CN108642376B - 一种含钽不锈钢及其冶炼方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属特种钢及其冶炼技术领域，涉及一种含钽不锈钢及其冶炼方法。上述方法包括混充、AOD炉冶炼、LF炉精炼、真空脱气、出钢步骤，得到含钽不锈钢的钢水。本发明在从炉外精炼入手，解决钽在熔池的熔解和吸收，减少钽的氧化，提高钽在熔池中的收得率达到80％以上，使含钽不锈钢满足成分设计要求。上述方法通过“电炉冶炼+感应炉化合金——炉外精炼——真空脱气——模铸”的方式冶炼含钽不锈钢，制备方法的步骤、参数之间协同作用，共同进一步提高产品的机械性能。

Description

一种含钽不锈钢及其冶炼方法
技术领域
本发明属特种钢及其冶炼技术领域，涉及一种含钽不锈钢及其冶炼方法。
背景技术
金属元素钽，具有非常出色的化学性质，具有极高的抗腐蚀性；可用来制造蒸发器皿等，也可做电子管的电极、整流器、电解电容。但是，钽作为合金化元素在钢中的应用还很少。随着工业技术的发展，各个领域引进了不少新的不锈钢材料，其中包括含钽不锈钢。目前我国主要使用的含钽不锈钢来自国外，含钽不锈钢的生产亟需国产化。
目前，含钽不锈钢无法国产化主要是因为：含钽不锈钢多为超低碳不锈钢。钢中脱氧元素成分含量低，如果使用常规冶炼方法，钽加入熔池中的被大量氧化或完全被氧化，钽难以加入熔池，收得率低。
因此，目前的科研和实践中，均需要研发出一种提高钽元素收得率、机械性能优异、纯净度高的含钽不锈钢的制备方法。
发明内容
本发明提供一种含钽不锈钢及其冶炼方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种含钽不锈钢，所述含钽不锈钢按质量百分含量包括如下成分：C≤0.25wt％，Cr 9.00～17.00wt％，0.05≤Mn≤0.25wt％，0.05≤Si≤0.30wt％，0.005≤Al≤0.015wt％，Ta 0.010～0.200wt％，其他元素，余量为Fe和不可避免的杂质。
作为优选的实施方式，所述其他元素包括：P、S、W、Mo、Nb、Co、N、Ni、B、V中的一种或多种；优选地，所述其他元素的质量百分含量为：P≤0.030wt％、S≤0.030wt％、W≤3.00wt％、Mo≤1.50wt％、Nb 0.01-0.10wt％、Co≤5.00wt％、N 0.010-0.035wt％、Ni≤9.00％、B≤0.01％、V≤0.5％。
所述冶炼方法包括以下步骤：
混冲步骤：将电炉钢水和感应炉钢水进行混冲处理，得到混冲钢水；AOD炉冶炼步骤：将所述混冲钢水在AOD炉中进行冶炼处理，并在其过程中进行脱C处理、第一次脱S处理，得到AOD炉钢水；LF炉精炼步骤：将所述AOD炉钢水在LF炉中进行精炼处理，并在所述精炼过程中进行第一次脱O处理、第二次脱S处理、第二次脱O处理、微调处理，得到精炼钢水；真空脱气步骤：将所述精炼钢水进行真空脱气处理，得到脱气钢水；钽源加入步骤：向所述脱气钢水中加入钽源，得到加钽钢水；出钢步骤：对所述加钽钢水进行软吹处理，达到出钢温度后出钢，得到含钽不锈钢的钢水。
作为优选的实施方式，所述电炉钢水的制备方法包括：将电炉冶炼原料在电炉中进行冶炼处理，并在冶炼过程中进行脱P处理，得到电炉钢水；优选地，所述脱P处理的温度为1530-1580℃，调整P质量百分含量至不大于0.005wt％；进一步优选地，采用石灰作为脱P剂，所述脱P剂与电炉内钢水的质量比为(50-90)：1000。
作为优选的实施方式，所述感应炉钢水的制备方法包括：将感应炉冶炼原料在感应炉中进行冶炼处理，得到感应炉钢水；优选地，所述感应炉中的冶炼处理中，出钢温度为1550-1650℃，冶炼总时间为不小于60min。
作为优选的实施方式，所述混冲步骤的混冲处理中，所述感应炉钢水温度为1550-1650℃。
作为优选的实施方式，所述AOD炉冶炼步骤中，所述脱C处理包括：在所述AOD炉内的温度为高于1550℃，优选为1600-1680℃，时，将造渣剂加钢水中以调整C质量百分比为0.01-0.15wt％；进一步优选地，所述造渣剂为石灰和镁球的混合物，所述石灰和镁球的质量比为2：(0.5-1)，所述造渣剂与钢水的质量比为(60-70)：1000；进一步优选地，所述脱C处理中吹氧至C质量百分比降至比设计含量低0.01-0.05％后停止。优选地，所述AOD炉冶炼步骤中，所述脱S处理包括：向钢水中加入脱硫剂以调整其中S含量不大于0.005wt％；进一步优选地，所述脱S处理的时间不小于10min；进一步优选地，所述脱硫剂为石灰与萤石的混合物，所述石灰和萤石的质量比为10:(1-5)，所述脱硫剂与钢水的质量比为(15-25)：1000。
优选地，所述LF炉精炼步骤中，所述第一次脱O处理包括：对钢水进行吹氩，按Al与所述钢水的质量百分比为0.020-0.030wt％加入Al源，以对所述钢水脱O。
作为优选的实施方式，所述LF炉精炼步骤中，所述第二次脱S处理包括：在所述吹氩开始的1-4min内，向经过所述第一次脱O处理的钢水中加入脱硫剂，以调整钢水中的S质量百分比在0.003wt％以下；再向钢水中加入造渣剂，以调整钢水中的S质量百分比在0.001wt％以下；进一步优选地，所述脱硫剂为碳粉和铝粉；进一步优选地，所述造渣剂为石灰，所述造渣剂和钢水的质量比为(5-15)：1000。优选地；所述LF炉精炼步骤中，所述第二次脱O处理包括：当钢水中的Si、Mn元素的含量接近设计成分时，按Al与所述钢水的质量百分比为0.010-0.020wt％加入Al源，以对所述钢水脱O。优选地；所述LF炉精炼步骤中，所述微调处理包括：向经过所述第二次脱O处理的钢水中按照设计成分加入各个元素，得到精炼钢水。
作为优选的实施方式，所述真空脱气步骤中，所述真空脱气处理中，开始真空时的温度≥1620℃，真空度为1-67Pa；优选地，所述钽源加入步骤中，在向钢水中加入所述钽源同时吹氩气并搅拌，所述搅拌的时间≥5min，温度为高于液相线60-100℃，得到所述加钽钢水。
作为优选的实施方式，所述出钢步骤中，对所述加钽钢水进行软吹处理，达到出钢温度后出钢，得到含钽不锈钢的钢水；进一步优选地，所述软吹处理为吹入氩气，流量为5-80NL/min；进一步优选地，所述出钢温度为高于所述加钽钢水液相线40-80℃。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
1、本发明在从炉外精炼入手，解决钽在熔池的熔解和吸收，减少钽的氧化，提高钽在熔池中的收得率达到80％以上，使含钽不锈钢满足成分设计要求。
2、本发明通过“电炉冶炼+感应炉化合金——炉外精炼——真空脱气——模铸”的方式冶炼含钽不锈钢，制备方法的步骤、参数之间协同作用，共同进一步提高产品的机械性能。
