CN106119735B - 一种耐热耐蚀不锈钢材料的冶炼方法 - Google Patents

一种耐热耐蚀不锈钢材料的冶炼方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐热耐蚀不锈钢材料的冶炼方法，该方法包括以下步骤：以重量百分计，包括C：0.12%~0.16%、Si：≤0.06%、Mn：0.3%~0.7%、P：≤0.020%、S：≤0.015%、Cr：10%~11%、Ni：0.35%~0.65%、Mo：0.3%~0.5%、W：1.5%~1.9%、V：0.14%~0.2%、Nb：0.05%~0.11%、N：0.04%~0.08%、Cu：≤0.5%、以及余量Fe；原材料准备；非真空感应炉熔炼；LF炉熔炼；VD真空脱气、浇注。本发明制造的不锈钢材料的金属收得率高达到7%~10%；采用VCr10合金料代替金属Cr，较大的降低配料成本，有效的去除VCr10中所含的Si，使其生产效率高，其中萤石粉与石灰的比例能够很好提高产品的性能，能提高产品成材率，通过本发明生产制得的耐热不锈钢材料组织均匀，从而较大的提高了合金材料的使用寿命。

Description

一种耐热耐蚀不锈钢材料的冶炼方法
技术领域
本发明涉及一种不锈钢材料的冶炼方法，具体为一种耐热耐蚀不锈钢材料的冶炼方法，属于合金材料应用技术领域。
背景技术
随着科学技术的发展，对特殊合金产量及品种的需要日益扩大，对质量的要求也越来越严格、苛刻，近年来，围绕提高特殊合金性能、质量、品种、效率，降低特殊合金成本、节能降耗、环境友好等方面采用了一系列新技术、新工艺、新装备，使得特殊合金的洁净度、均匀度、组织细化度和尺寸精度等有了很大提高，不锈钢是不锈耐酸钢的简称，耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质或具有不锈性的钢种称为不锈钢；而将耐化学腐蚀介质(酸、碱、盐等化学浸蚀)腐蚀的钢种称为耐酸钢。由于两者在化学成分上的差异而使他们的耐蚀性不同，普通不锈钢一般不耐化学介质腐蚀，而耐酸钢则一般均具有不锈性，不锈钢合金对于发展航空、航天工业起着重要作用。
由于目前的不锈钢材料Si含量很低，所以传统冶炼一般选用电弧炉冶炼，而采用电弧炉冶炼的材料，其金属收得率低；但是采用非真空感应炉冶炼时，无法去除VCr10中所含Si，如果选择用金属Cr，其配料成本将提高，增加制造成本，并且生产效率低。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种耐热耐蚀不锈钢材料的冶炼方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的，一种耐热耐蚀不锈钢材料的冶炼方法，以重量百分比计，包括C：0.12％～0.16％、Si：≤0.06％、Mn：0.3％～0.7％、P：≤0.020％、S：≤0.015％、Cr：10％～11％、Ni：0.35％～0.65％、Mo：0.3％～0.5％、W：1.5％～1.9％、V：0.14％～0.2％、Nb：0.05％～0.11％、N：0.04％～0.08％、Cu：≤0.5％、以及余量Fe；其步骤如下：
步骤A、原材料准备，熔炼前根据上述各元素的质量百分比配备如下原材料：本钢返回、VCr10、Cr-N、J-W杆或丝、Mo-Fe、Nb-Fe、V-Fe、电解Mn、氧化铁皮合金料；
步骤B、将步骤A配备的合金料在放入熔炼炉中熔炼，熔炼温度为1450～1460℃，在熔炼过程中调节各元素的含量，使其重量比符合设计要求，冶炼初期先加入VCr10开始熔化，并随炉加入适量氧化铁皮，加入适量萤石粉及石灰造渣；
步骤C、待步骤B中的VCr10合金料熔清后，除渣两次以上，完成后迅速提高功率，将炉壁上的残留渣熔化，然后再造渣、除渣一次；
步骤D、将步骤C除渣后的熔液中加入本钢返回、J-W、Mo-Fe合金料，并随炉小批量加入Al粉开始还原，加入适量萤石粉及石灰渣料；
步骤E、待步骤D中的合金料熔清后，进入精炼期，同时随炉小批量加入Al粉保持还原气氛，精炼时间≥25min，渣白后取样，然后除渣≥80％，出钢转入LF炉；
