电极棒。
之后，使用自耗电极棒（10支为一组）通过电渣重熔工艺制造外径为1000mm、内径为550mm的空心钢锭。在电渣重熔过程中，使用按重量计含有45%的CaF2、24%的Al2O3、23%的CaO、6%的SiO2和2%的MgO的400kg熔渣，使用Al粉和Si-Ca粉作为脱氧剂，充填时间是5min，炉冷时间是1.5小时，出炉空冷，平均抽锭速度是6.2mm/min，结晶器出水温度是43℃，电渣重熔过程中全程采用干燥空气保护。
在空心钢锭的起弧端和补缩端分别取样检验化学成分，起弧端包括0.095%的C、0.006%的S、0.008%的Al、0.63%的Si、18.90%的Cr、19.23%的Mn、0.60%的N、0.0005%的B、0.035%的P以及余量的铁和不可避免的杂质，补缩端包括0.090%的C、0.008%的S、0.009%的Al、0.55%的Si、19.18%的Cr、19.15%的Mn、0.58%的N、0.0007%的B、0.029%的P以及余量的铁和不可避免的杂质。

Claims (8)

1.一种1Mn18Cr18N空心钢锭的制造方法，其特征在于包括下述步骤：
(a)依次采用电炉和真空吹氧脱碳设备冶炼1Mn18Cr18N钢液，1Mn18Cr18N钢液按重量百分比计包含不超过0.12％的C、17.50～20.00％的Mn、不超过0.80％的Si、不超过0.015％的S、不超过0.050％的P、17.50～20.00％的Cr、不超过0.03％的Al、不小于0.47％的N、不超过0.001％的B，以及余量的铁和不可避免的杂质；
(b)将钢液浇注成钢锭；
(c)将钢锭锻造成电渣重熔用的自耗电极棒；以及
(d)使用自耗电极棒通过电渣重熔制造空心钢锭，
其中，步骤(a)包括：
(a1)向电炉中装入按重量百分比计包含0.60～1.00％的C、不超过0.025％的P和24.0～26.0％的Cr的炉料，
(a2)熔化炉料以得到钢液，并将钢液加热到1650℃以上，
(a3)扒除钢液上方的熔化渣，然后出钢到钢包，出钢到钢包的钢液包含0.6～0.7％的C、0.5～1.5％的Mn、不超过0.30％的Si和23.5～25.5％的Cr，出钢到钢包的钢液的温度在1550℃以上，
(a4)使含有钢液的钢包进入真空罐，通氩气搅拌钢液并开始抽真空，
(a5)当真空度达到180～220托时，对钢液吹氧，并且当钢液的氧电势出现拐点并开始下降，同时废气温度也开始下降时，停止吹氧并破除真空，
(a6)对钢液进行真空碳脱氧，使得钢液的碳含量不超过0.03％，且钢液温度不低于1680℃，
(a7)将作为渣料的萤石和石灰加入钢包，并将Al块、Fe-Si块、Ca-Si块和金属锰加入钢液中，然后抽真空化渣，之后将Al粉和氮化金属锰加入钢液，然后将Si-Ca粉加入钢液，使得钢液包括0.04～0.06％的C、不超过0.015％的S、不超过0.02％的Al、0.45～0.65％的Si、19.2～19.5％的Cr、19.2～19.5％的Mn和0.55～0.68％的N，以及
(a8)将Ca-Si线喂入钢液，静吹氩不少于10分钟，并保持钢液温度为1460～1480℃。
2.根据权利要求1所述的1Mn18Cr18N空心钢锭的制造方法，其特征在于，步骤(c)包括：
将温度不低于900℃的钢锭用3～7小时加热到1170～1190℃并保持3～7小时，然后在锻造设备上锻造成电渣重熔用的自耗电极棒。
3.根据权利要求1所述的1Mn18Cr18N空心钢锭的制造方法，其特征在于，在步骤(d)中，使用按重量计含有45～55％的CaF2、18～24％的Al2O3、18～24％的CaO、4～8％的SiO2和2～4％的MgO的熔渣，使用Al粉和Si-Ca粉作为脱氧剂，充填时间不少于2分钟，炉冷时间不少于1小时，平均抽锭速度为5.5～6.5mm/min，结晶器出水温度为34～45℃，电渣重熔过程中全程采用干燥空气保护。
4.根据权利要求1所述的1Mn18Cr18N空心钢锭的制造方法，其特征在于，1Mn18Cr18N钢液按重量百分比计包含不超过0.10％的C、19.00～20.00％的Mn、不超过0.80％的Si、不超过0.008％的S、不超过0.030％的P、19.00～20.00％的Cr、不超过0.02％的Al、不小于0.50％的N、不超过0.001％的B，以及余量的铁和不可避免的杂质。
5.根据权利要求1所述的1Mn18Cr18N空心钢锭的制造方法，其特征在于，炉料的装入量为30～40t，
步骤(a5)包括：当真空度达到180～220托时，启动氧枪以320～380m3/h的流速预吹氧，2～4分钟之后，以500～550m3/h的流速主吹氧；
步骤(a6)包括：依次启动真空吹氧脱碳设备的真空泵，在极限真空度≤600Pa和吹氩流量≥50L/min的条件下对钢液进行真空碳脱氧不少于15分钟。
6.根据权利要求1所述的1Mn18Cr18N空心钢锭的制造方法，其特征在于，
步骤(a7)包括：以2.35～3.53kg/t钢的量将萤石加入钢包，以23.53～29.41kg/t钢的量将石灰加入钢包，以2.5～4kg/t钢的量将Al块加入钢液，以2.5～4kg/t钢的量将Fe-Si块加入钢液，以3.68～5.15kg/t钢的量将Ca-Si块加入钢液， 以58.8～88.2kg/t钢的量将金属锰加入钢液；在真空度4～7kPa下化渣不少于10min；然后，破除真空，对钢液送电升温，以0.8～1.2kg/t钢的量将Al粉加入钢包对钢液深度脱氧去硫；在钢液温度为1580～1600℃时，取样全分析；将Al粉以1.5～2.5kg/t钢的量加入钢液，将氮化金属锰以117.65～176.47kg/t钢的总量分批次加入钢液，加完每批次的氮化金属锰之后送电加热以使得氮化金属锰熔化并使得钢液温度在1560℃以上；将Si-Ca粉以0.8～1.2kg/t钢的量加入钢液，并使钢液在1450～1470℃下保持10～20分钟；
步骤(a8)包括：根据钢液的Si含量将Ca-Si线以2.5-8kg/t钢的量喂入钢液。
7.根据权利要求1所述的1Mn18Cr18N空心钢锭的制造方法，其特征在于，自耗电极棒是直径为160mm±2mm且长度为3000mm±50mm、弯曲度≤5mm/3m、表面光滑的自耗电极棒。
8.根据权利要求7所述的1Mn18Cr18N空心钢锭的制造方法，其特征在于，空心钢锭具有700～1100mm的外径和400～600mm的内径。
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