3、本发明在加入钽源之前对钢水进行十分充分的脱氧工作，减少钽源的氧化，使钽元素成为不锈钢的成分之一。通过真空脱气步骤，进一步对钢水脱氧，去除熔池中的氧，以防止在之后的步骤中钽被氧化；同时消耗熔池中的Al，使Al元素回归到不锈钢的成分中。在真空脱气步骤之后加入Ta源，是为了通过之前的LF炉精炼脱氧、真空脱气，使得钢水中的氧充分去除，在此时加入Ta源，确保Ta进入熔池不被氧化，也获得了高收得率。
4、本发明的各个成分中，Mn、Si、Al的成分范围设计合理；Si、Mn、Al作为不锈钢成分，合理成分设计有利于钢水充分脱氧；如果采用不合理的Mn、Si、Al成分设计，会影响钢水夹杂物含量，降低产品质量。
5、本发明的冶炼方法可以得到更纯净(夹杂物少)的钢水。
具体实施方式
第一方面，本发明提供一种含钽不锈钢，按质量百分比，上述含钽不锈钢由以下按照质量百分比包括以下成分：
C≤0.25wt％，Cr 9.00～17.00wt％，0.05≤Mn≤0.25wt％，0.05≤Si≤0.30wt％，0.005≤Al≤0.015wt％，Ta 0.010～0.200wt％，其他元素，余量为Fe和不可避免的杂质。
优选地，0.1<Mn≤0.25wt％，0.05<Si≤0.30wt％，0.01<Al≤0.015wt％。在含钽不锈钢的制备过程中，根据实际钢种进行成分设计。
其中，Si、Mn、Al在作为不锈钢成分的同时，也作为脱氧元素使用。
上述优选的Si、Mn、Al的范围相比现有技术有所放宽。现有技术中，在炼制含钽不锈钢时，上述Si、Mn、Al的成分要控制在极低的范围内：Si控制在0.05wt％以内、Mn控制在0.10wt％以内，Al控制在0.010wt％以内。在此范围内，如果后续操作不精细，成分会有超成分要求的风险。而且，如果上述Si、Mn、Al的成分控制太低，会导致钢水脱氧不完全；在未脱氧完全的钢水中加入Ta，Ta元素会被氧化，也就是Ta元素成了钢液的脱氧元素；故Ta一直要加到钢液中的氧与Ta形成平衡，才会成为钢液成分。但是，Ta源的成本很昂贵，如果加入过多Ta源，则实际上得到的含Ta的钢水的成本极高，给企业带来很大经济负担。与此同时，即使通过加入大量Ta源获得了含Ta的钢水，也会影响钢种的质量：剩余的氧与Al会形成B类氧化物(即氧化铝夹杂物)，约2-2.5级，使钢种不够纯净。
上述其他元素包括：P、S、W、Mo、Nb、Co、N、Ni、B、V中的一种或多种，分别在含钽不锈钢中的质量百分含量为：P≤0.030wt％、S≤0.030wt％、W≤3.00wt％、Mo≤1.50wt％、Nb0.01-0.10wt％、Co≤5.00wt％、N 0.010-0.035wt％、Ni≤9.00％、B≤0.01％、V≤0.5％。
作为优选的实施方式，上述含钽不锈钢为耐热的含钽不锈钢，按照质量百分比(wt％)包括以下成分：
Figure BDA0001644275340000051
作为另外的优选的实施方式，上述含钽不锈钢为耐热的含钽不锈钢，按照质量百分比(wt％)包括以下成分：
Figure BDA0001644275340000052
示例性地，上述C的质量百分比可以为0.25wt％、0.20wt％、0.18wt％wt％、0.15wt％、0.12wt％、0.10wt％、0.05wt％中的任意值或任意二者之间的范围，Cr的质量百分比可以为9wt％、10wt％、12wt％、15wt％、17wt％中的任意值或任意二者之间的范围，Mn的质量百分比可以为0.05wt％、0.10wt％、0.15wt％、0.18wt％、0.20wt％、0.25wt％中的任意值或任意二者之间的范围，Si的质量百分比可以为0.05wt％、0.10wt％、0.1wt％5、0.20wt％、0.25wt％、0.30wt％中的任意值或任意二者之间的范围，Al的质量百分比可以为0.005wt％、0.008wt％、0.010wt％、0.012wt％、0.015wt％中的任意值或任意二者之间的范围，Ta的质量百分比可以为0.010wt％、0.025wt％、0.050wt％、0.100wt％、0.150wt％、0.200wt％中的任意值或任意二者之间的范围，上述P的质量百分比可以为0.03wt％、0.025wt％、0.02wt％、0.015wt％、0.010wt％、0.005wt％中的任意值或任意二者之间的范围，上述S的质量百分比可以为0.03wt％、0.025wt％、0.02wt％、0.015wt％、0.010wt％、0.005wt％中的任意值或任意二者之间的范围，上述W的质量百分比可以为3.0wt％、2.5wt％、2.0wt％、1.5wt％、1.0wt％、0.5wt％、0.1wt％中的任意值或任意二者之间的范围，上述Mo的质量百分比可以为1.50wt％、1.20wt％、1.00wt％、0.80wt％、0.50wt％、0.30wt％中的任意值或任意二者之间的范围，上述Nb的质量百分比可以为0.01wt％、0.025wt％、0.05wt％、0.075wt％、0.10wt％中的任意值或任意二者之间的范围，上述Co的质量百分比可以为5.0wt％、4.0wt％、3.0wt％、2.5wt％、2.0wt％、1.5wt％、1.0wt％、0.5wt％中的任意值或任意二者之间的范围，上述N的质量百分比可以为0.010wt％、0.012wt％、0.015wt％、0.020wt％、0.030wt％、0.035wt％中的任意值或任意二者之间的范围，上述Ni的质量百分比可以为9.00wt％、8.00wt％、7.50wt％、5.00wt％、2.50wt％、1.00wt％、0.50wt％中的任意值或任意二者之间的范围，上述B的质量百分比可以为0.01wt％、0.008wt％、0.005wt％、0.002wt％、0.001wt％中的任意值或任意二者之间的范围，上述V的质量百分比可以为0.5wt％、0.4wt％、0.3wt％、0.25wt％、0.2wt％、0.1wt％、0.05wt％中的任意值或任意二者之间的范围。
第二方面，本发明提供上述含钽不锈钢的冶炼方法，该方法分为以下步骤：
步骤一、电炉冶炼及感应炉冶炼：
电炉冶炼：将电炉冶炼原料在电炉中进行冶炼处理，并在冶炼过程中进行脱P处理，得到电炉钢水。
上述冶炼处理中，炉内温度为1530-1580℃(例如：1530℃、1540℃、1560℃、1570℃、1580℃中的任意值或任意二者之间的范围，优选为1550℃)时，将脱P剂加入电炉中，以调整钢液中P含量至不大于0.005wt％(例如：可以为不大于0.005wt％、0.004wt％、0.003wt％、0.025wt％、0.001wt％，优选为不大于0.002wt％)，之后再流净初期渣；该脱P剂优选为石灰，与电炉内钢水的质量比为(50-90)：1000(可以为50：1000、55：1000、60：1000、70：1000、75：1000、80：1000、85：1000、90：1000中的任意值或任意二者之间的范围)。