步骤F、将步骤E中的合金料转入LF炉中，LF炉入工位后不进行预脱氧，取参考样、造渣升温，当温度1570～1580℃，开始还原，Al粉白渣法还原，白渣取样，白渣保持时间≥30分钟；
步骤G、将步骤F中的合金料入VD工位后测温供参考，VD抽空时间18～20min，破空后取样分析C、N并按目标值调整加入Cr-N，Ar搅拌，搅拌充分后取样分析C、N并按目标值再次进行微调，参考残余Al、Si及元素Nb的控制并进行微调；
步骤H、当步骤G微调完成后的合金料成分达到要求后，根据炉中分析适量加入脱氧剂，当温度1550～1560℃吊包浇注。
优选的，步骤H中的加入脱氧剂过程中温度控制在允许应吊包至LF适量喂J-Ca线及J-Al线。
优选的，步骤F中的取样过程中，取样回后按目标值调整成分，终脱氧根据炉中分析适量喂入J-Al线及J-Ca线，LF吊包温度1700～1720℃，直到除渣≥40％后吊包入罐。
优选的，步骤A中，VCr10中Si含量≤1.0％。
优选的，步骤B中，加入氧化铁皮的总量为150～180Kg。
优选的，步骤B中，熔化VCr10合金料时采用低功率，控制温度为1480～1530℃。
优选的，步骤B中，加入的萤石粉与石灰的比例为1.5:1。
优选的，步骤B中，加入的萤石粉与石灰的比例为1.2:1。
优选的，步骤G中，调整成分时C、N除外，但要求分析供VD参考，LF预留Cr-N空间。
本发明的有益效果是：该种耐热耐蚀不锈钢材料的冶炼方法冶炼的不锈钢材料具有良好的机械性能和化学稳定性，且采用该方法制造的不锈钢材料的金属收得率高7％～10％；采用VCr10合金料代替金属Cr，较大的降低配料成本，有效的去除VCr10中所含的Si，使其生产效率高，其中萤石粉与石灰的比例能够很好提高产品的性能，能提高产品成材率，通过本发明生产制得的耐热不锈钢材料组织均匀，从而较大的提高了合金材料的使用寿命，有良好的经济效益和社会效益，适合推广使用。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
原材料准备，取以重量百分比％计，包括C：0.12％～0.16％、Si：≤0.06％、Mn：0.3％～0.7％、P：≤0.020％、S：≤0.015％、Cr：10％～11％、Ni：0.35％～0.65％、Mo：0.3％～0.5％、W：1.5％～1.9％、V：0.14％～0.2％、Nb：0.05％～0.11％、N：0.04％～0.08％、Cu：≤0.5％、以及余量Fe，根据上述各元素的质量百分比配备如下原材料：本钢返回、VCr10、Cr-N、J-W杆或丝、Mo-Fe、Nb-Fe、V-Fe、电解Mn、氧化铁皮合金料；将配备的合金料在放入熔炼炉中熔炼，熔炼温度为1450～1460℃，在熔炼过程中调节各元素的含量，使其重量比符合设计要求，冶炼初期先加入VCr10开始熔化，并随炉加入适量氧化铁皮，加入适量萤石粉及石灰造渣；待VCr10合金料熔清后，除渣两次以上，完成后迅速提高功率，将炉壁上的残留渣熔化，然后再造渣、除渣一次；将除渣后的熔液中加入本钢返回、J-W、Mo-Fe合金料，并随炉小批量加入Al粉开始还原，加入适量萤石粉及石灰渣料；待合金料熔清后，进入精炼期，同时随炉小批量加入Al粉保持还原气氛，精炼时间25min，渣白后取样，然后除渣≥80％，出钢转入LF炉；将合金料转入LF炉中，LF炉入工位后不进行预脱氧，取参考样、造渣升温，当温度1570～1580℃，开始还原，Al粉白渣法还原，白渣取样，白渣保持时间≥30分钟；将合金料入VD工位后测温供参考，VD抽空时间18min，破空后取样分析C、N并按目标值调整加入Cr-N，Ar搅拌，搅拌充分后取样分析C、N并按目标值再次进行微调，参考残余Al、Si及元素Nb的控制并进行微调；当微调完成后的合金料成分达到要求后，根据炉中分析适量加入脱氧剂，当温度1550～1560℃吊包浇注。
加入脱氧剂过程中温度控制在允许应吊包至LF适量喂J-Ca线及J-Al线，取样过程中，取样回后按目标值调整成分，终脱氧根据炉中分析适量喂入J-Al线及J-Ca线，LF吊包温度1700～1720℃，直到除渣≥40％后吊包入罐，VCr10中Si含量≤1.0％；加入氧化铁皮的总量为160Kg；熔化VCr10合金料时采用低功率，控制温度为1480～1530℃；加入的萤石粉与石灰的比例为1.5:1；加入的萤石粉与石灰的比例为1.2:1；调整成分时C、N除外，但要求分析供VD参考，LF预留Cr-N空间。