上述冶炼原料包括：铁水或普通废钢，或二者的混合物；出于成本控制一般采用二者的混合物；该铁水出铁温度要求≥1600℃(可以为1600、1650、1700、1800、1900、2000中的任意值或任意二者之间的范围)。
感应炉冶炼：将感应炉冶炼原料在感应炉中进行冶炼处理，得到感应炉钢水。
上述冶炼原料包括：不锈钢所需合金或不锈钢返回料，或二者的混合物；出于成本控制一般采用二者的混合物。
该不锈钢返回料优选为准备冶炼的钢种，或者含有冶炼钢种元素的返回料，如1Cr10Co3MoWVNbNB，可以添加2Cr10MoVNBN、13Cr系列(如1Cr13、2Cr13、3Cr13)、1Cr9Mo等，并根据缺少的元素添加钨铁、钼铁、钴板等。感应炉配返回料、铬铁、镍板、钼铁，原料质量要求是残余元素少，如低P、低Si、低V、低Ti等；如果钢对V、Ti没有要求，则可以不做要求。上述冶炼原料也可以采用设计成分的相应的单质。
上述冶炼处理的出钢温度为1550-1650℃(例如：1550℃、1570℃、1600℃、1620℃、1650℃中的任意值或任意二者之间的范围)，冶炼总时间为不小于60min(可以为60min、70min、80min、90min、100min、120min、150min中的任意值或任意二者之间的范围)，时间的选择主要是配合初炼炉铁水，铁水达标就可以一起混充。
本步骤中，电炉冶炼的冶炼原料了降低铁水中的P含量。感应炉中加入不锈钢所需合金会带来C，不锈钢的主要成分是Cr元素，Cr是通过加Cr合金带来的，一般Cr铁分为高碳铬铁、低碳铬铁、微碳铬铁、金属铬；Cr铁中碳含量越高，价格越便宜；如加入的高碳合金越多，钢水中的C便会越高；而步骤三的AOD炉冶炼能够降低C含量，所以本步骤的感应炉冶炼可以添加高碳铬铁来降低成本。
步骤二、混冲：将上述电炉钢水和感应炉钢水以质量比(1-5)：(1-5)(可以为1:2、1:3、1:4、1:5、5:1、4:1、3:1、2:1中任意值，优选为1：1)进行混冲处理，得到混冲钢水。
该混冲处理包括：将上述电炉铁水倒入钢包，再将钢包转移到感应炉，最后将感应炉钢水倒入钢包中。上述感应炉钢水温度的温度控制在1550-1650℃(例如：1550℃、1570℃、1610℃、1620℃、1650℃中的任意值或任意二者之间的范围，优选为1600℃)，如果钢水温度不够，可以转LF精炼炉加热再进行混冲处理。
本步骤的混冲处理的优势包括：
1、步骤一的电炉冶炼是吹氧降P的，通过电炉冶炼电炉钢水，可以将电炉钢水中的P降到优选为不大于0.002wt％。
2、步骤一的感应炉化合金和不锈钢废钢可以提高合金收得率。同时步骤二的不锈钢所需合金及不锈钢返回料中均含有一部分的P，可以据此测算出感应炉钢水的P含量，并按照一定的比例将其与步骤一中P的含量不大于0.005wt％的电炉钢水混充，获得低P的混冲钢水。
3、步骤一的冶炼原料中，铁水的优势是五害元素(As、Pb、Sn、Sb、Bi)少，而废钢中的五害元素会因为循环利用而沉积，含量增加；通过本步骤的混充，可平衡五害元素的含量。
步骤三、AOD炉冶炼：将所述混充钢水在AOD炉中进行冶炼处理，得到AOD炉钢水。
上述冶炼处理的全过程为60-180min，可分为以下三个阶段：
阶段一、吹炼期：炉内温度为高于1550℃(优选为1600-1680℃)时，将造渣剂加入炉中进行脱C处理，以调整钢液中C含量到一个极低的水平，即质量百分比为0.01-0.15wt％(例如：0.01wt％、0.03wt％、0.05wt％、0.08wt％、0.10wt％、0.12wt％、0.15wt％中的任意值或任意二者之间的范围)，之后再扒渣。
在整个吹炼期中全程吹氧，所需的吹氧量取决于C含量，C含量达到比设计的含量低0.01-0.05wt％(例如：0.01wt％、0.02wt％、0.03wt％、0.04wt％、0.05％中的任意值或任意二者之间的范围)后就停止吹氧(例如：钢种设计的C含量为0.10-0.14wt％(例如：0.10wt％、0.12wt％、0.125wt％、0.13wt％、0.14wt％中的任意值或任意二者之间的范围)，那么至C含量为0.09wt％以下(例如:0.08wt％、0.07wt％、0.06wt％、0.05wt％)即可停止吹氧)；所使用的氧气纯度99.00％，压力等级≥1.5Mpa。
该造渣剂优选为石灰和镁球的混合物，其中石灰和镁球的质量比为2：(0.5-1)，该造渣剂与钢包内钢水的质量比为(60-70)：1000。
示例性地，上述炉内温度可以为1560℃、1570℃、1580℃、1590℃、1600℃、1610℃、1620℃、1630℃、1640℃、1650℃、1680℃、170℃中的任意值或任意二者之间的范围，石灰与镁球的质量比为2：0.5、2：0.6、2：0.7、2:0.75、2：0.8、2：0.9、2:1中的任意值或任意二者之间的范围，造渣剂与钢包内钢水的质量比为中的任意值或任意二者之间的范围。
阶段二、预还原期：根据吹氧量和C、Si的成分变化值计算还原剂的加入量，向钢液内加入硅铁、Al粉，之后等待7min以上(例如：8min、9min、10min、11min、12min、13min、14min、15min中的任意值或任意二者之间的范围)，以还原一部分被氧化的合金。
阶段三、脱硫期：向炉中加入脱硫剂进行第一次脱S处理，以调整钢液中S含量在不大于0.005wt％，之后再扒渣，脱硫期的全过程为不小于10min；该脱硫剂优选为石灰与萤石的混合物，其中石灰和萤石的质量比10:(1-5)，该脱硫剂与炉内钢水的质量比为(15-25)：1000。
示例性地，上述钢液中S含量可以为0.001wt％、0.002wt％、0.003wt％、0.004wt％中的任意值或任意二者之间的范围，上述脱硫期的全过程为10min、12min、15min、18min、20min中的任意值或任意二者之间的范围，上述石灰石和萤石的质量比为10：1、10：2、10：3、10：4、10：5中的任意值或任意二者之间的范围，上述脱硫剂与炉内钢水的质量比为15：1000、17.5：1000、20：1000、22.5：1000、25：1000中的任意值或任意二者之间的范围。
本步骤用于保证钢水充分脱C和脱S。
步骤四、LF炉精炼：将上述AOD炉钢水在LF炉中进行精炼处理，并在精炼过程中第一次脱O处理、第二次脱S处理、第二次脱O处理、微调处理，得到精炼钢水。
上述精炼处理的全过程为2-4h，包括以下操作；
首先，进行第一次脱O处理：将钢包进入LF炉吹氩，并补喂Al线，其加入量占炉中钢水的质量百分比为0.020-0.030wt％(例如：0.020wt％、0.023wt％、0.025wt％、0.028wt％、0.030wt％中的任意值或任意二者之间的范围)，以对钢水进行脱氧。
之后，在吹氩开始的1-4min(优选2min)之内，进行第二次脱S处理：炉内温度为1550-1650℃(例如：1550℃、1560℃、1570℃、1580℃、1600℃、1620℃、1630℃、1640℃、1650℃中的任意值或任意二者之间的范围)时，根据炉内钢水的状态(包括钢水中氧和硫的含量)向炉中加入碳粉和铝粉，以调整钢液中S含量在0.003wt％以下(可以为0.0025wt％、0.002wt％、0.0015wt％，优选为0.001wt％)；再向炉中加入造渣剂造白渣，并观察渣是否变白，至钢液中的S在0.001wt％以下；该造渣剂优选为石灰，该造渣剂与钢包内钢液的质量比为(5-15)：1000。
之后，再根据钢的设计成分往熔池中添加硅铁、锰铁，以调整Si、Mn含量，再进行第二次脱O处理：当Si、Mn的含量接近设计含量，再按照Al占炉中钢水的质量百分比为0.010-0.020wt％(例如：0.010wt％、0.012wt％、0.015wt％、0.016wt％、0.018wt％、0.020wt％中的任意值或任意二者之间的范围)的用量补喂Al线，以对钢液进行脱氧。
之后，再进行微调处理：向炉中加入其他合金元素用来微调，得到精炼钢水。
本步骤用于保证熔池内钢水充分脱氧和硫，以便进入下一步真空脱气。
步骤五、真空脱气：将上述精炼钢水进行真空脱气处理，开始真空时的温度≥1620℃(可以为1620℃、1630℃、1640℃、1650℃、1700℃、1750℃、1800℃)，真空度为1-67Pa(例如：1Pa、5Pa、10Pa、15Pa、20Pa、25Pa、30Pa、35Pa、40Pa、45Pa、50Pa、60Pa、65Pa、67Pa中的任意值或任意二者之间的范围)，以20t钢包为例，时间为不小于20min(可以为20min、25min、30min、35min、40min、45min、50min中的任意值或任意二者之间的范围)，得到脱气钢水。
本步骤的目的是进一步对钢水脱氧，去除熔池中的氧，以防止在之后的步骤中钽被氧化；同时消耗熔池中的Al，使Al元素回归到不锈钢的成分中。
步骤六、钽源加入：向上述脱气钢水中加入钽源，同时吹氩气并搅拌，搅拌时间≥5min(可以为5min、6min、7min、8min、9min、10min、15min、20min)，温度保持在高于液相线60-100℃(例如：60℃、70℃、75℃、80℃、90℃、100℃中的任意值或任意二者之间的范围)，得到加钽钢水。
上述钽源为钽棒，加入量根据钽目标成分，按照65-90％(例如：65％、70％、75％、80％、85％、90％中的任意值或任意二者之间的范围)收得率加入。
钽棒加入重量＝目标值/(金属钽含量×收得率)；上述收得率是指合金最终获得量与初始投入量之比。
步骤四-六中，不在LF炉精炼的微调环节加入Ta源，而是在真空之后加入Ta源，是为了通过之前的LF炉精炼脱氧、真空脱气，使得钢水中的氧充分去除，在此时加入Ta源，确保Ta进入熔池不被氧化，也获得了高收得率。
步骤七、出钢：对上述加钽钢水进行软吹处理，达到高于液相线40-80℃(例如：40℃、50℃、60℃、70℃、75℃、80℃中的任意值或任意二者之间的范围)出钢温度后出钢，得到含钽不锈钢的钢水。
上述软吹处理是向装有钢水的钢包中加入氩气，流量为5-80NL/min(例如：5NL/min、10NL/min、20NL/min、25NL/min、30NL/min、40NL/min、50NL/min、60NL/min、70NL/min、80NL/min中的任意值或任意二者之间的范围)。
步骤八、浇注：将上述含钽不锈钢的钢水在流量为5-80NL/min(例如：5NL/min、10NL/min、20NL/min、25NL/min、30NL/min、40NL/min、50NL/min、60NL/min、70NL/min、80NL/min中的任意值或任意二者之间的范围)的氩气保护下浇注，得到含钽不锈钢的铸锭。
上述气体保护下浇注是为了防止钢水二次氧化，从而降低熔池中的钽含量。
以下的实施例1、实施例3、实施例4均提供一种耐热含钽不锈钢，钢种成分按照质量百分比需要符合以下要求：
Figure BDA0001644275340000111
为了使该含钽不锈钢的钢种成分符合上述要求，在制备过程中将含钽不锈钢包括的成分的质量百分含量按照以下设计：
Figure BDA0001644275340000112
以下的实施例2、实施例5、实施例6也是均提供一种耐热含钽不锈钢，钢种成分按照质量百分比需要符合以下要求：
Figure BDA0001644275340000113
Figure BDA0001644275340000121
为了使该含钽不锈钢的钢种成分符合上述的要求，在制备过程中将含钽不锈钢包括的成分的质量百分含量按照以下设计：
实施例1
本实施例为一种耐热含钽不锈钢的制备方法。本实施例使用10t电炉、10t感应炉、20tAOD，冶炼20t含钽钢水。
本实施例冶炼获得的不锈钢的最终化学成分(质量百分比wt％)如下：
Figure BDA0001644275340000123
其余为Fe及不可避免的杂质。
本实施的冶炼方法包括以下步骤：
(1)电炉冶炼：将铁水和普通废钢加入电炉；炉内温度为1550℃时，加入石灰，该石灰与炉内钢水的质量比为70：1000，以调整钢液中P含量至不大于0.002wt％，之后再流净初期渣，得到电炉钢水。
感应炉冶炼：将与本实施例的成分设计近似的不锈钢所需合金及不锈钢返回料加入感应炉，进行冶炼处理，出钢温度为1600℃，时间为100min，得到感应炉钢水。
(2)混冲：将所述电炉钢水和感应炉钢水以质量比1：1进行混冲处理，其间将感应炉铁水的温度控制在1600℃，得到混冲钢水。
(3)AOD炉冶炼：将上述混冲钢水加入AOD炉中进行冶炼处理，全过程为100-150min，得到AOD炉钢水。
上述冶炼处理分为以下三个阶段：
1)吹炼期：炉内温度为1600-1650℃时，将造渣剂加入炉中，以调整钢液中C含量为0.09wt％，之后再扒渣。
在此吹炼期内全程吹氧，钢液的C含量达到比设计值低0.01-0.05wt％后就停止吹氧，使用的氧气纯度为99.00％，压力等级≥1.5Mpa。
上述造渣剂为石灰和镁球的混合物，其中石灰和镁球的质量比为2：1，该造渣剂与钢包内钢水的质量比为65：1000。
2)预还原期：向钢液内加入硅铁、Al粉，以还原一部分被氧化的合金，其过程为10min。
3)脱硫期：向炉中加入脱硫剂进行第一次脱S处理，以调整钢液中S含量在0.005wt％以下，之后再扒渣，脱硫期的全过程为10min。
该脱硫剂为石灰与萤石的混合物质量比10:4，该脱硫剂与炉内钢水的质量比为25：1000。