实施例二：
原材料准备，取以重量百分比％计，包括C：0.12％～0.16％、Si：≤0.06％、Mn：0.3％～0.7％、P：≤0.020％、S：≤0.015％、Cr：10％～11％、Ni：0.35％～0.65％、Mo：0.3％～0.5％、W：1.5％～1.9％、V：0.14％～0.2％、Nb：0.05％～0.11％、N：0.04％～0.08％、Cu：≤0.5％、以及余量Fe，根据上述各元素的质量百分比配备如下原材料：本钢返回、VCr10、Cr-N、J-W杆或丝、Mo-Fe、Nb-Fe、V-Fe、电解Mn、氧化铁皮合金料；将配备的合金料在放入熔炼炉中熔炼，熔炼温度为1450～1460℃，在熔炼过程中调节各元素的含量，使其重量比符合设计要求，冶炼初期先加入VCr10开始熔化，并随炉加入适量氧化铁皮，加入适量萤石粉及石灰造渣；待VCr10合金料熔清后，除渣两次以上，完成后迅速提高功率，将炉壁上的残留渣熔化，然后再造渣、除渣一次；将除渣后的熔液中加入本钢返回、J-W、Mo-Fe合金料，并随炉小批量加入Al粉开始还原，加入适量萤石粉及石灰渣料；待合金料熔清后，进入精炼期，同时随炉小批量加入Al粉保持还原气氛，精炼时间30min，渣白后取样，然后除渣≥80％，出钢转入LF炉；将合金料转入LF炉中，LF炉入工位后不进行预脱氧，取参考样、造渣升温，当温度1570～1580℃，开始还原，Al粉白渣法还原，白渣取样，白渣保持时间≥30分钟；将合金料入VD工位后测温供参考，VD抽空时间20min，破空后取样分析C、N并按目标值调整加入Cr-N，Ar搅拌，搅拌充分后取样分析C、N并按目标值再次进行微调，参考残余Al、Si及元素Nb的控制并进行微调；当微调完成后的合金料成分达到要求后，根据炉中分析适量加入脱氧剂，当温度1550～1560℃吊包浇注。
加入脱氧剂过程中温度控制在允许应吊包至LF适量喂J-Ca线及J-Al线，取样过程中，取样回后按目标值调整成分，终脱氧根据炉中分析适量喂入J-Al线及J-Ca线，LF吊包温度1700～1720℃，直到除渣≥40％后吊包入罐，VCr10中Si含量≤1.0％；加入氧化铁皮的总量为150Kg；熔化VCr10合金料时采用低功率，控制温度为1480～1530℃；加入的萤石粉与石灰的比例为1.5:1；加入的萤石粉与石灰的比例为1.2:1；调整成分时C、N除外，但要求分析供VD参考，LF预留Cr-N空间。
实施例三：
原材料准备，取以重量百分比％计，包括C：0.12％～0.16％、Si：≤0.06％、Mn：0.3％～0.7％、P：≤0.020％、S：≤0.015％、Cr：10％～11％、Ni：0.35％～0.65％、Mo：0.3％～0.5％、W：1.5％～1.9％、V：0.14％～0.2％、Nb：0.05％～0.11％、N：0.04％～0.08％、Cu：≤0.5％、以及余量Fe，根据上述各元素的质量百分比配备如下原材料：本钢返回、VCr10、Cr-N、J-W杆或丝、Mo-Fe、Nb-Fe、V-Fe、电解Mn、氧化铁皮合金料；将配备的合金料在放入熔炼炉中熔炼，熔炼温度为1450～1460℃，在熔炼过程中调节各元素的含量，使其重量比符合设计要求，冶炼初期先加入VCr10开始熔化，并随炉加入适量氧化铁皮，加入适量萤石粉及石灰造渣；待VCr10合金料熔清后，除渣两次以上，完成后迅速提高功率，将炉壁上的残留渣熔化，然后再造渣、除渣一次；将除渣后的熔液中加入本钢返回、J-W、Mo-Fe合金料，并随炉小批量加入Al粉开始还原，加入适量萤石粉及石灰渣料；待合金料熔清后，进入精炼期，同时随炉小批量加入Al粉保持还原气氛，精炼时间35min，渣白后取样，然后除渣≥80％，出钢转入LF炉；将合金料转入LF炉中，LF炉入工位后不进行预脱氧，取参考样、造渣升温，当温度1570～1580℃，开始还原，Al粉白渣法还原，白渣取样，白渣保持时间≥30分钟；将合金料入VD工位后测温供参考，VD抽空时间20min，破空后取样分析C、N并按目标值调整加入Cr-N，Ar搅拌，搅拌充分后取样分析C、N并按目标值再次进行微调，参考残余Al、Si及元素Nb的控制并进行微调；当微调完成后的合金料成分达到要求后，根据炉中分析适量加入脱氧剂，当温度1550～1560℃吊包浇注。