(4)LF炉精炼：将上述AOD炉钢水在LF炉中进行精炼处理，全过程为2-4h，并在精炼过程中进行第二次脱S处理，得到精炼钢水。
包括以下操作；
1)将钢包进入LF炉吹氩，并补喂Al线，其加入量与炉中钢水的质量百分比为0.025wt％，以对钢水进行脱氧。
2)在吹氩开始的2min之内，进行第二次脱S处理：炉内温度为1550-1650℃时，向炉中加入碳粉和铝粉，以调整钢液中S含量在0.003wt％以下；再向炉中加入造渣剂造白渣，并观察渣是否变白，至钢液中的S在0.001wt％以下。
该造渣剂优选为石灰，该造渣剂与钢包内钢液的质量比为10：1000。
3)再根据钢的设计成分往熔池中添加硅铁、锰铁，以调整Si、Mn含量；当Si、Mn接近设计成分，再按照Al与炉中钢水的质量百分比为0.010wt％补喂Al线，以对钢液进行脱氧。
4)再向炉中加入其他合金元素用来微调，得到精炼钢水。
(5)真空脱气：将上述精炼钢水进行真空脱气处理，开始真空时的温度为1700℃，真空度为45Pa，对于20t的钢水来说，时间为30min，得到脱气钢水。
(6)钽源加入：根据钽目标成分，按照80％的收得率向上述脱气钢水中加入钽棒15.6kg，钢水总重达到21.6t，同时吹氩气并搅拌，搅拌时间≥5min，温度保持在高于液相线80℃，得到加钽钢水。
(7)出钢：向装有上述加钽钢水的钢包中加入氩气，流量为50NL/min，达到高于液相线50℃出钢温度后出钢浇注，得到含钽不锈钢的钢水。
(8)浇注：将上述含钽不锈钢的钢水在流量为50NL/min的氩气保护下浇注，得到含钽不锈钢的铸锭。
本实施例中，Ta的实际的收得率为80.34％。
实施例2
本实施例为一种耐热含钽不锈钢的制备方法。本实施例使用10t电炉、10t感应炉、20tAOD，冶炼20t含钽钢水。
本实施例冶炼获得的不锈钢的最终化学成分(质量百分比wt％)如下：
C Si Mn P S Cr W Mo V Al Ta B Nb Co N
0.14 0.18 0.23 0.010 0.001 10.30 1.78 0.69 0.197 0.013 0.098 0.008 0.05 3.22 0.025
其余为Fe及不可避免的杂质。
本实施的冶炼方法包括以下步骤：
(1)电炉冶炼：将铁水和普通废钢加入电炉；炉内温度为1580℃时，加入石灰，该石灰与炉内钢水的质量比为50：1000，以调整钢液中P含量至不大于0.002wt％，之后再流净初期渣，得到电炉钢水。
感应炉冶炼：将与本实施例的成分设计近似的不锈钢所需合金及不锈钢返回料加入感应炉，进行冶炼处理，出钢温度为1550℃，时间为80min，得到感应炉钢水。
(2)混冲：将所述电炉钢水和感应炉钢水以质量比1：1进行混冲处理，其间将感应炉铁水的温度控制在1550℃，得到混冲钢水。
(3)AOD炉冶炼：将上述混冲钢水加入AOD炉中进行冶炼处理，全过程为80-120min，得到AOD炉钢水。
上述冶炼处理分为以下三个阶段：
1)吹炼期：炉内温度为1650-1670℃时，将造渣剂加入炉中，以调整钢液中C含量为0.11wt％，之后再扒渣。
在此吹炼期内全程吹氧，钢液的C含量达到比设计值低0.01-0.05wt％后就停止吹氧，使用的氧气纯度为99.00％，压力等级≥1.5Mpa。
上述造渣剂为石灰和镁球的混合物，其中石灰和镁球的质量比为2：0.5，该造渣剂与钢包内钢水的质量比为65：1000。
2)预还原期：向钢液内加入硅铁、Al粉，以还原一部分被氧化的合金，其过程为10min。
3)脱硫期：向炉中加入脱硫剂进行第一次脱S处理，以调整钢液中S含量在0.005wt％以下，之后再扒渣，脱硫期的全过程为10min。
该脱硫剂为石灰与萤石的混合物质量比10：5，该脱硫剂与炉内钢水的质量比为15：1000。
(4)LF炉精炼：将上述AOD炉钢水在LF炉中进行精炼处理，全过程为2-4h，并在精炼过程中进行第二次脱S处理，得到精炼钢水。
包括以下操作；
1)将钢包进入LF炉吹氩，并补喂Al线，其加入量与炉中钢水的质量百分比为0.025wt％，以对钢水进行脱氧。
2)在吹氩开始的4min之内，进行第二次脱S处理：炉内温度为1550-1650℃时，向炉中加入碳粉和铝粉，以调整钢液中S含量在0.003wt％以下；再向炉中加入造渣剂造白渣，并观察渣是否变白，至钢液中的S在0.001wt％以下。
该造渣剂优选为石灰，该造渣剂与钢包内钢液的质量比为15：1000。
3)再根据钢的设计成分往熔池中添加硅铁、锰铁，以调整Si、Mn含量；当Si、Mn接近设计成分，再按照Al与炉中钢水的质量百分比为0.020wt％补喂Al线，以对钢液进行脱氧。
4)再向炉中加入其他合金元素用来微调，得到精炼钢水。
(5)真空脱气：将上述精炼钢水进行真空脱气处理，开始真空时的温度为1650℃，真空度为45Pa，对于20t的钢水来说，时间为25min，得到脱气钢水。
(6)钽源加入：根据钽目标成分，按照80％的收得率向上述脱气钢水中加入钽棒24.8kg，钢水总重达到20.8t，同时吹氩气并搅拌，搅拌时间≥5min，温度保持在高于液相线60℃，得到加钽钢水。
(7)出钢：向装有上述加钽钢水的钢包中加入氩气，流量为60NL/min，达到高于液相线50℃出钢温度后出钢浇注，得到含钽不锈钢的钢水。
(8)浇注：将上述含钽不锈钢的钢水在流量为60NL/min的氩气保护下浇注，得到含钽不锈钢的铸锭。
本实施例中，Ta的实际的收得率为82.28％。
实施例3
本实施例为一种耐热含钽不锈钢的制备方法。本实施例使用10t电炉、10t感应炉、20tAOD，冶炼20t含钽钢水。
本实施例冶炼获得的不锈钢的最终化学成分(质量百分比wt％)如下：
Figure BDA0001644275340000151
Figure BDA0001644275340000161
其余为Fe及不可避免的杂质。
本实施的冶炼方法包括以下步骤：
(1)电炉冶炼：将铁水和普通废钢加入电炉；炉内温度为1530℃时，加入石灰，该石灰与炉内钢水的质量比为90：1000，以调整钢液中P含量至不大于0.003wt％，之后再流净初期渣，得到电炉钢水。
感应炉冶炼：将与本实施例的成分设计近似的不锈钢所需合金及不锈钢返回料加入感应炉，进行冶炼处理，出钢温度为1570℃，时间为70min，得到感应炉钢水。
(2)混冲：将所述电炉钢水和感应炉钢水以质量比1：1进行混冲处理，其间将感应炉铁水的温度控制在1650℃，得到混冲钢水。
(3)AOD炉冶炼：将上述混冲钢水加入AOD炉中进行冶炼处理，全过程为60-100min，得到AOD炉钢水。
上述冶炼处理分为以下三个阶段：
1)吹炼期：炉内温度为1650-1700℃时，将造渣剂加入炉中，以调整钢液中C含量为0.08wt％，之后再扒渣。
在此吹炼期内全程吹氧，钢液的C含量达到比设计值低0.01-0.05wt％后就停止吹氧，使用的氧气纯度为99.00％，压力等级≥1.5Mpa。
上述造渣剂为石灰和镁球的混合物，其中石灰和镁球的质量比为2：1，该造渣剂与钢包内钢水的质量比为60：1000。
2)预还原期：向钢液内加入硅铁、Al粉，以还原一部分被氧化的合金，其过程为12min。
3)脱硫期：向炉中加入脱硫剂进行第一次脱S处理，以调整钢液中S含量在0.004wt％以下，之后再扒渣，脱硫期的全过程为12min。
该脱硫剂为石灰与萤石的混合物质量比10：6，该脱硫剂与炉内钢水的质量比为20：1000。
(4)LF炉精炼：将上述AOD炉钢水在LF炉中进行精炼处理，全过程为2-4h，并在精炼过程中进行第二次脱S处理，得到精炼钢水。
包括以下操作；
1)将钢包进入LF炉吹氩，并补喂Al线，其加入量与炉中钢水的质量百分比为0.020wt％，以对钢水进行脱氧。
2)在吹氩开始的2min之内，进行第二次脱S处理：炉内温度为1550-1650℃时，向炉中加入碳粉和铝粉，以调整钢液中S含量在0.002wt％以下；再向炉中加入造渣剂造白渣，并观察渣是否变白，至钢液中的S在0.001wt％以下。
该造渣剂优选为石灰，该造渣剂与钢包内钢液的质量比为5：1000。
3)再根据钢的设计成分往熔池中添加硅铁、锰铁，以调整Si、Mn含量；当Si、Mn接近设计成分，再按照Al与炉中钢水的质量百分比为0.015wt％补喂Al线，以对钢液进行脱氧。
4)再向炉中加入其他合金元素用来微调，得到精炼钢水。
(5)真空脱气：将上述精炼钢水进行真空脱气处理，开始真空时的温度为1680℃，真空度为50Pa，对于20t的钢水来说，时间为30min，得到脱气钢水。
(6)钽源加入：根据钽目标成分，按照80％的收得率向上述脱气钢水中加入钽棒24.8kg，钢水总重达到20.8t，同时吹氩气并搅拌，搅拌时间≥5min，温度保持在高于液相线60℃，得到加钽钢水。
(7)出钢：向装有上述加钽钢水的钢包中加入氩气，流量为50NL/min，达到高于液相线40℃出钢温度后出钢浇注，得到含钽不锈钢的钢水。
(8)浇注：将上述含钽不锈钢的钢水在流量为10NL/min的氩气保护下浇注，得到含钽不锈钢的铸锭。
本实施例中，Ta的实际的收得率为80.36％。
实施例4
本实施例为一种耐热含钽不锈钢的制备方法。本实施例使用10t电炉、10t感应炉、20tAOD，冶炼20t含钽钢水。
本实施例冶炼获得的不锈钢的最终化学成分(质量百分比wt％)如下：
Figure BDA0001644275340000171
其余为Fe及不可避免的杂质。
本实施的冶炼方法包括以下步骤：
(1)电炉冶炼：将铁水和普通废钢加入电炉；炉内温度为1570℃时，加入石灰，该石灰与炉内钢水的质量比为80：1000，以调整钢液中P含量至不大于0.004wt％，之后再流净初期渣，得到电炉钢水。
感应炉冶炼：将与本实施例的成分设计近似的不锈钢所需合金及不锈钢返回料加入感应炉，进行冶炼处理，出钢温度为1650℃，时间为75min，得到感应炉钢水。
(2)混冲：将所述电炉钢水和感应炉钢水以质量比1：1进行混冲处理，其间将感应炉铁水的温度控制在1570℃，得到混冲钢水。
(3)AOD炉冶炼：将上述混冲钢水加入AOD炉中进行冶炼处理，全过程为100-160min，得到AOD炉钢水。
上述冶炼处理分为以下三个阶段：
1)吹炼期：炉内温度为1620-1680℃时，将造渣剂加入炉中，以调整钢液中C含量为0.05wt％，之后再扒渣。
在此吹炼期内全程吹氧，钢液的C含量达到比设计值低0.01-0.05wt％后就停止吹氧，使用的氧气纯度为99.00％，压力等级≥1.5Mpa。
上述造渣剂为石灰和镁球的混合物，其中石灰和镁球的质量比为2：0.5，该造渣剂与钢包内钢水的质量比为70：1000。
2)预还原期：向钢液内加入硅铁、Al粉，以还原一部分被氧化的合金，其过程为8min。
3)脱硫期：向炉中加入脱硫剂进行第一次脱S处理，以调整钢液中S含量在0.005wt％以下，之后再扒渣，脱硫期的全过程为15min。
该脱硫剂为石灰与萤石的混合物质量比10：1，该脱硫剂与炉内钢水的质量比为18：1000。
(4)LF炉精炼：将上述AOD炉钢水在LF炉中进行精炼处理，全过程为2-4h，并在精炼过程中进行第二次脱S处理，得到精炼钢水。
包括以下操作；
1)将钢包进入LF炉吹氩，并补喂Al线，其加入量与炉中钢水的质量百分比为0.030wt％，以对钢水进行脱氧。
2)在吹氩开始的4min之内，进行第二次脱S处理：炉内温度为1550-1650℃时，向炉中加入碳粉和铝粉，以调整钢液中S含量在0.002wt％以下；再向炉中加入造渣剂造白渣，并观察渣是否变白，至钢液中的S在0.001wt％以下。
该造渣剂优选为石灰，该造渣剂与钢包内钢液的质量比为12：1000。
3)再根据钢的设计成分往熔池中添加硅铁、锰铁，以调整Si、Mn含量；当Si、Mn接近设计成分，再按照Al与炉中钢水的质量百分比为0.012wt％补喂Al线，以对钢液进行脱氧。
4)再向炉中加入其他合金元素用来微调，得到精炼钢水。
(5)真空脱气：将上述精炼钢水进行真空脱气处理，开始真空时的温度为1640℃，真空度为35Pa，对于20t的钢水来说，时间为25min，得到脱气钢水。
(6)钽源加入：根据钽目标成分，按照80％的收得率向上述脱气钢水中加入钽棒24.8kg，钢水总重达到20.8t，同时吹氩气并搅拌，搅拌时间≥5min，温度保持在高于液相线100℃，得到加钽钢水。
(7)出钢：向装有上述加钽钢水的钢包中加入氩气，流量为45NL/min，达到高于液相线80℃出钢温度后出钢浇注，得到含钽不锈钢的钢水。
(8)浇注：将上述含钽不锈钢的钢水在流量为80NL/min的氩气保护下浇注，得到含钽不锈钢的铸锭。
本实施例中，Ta的实际的收得率为80.65％。
实施例5
本实施例为一种耐热含钽不锈钢的制备方法。本实施例使用10t电炉、10t感应炉、20tAOD，冶炼20t含钽钢水。
本实施例冶炼获得的不锈钢的最终化学成分(质量百分比wt％)如下：
C Si Mn P S Cr W Mo V Al Ta B Nb Co N
0.16 0.019 0.18 0.008 0.003 10.50 1.80 0.72 0.180 0.018 0.085 0.008 0.05 3.10 0.030
其余为Fe及不可避免的杂质。
本实施的冶炼方法包括以下步骤：
(1)电炉冶炼：将铁水和普通废钢加入电炉；炉内温度为1560℃时，加入石灰，该石灰与炉内钢水的质量比为60：1000，以调整钢液中P含量至不大于0.005wt％，之后再流净初期渣，得到电炉钢水。
感应炉冶炼：将与本实施例的成分设计近似的不锈钢所需合金及不锈钢返回料加入感应炉，进行冶炼处理，出钢温度为1620℃，时间为90min，得到感应炉钢水。