加入脱氧剂过程中温度控制在允许应吊包至LF适量喂J-Ca线及J-Al线，取样过程中，取样回后按目标值调整成分，终脱氧根据炉中分析适量喂入J-Al线及J-Ca线，LF吊包温度1700～1720℃，直到除渣≥40％后吊包入罐，VCr10中Si含量≤1.0％；加入氧化铁皮的总量为180Kg；熔化VCr10合金料时采用低功率，控制温度为1480～1530℃；加入的萤石粉与石灰的比例为1.5:1；加入的萤石粉与石灰的比例为1.2:1；调整成分时C、N除外，但要求分析供VD参考，LF预留Cr-N空间。
根据实施例一、二、三制作的不锈钢材料经过检测，不锈钢材料的金属收得率高7％～10％；采用VCr10合金料代替金属Cr，较大的降低配料成本，有效的去除VCr10中所含的Si，使其生产效率高，其中萤石粉与石灰的比例能够很好提高产品的性能，能提高产品成材率，通过本发明生产制得的耐热不锈钢材料组织均匀，从而较大的提高了合金材料的使用寿命。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (1)

1.一种耐热耐蚀不锈钢材料的冶炼方法，其特征在于，以重量百分比计，包括C：0 .12%~0 .16 %、Si：≤0 .06 %、Mn：0 .3 %~0 .7 %、P：≤0 .020 %、S：≤0 .015 %、Cr：10%~11%、Ni：0 .35 %~0 .65 %、Mo：0 .3 %~0 .5 %、W：1 .5 %~1 .9 %、V：0 .14 %~0 .2 %、Nb：0.05 %~0 .11 %、N：0 .04 %~0 .08 %、Cu：≤0 .5 %、以及余量Fe；
其步骤如下：
步骤A、原材料准备，熔炼前根据上述各元素的质量百分比配备如下原材料：本钢返回、VCr10、Cr-N、J-W杆或丝、Mo-Fe、Nb-Fe、V-Fe、电解Mn、氧化铁皮合金料；VCr10中Si含量≤1.0 %；
步骤B、将步骤A配备的合金料在放入熔炼炉中熔炼，熔炼温度为1450~1460 ℃，在熔炼过程中调节各元素的含量，使其重量比符合设计要求，熔炼初期先加入VCr10开始熔化，熔化VCr10时采用低功率，控制温度为1480~1530 ℃，并随炉加入氧化铁皮，加入氧化铁皮的总量为150~180 Kg；加入适量萤石粉及石灰造渣，萤石粉与石灰的比例为1 .5:1；
步骤C、待步骤B中的VCr10合金料熔清后，除渣两次以上，完成后迅速提高功率，将炉壁上的残留渣熔化，然后再造渣、除渣一次；
步骤D、将步骤C除渣后的熔液中加入本钢返回、J-W、Mo-Fe合金料，并随炉小批量加入Al粉开始还原，加入适量萤石粉及石灰渣料，萤石粉与石灰的比例为1 .2:1；
步骤E、待步骤D中的合金料熔清后，进入精炼期，同时随炉小批量加入Al粉保持还原气氛，精炼时间≥25 min，渣白后取样，然后除渣≥80 %，出钢转入LF炉；
步骤F、将步骤E中的合金料转入LF炉中，LF炉入工位后不进行预脱氧，取参考样、造渣升温，当温度1570~1580 ℃，开始还原，Al粉白渣法还原，白渣取样，白渣保持时间≥30分钟；取样后按目标值调整成分，终脱氧根据炉中分析适量喂入J-Al线及J-Ca线，LF吊包温度1700~1720 ℃，直到除渣≥40 %后吊包入罐；
步骤G、将步骤F中的合金料入VD工位后测温供参考，VD抽空时间18~20 min，破空后取样分析C、N并按目标值调整加入Cr-N，Ar搅拌，搅拌充分后取样分析C、N并按目标值再次进行微调，参考残余Al、Si及元素Nb的控制并进行微调；调整成分时C、N除外，但要求分析供VD参考，LF预留Cr-N空间；
步骤H、当步骤G微调完成后的合金料成分达到要求后，根据炉中分析适量加入脱氧剂，加入脱氧剂过程中温度控制在允许应吊包至LF适量喂J-Ca线及J-Al线，当温度1550~1560℃吊包浇注。
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