(2)混冲：将所述电炉钢水和感应炉钢水以质量比1：1进行混冲处理，其间将感应炉铁水的温度控制在1560℃，得到混冲钢水。
(3)AOD炉冶炼：将上述混冲钢水加入AOD炉中进行冶炼处理，全过程为80-150min，得到AOD炉钢水。
上述冶炼处理分为以下三个阶段：
1)吹炼期：炉内温度为1650-1680℃时，将造渣剂加入炉中，以调整钢液中C含量为0.12wt％，之后再扒渣。
在此吹炼期内全程吹氧，钢液的C含量达到比设计值低0.01-0.05wt％后就停止吹氧，使用的氧气纯度为99.00％，压力等级≥1.5Mpa。
上述造渣剂为石灰和镁球的混合物，其中石灰和镁球的质量比为2：1，该造渣剂与钢包内钢水的质量比为65：1000。
2)预还原期：向钢液内加入硅铁、Al粉，以还原一部分被氧化的合金，其过程为14min。
3)脱硫期：向炉中加入脱硫剂进行第一次脱S处理，以调整钢液中S含量在0.003wt％以下，之后再扒渣，脱硫期的全过程为10min。
该脱硫剂为石灰与萤石的混合物质量比10：3，该脱硫剂与炉内钢水的质量比为23：1000。
(4)LF炉精炼：将上述AOD炉钢水在LF炉中进行精炼处理，全过程为2-4h，并在精炼过程中进行第二次脱S处理，得到精炼钢水。
包括以下操作；
1)将钢包进入LF炉吹氩，并补喂Al线，其加入量与炉中钢水的质量百分比为0.022wt％，以对钢水进行脱氧。
2)在吹氩开始的3min之内，进行第二次脱S处理：炉内温度为1550-1650℃时，向炉中加入碳粉和铝粉，以调整钢液中S含量在0.002wt％以下；再向炉中加入造渣剂造白渣，并观察渣是否变白，至钢液中的S在0.001wt％以下。
该造渣剂优选为石灰，该造渣剂与钢包内钢液的质量比为14：1000。
3)再根据钢的设计成分往熔池中添加硅铁、锰铁，以调整Si、Mn含量；当Si、Mn接近设计成分，再按照Al与炉中钢水的质量百分比为0.013wt％补喂Al线，以对钢液进行脱氧。
4)再向炉中加入其他合金元素用来微调，得到精炼钢水。
(5)真空脱气：将上述精炼钢水进行真空脱气处理，开始真空时的温度为1630℃，真空度为67Pa，对于20t的钢水来说，时间为20min，得到脱气钢水。
(6)钽源加入：根据钽目标成分，按照85％的收得率向上述脱气钢水中加入钽棒24.8kg，钢水总重达到20.8t，同时吹氩气并搅拌，搅拌时间≥5min，温度保持在高于液相线75℃，得到加钽钢水。
(7)出钢：向装有上述加钽钢水的钢包中加入氩气，流量为70NL/min，达到高于液相线70℃出钢温度后出钢浇注，得到含钽不锈钢的钢水。
(8)浇注：将上述含钽不锈钢的钢水在流量为40NL/min的氩气保护下浇注，得到含钽不锈钢的铸锭。
本实施例中，Ta的实际的收得率为85.25％。
实施例6
本实施例为一种耐热含钽不锈钢的制备方法。本实施例使用10t电炉、10t感应炉、20tAOD，冶炼20t含钽钢水。
本实施例冶炼获得的不锈钢的最终化学成分(质量百分比wt％)如下：
C Si Mn P S Cr W Mo V Al Ta B Nb Co N
0.15 0.20 0.21 0.009 0.004 10.45 1.82 0.68 0.220 0.015 0.112 0.008 0.05 3.30 0.020
其余为Fe及不可避免的杂质。
本实施的冶炼方法包括以下步骤：
(1)电炉冶炼：将铁水和普通废钢加入电炉；炉内温度为1540℃时，加入石灰，该石灰与炉内钢水的质量比为75：1000，以调整钢液中P含量至不大于0.002wt％，之后再流净初期渣，得到电炉钢水。
感应炉冶炼：将与本实施例的成分设计近似的不锈钢所需合金及不锈钢返回料加入感应炉，进行冶炼处理，出钢温度为1600℃，时间为60min，得到感应炉钢水。
(2)混冲：将所述电炉钢水和感应炉钢水以质量比1：1进行混冲处理，其间将感应炉铁水的温度控制在1620℃，得到混冲钢水。
(3)AOD炉冶炼：将上述混冲钢水加入AOD炉中进行冶炼处理，全过程为100-180min，得到AOD炉钢水。
上述冶炼处理分为以下三个阶段：
1)吹炼期：炉内温度为1600-1650℃时，将造渣剂加入炉中，以调整钢液中C含量为0.09wt％，之后再扒渣。
在此吹炼期内全程吹氧，钢液的C含量达到比设计值低0.01-0.05wt％后就停止吹氧，使用的氧气纯度为99.00％，压力等级≥1.5Mpa。
上述造渣剂为石灰和镁球的混合物，其中石灰和镁球的质量比为2：0.5，该造渣剂与钢包内钢水的质量比为65：1000。
2)预还原期：向钢液内加入硅铁、Al粉，以还原一部分被氧化的合金，其过程为10min。
3)脱硫期：向炉中加入脱硫剂进行第一次脱S处理，以调整钢液中S含量在0.004wt％以下，之后再扒渣，脱硫期的全过程为15min。
该脱硫剂为石灰与萤石的混合物质量比10：8，该脱硫剂与炉内钢水的质量比为20：1000。
(4)LF炉精炼：将上述AOD炉钢水在LF炉中进行精炼处理，全过程为2-4h，并在精炼过程中进行第二次脱S处理，得到精炼钢水。
包括以下操作；
1)将钢包进入LF炉吹氩，并补喂Al线，其加入量与炉中钢水的质量百分比为0.025wt％，以对钢水进行脱氧。
2)在吹氩开始的2min之内，进行第二次脱S处理：炉内温度为1550-1650℃时，向炉中加入碳粉和铝粉，以调整钢液中S含量在0.003wt％以下；再向炉中加入造渣剂造白渣，并观察渣是否变白，至钢液中的S在0.001wt％以下。
该造渣剂优选为石灰，该造渣剂与钢包内钢液的质量比为11：1000。
3)再根据钢的设计成分往熔池中添加硅铁、锰铁，以调整Si、Mn含量；当Si、Mn接近设计成分，再按照Al与炉中钢水的质量百分比为0.014wt％补喂Al线，以对钢液进行脱氧。
4)再向炉中加入其他合金元素用来微调，得到精炼钢水。
(5)真空脱气：将上述精炼钢水进行真空脱气处理，开始真空时的温度为1700℃，真空度为5Pa，对于20t的钢水来说，时间为40min，得到脱气钢水。
(6)钽源加入：根据钽目标成分，按照88％的收得率向上述脱气钢水中加入钽棒24.8kg，钢水总重达到20.8t，同时吹氩气并搅拌，搅拌时间≥5min，温度保持在高于液相线90℃，得到加钽钢水。
(7)出钢：向装有上述加钽钢水的钢包中加入氩气，流量为65NL/min，达到高于液相线60℃出钢温度后出钢浇注，得到含钽不锈钢的钢水。
(8)浇注：将上述含钽不锈钢的钢水在流量为70NL/min的氩气保护下浇注，得到含钽不锈钢的铸锭。
本实施例中，Ta的实际的收得率为88.54％。
检测例：
将实施例1-6的铸锭的夹杂物情况，按照GB/T10561评级，结果如下表：
Figure BDA0001644275340000221
Figure BDA0001644275340000231
由此可见，实施例1-6的铸锭中的成分更为纯净，夹杂物较少。
对比例1
本实施例为一种耐热含钽不锈钢的制备方法。本实施例使用10t电炉、10t感应炉、20tAOD，冶炼20t含钽钢水。
本实施例冶炼获得的不锈钢的最终化学成分(质量百分比wt％)如下：
Figure BDA0001644275340000232
其余为Fe及不可避免的杂质。
本对比例的制备方法的步骤(1)-(8)的操作中除按照上述配比调整各个元素的加入量之外，均匀实施例1相同。
本对比例中，Ta的实际收得率为0，含钽耐热不锈钢冶炼失败。
对比例2
本对比例含钽耐热不锈钢的化学成分与实施例1相同。
本对比例的制备方法的步骤(1)-(4)的操作与实施例1相同，但是未进行步骤(5)的真空脱气，直接按80％的收得率将钽源加入步骤(4)得到的精炼钢水中，再按照实施例1中步骤(7)、(8)的操作进行出钢和浇注。
本对比例中，真空环节改变的渣金反应的平衡，使得一部分Ta进入渣系；钢水脱氧不彻底，Ta的实际的收得率仅为20-40％。
对比例3
本对比例含钽耐热不锈钢的化学成分与实施例1相同。
本对比例的制备方法的步骤(1)-(4)的操作与实施例1相同，但是在得到精炼钢水后，先按80％的收得率将钽源加入其中，再在实施例1步骤(5)的条件下进行真空脱气，再按照实施例1中步骤(7)、(8)的操作进行出钢和浇注。
本对比例中，真空环节改变的渣金反应的平衡，使得一部分Ta进入渣系；部分Ta被氧化，Ta的实际的收得率仅为35-55％。

Claims (14)

1.一种含钽不锈钢的冶炼方法，其特征在于：所述冶炼方法包括以下步骤：
混冲步骤：将电炉钢水和感应炉钢水进行混冲处理，得到混冲钢水；
AOD炉冶炼步骤：将所述混冲钢水在AOD炉中进行冶炼处理，并在其过程中进行脱C处理、第一次脱S处理，得到AOD炉钢水；
LF炉精炼步骤：将所述AOD炉钢水在LF炉中进行精炼处理，并在所述精炼过程中进行第一次脱O处理、第二次脱S处理、第二次脱O处理、微调处理，得到精炼钢水；
所述LF炉精炼步骤中，所述第一次脱O处理包括：对钢水进行吹氩，按Al与所述钢水的质量百分比为0.020-0.030wt％加入Al源，以对所述钢水脱O；
所述LF炉精炼步骤中，所述第二次脱O处理包括：当钢水中的Si、Mn元素的含量接近设计成分时，按Al与所述钢水的质量百分比为0.010-0.020wt％加入Al源，以对所述钢水脱O；
真空脱气步骤：将所述精炼钢水进行真空脱气处理，得到脱气钢水；
所述真空脱气步骤中，所述真空脱气处理中，开始真空时的温度≥1620℃，真空度为1-67Pa；
钽源加入步骤：向所述脱气钢水中加入钽源，得到加钽钢水；
所述钽源加入步骤中，在向钢水中加入所述钽源同时吹氩气并搅拌，所述搅拌的时间≥5min，温度为高于液相线60-100℃，得到所述加钽钢水；
出钢步骤：对所述加钽钢水进行软吹处理，达到出钢温度后出钢，得到含钽不锈钢的钢水；
所述含钽不锈钢按质量百分含量包括如下成分：
C≤0.25wt％，Cr9.00～17.00wt％，0.05≤Mn≤0.25wt％，0.05≤Si≤0.30wt％，0.005≤Al≤0.015wt％，Ta0.010～0.200wt％，其他元素，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的冶炼方法，其特征在于：所述其他元素包括：P、S、W、Mo、Nb、Co、N、Ni、B、V中的一种或多种；所述其他元素的质量百分含量为：P≤0.030wt％、S≤0.030wt％、W≤3.00wt％、Mo≤1.50wt％、Nb0.01-0.10wt％、Co≤5.00wt％、N0.010-0.035wt％、Ni≤9.00％、B≤0.01％、V≤0.5％。
3.根据权利要求1所述冶炼方法，其特征在于：
所述电炉钢水的制备方法包括：将电炉冶炼原料在电炉中进行冶炼处理，并在冶炼过程中进行脱P处理，得到电炉钢水；
所述脱P处理的温度为1530-1580℃，调整P质量百分含量至不大于0.005wt％；
采用石灰作为脱P剂，所述脱P剂与电炉内钢水的质量比为(50-90)：1000。
4.根据权利要求1所述冶炼方法，其特征在于：
所述感应炉钢水的制备方法包括：将感应炉冶炼原料在感应炉中进行冶炼处理，得到感应炉钢水；
所述感应炉中的冶炼处理中，出钢温度为1550-1650℃，冶炼总时间为不小于60min。
5.根据权利要求1所述冶炼方法，其特征在于：
所述混冲步骤的混冲处理中，所述感应炉钢水温度为1550-1650℃。
6.根据权利要求1所述冶炼方法，其特征在于：
所述AOD炉冶炼步骤中，所述脱C处理包括：在所述AOD炉内的温度高于1550℃时，将造渣剂加钢水中以调整C质量百分比为0.01-0.15wt％；
所述造渣剂为石灰和镁球的混合物，所述石灰和镁球的质量比为2：(0.5-1)，所述造渣剂与钢水的质量比为(60-70)：1000；
所述脱C处理中吹氧至C质量百分比降至比设计含量低0.01-0.05％后停止。
7.根据权利要求6所述冶炼方法，其特征在于：
所述脱C处理包括：在所述AOD炉内的温度高于1600-1680℃时，将造渣剂加钢水中以调整C质量百分比。
8.根据权利要求6所述冶炼方法，其特征在于：
所述AOD炉冶炼步骤中，所述脱S处理包括：向钢水中加入脱硫剂以调整其中S含量不大于0.005wt％；
所述脱S处理的时间不小于10min；
所述脱硫剂为石灰与萤石的混合物，所述石灰和萤石的质量比为10:(1-5)，所述脱硫剂与钢水的质量比为(15-25)：1000。
9.根据权利要求6所述冶炼方法，其特征在于：
所述LF炉精炼步骤中，所述第二次脱S处理包括：在所述吹氩开始的1-4min内，向经过所述第一次脱O处理的钢水中加入脱硫剂，以调整钢水中的S质量百分比在0.003wt％以下；再向钢水中加入造渣剂，以调整钢水中的S质量百分比在0.001wt％以下；
所述脱硫剂为碳粉和铝粉。
10.根据权利要求9所述冶炼方法，其特征在于：
所述造渣剂为石灰，所述造渣剂和钢水的质量比为(5-15)：1000。
11.根据权利要求9所述冶炼方法，其特征在于：
所述LF炉精炼步骤中，所述微调处理包括：向经过所述第二次脱O处理的钢水中按照设计成分加入各个元素，得到精炼钢水。
12.根据权利要求1所述冶炼方法，其特征在于：
所述出钢步骤中，对所述加钽钢水进行软吹处理，达到出钢温度后出钢，得到含钽不锈钢的钢水。
13.根据权利要求12所述冶炼方法，其特征在于：
所述软吹处理为吹入氩气，流量为5-80NL/min。
14.根据权利要求12所述冶炼方法，其特征在于：
所述出钢温度为高于所述加钽钢水液相线40-80℃。
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