CN108823348A - 一种cd3mwn材质的超高级双相不锈钢冶炼工艺方法 - Google Patents

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Abstract

一种CD3MWN材质的超高级双相不锈钢冶炼工艺方法，对双相不锈钢熔炼时的内控成分进行设计；其中C≤0.030 wt%、Si≤0.90 wt%、Mn为1.20－2.50 wt%、P≤0.020 wt%、S≤0.015 wt%、Cr为26.2－27.5 wt%、Ni为6.2‑7.6 wt%、Mo为2.2‑3.4 wt%、Cu≤0.80 wt%、W≤0.80 wt%、N为0.32‑0.38 wt%、B为0.0010‑0.0100 wt%、Ba为0.0002‑0.0100 wt%、Ce+La为0.005‑0.030 wt%；%Cr＋3.3(%Mo＋0.5%W)＋16%N≥45，精准控制微量元素B、Ba、Ce、La的含量；将N含量提高至0.30%以上，同时又可避免铸件产生氮气孔；将有害元素如硫、氧、氢等元素的含量降到最低，提高钢液的纯净度。浇注的铸件具有高强度和优良的耐蚀性能，不锈钢中铁素体相和奥氏体相两相比例接近50%，铸件使用寿命延长，制造成本大幅降低，实现节能降耗、绿色环保的目的。

Description

一种CD3MWN材质的超高级双相不锈钢冶炼工艺方法
技术领域
本发明属于金属材料冶金领域，具体涉及一种CD3MWN材质超高级双相不锈钢利用中频感应炉进行熔炼的工艺方法。
背景技术
双相不锈钢是组织中铁素体相和奥氏体相各占约一半的不锈钢，双相不锈钢将奥氏体不锈钢具有的优良韧性与铁素体不锈钢所具有的较高强度和耐氯化物应力腐蚀性能相结合，使得双相不锈钢兼具两类不锈钢材料的优点，在全世界范围内应用广泛，主要应用于油气、化工、海洋工程、船舶、造纸、食品和轻工业以及建筑等领域。
但是针对更加苛刻的应用环境，例如海洋及深海领域，对耐蚀和力学性能有更高的要求，一般双相不锈钢已经无法满足使用要求，美国ASTM A890/A890M-2012标准中提出了CD3MWN超高级双相不锈钢铸件标准，比之前的双相不锈钢提高了N的含量，增加了W、B、Ba、Ce、La元素，大幅度提高了双相不锈钢的强度和耐蚀性能。在海水淡化或海水热交换器环境下，和超级双相不锈钢（其最高使用温度50℃）相比，超高级双相不锈钢材料可在70℃温度使用，运行效率更高，维护费用大幅度降低，运行时间延长，设备运转更为高效安全，超高级双相钢具备真正意义上的低寿命周期成本。
CD3MWN材质超高级双相不锈钢成分范围见表1，其PREN值≥45；CD3MWN材质超高级双相不锈钢性能见表2。
表1 CD3MWN材质超高级双相不锈钢成分 w（%）
注：PREN值：%Cr＋3.3(%Mo＋0.5%W)＋16%N≥45。
表2 CD3MWN材质超高级双相不锈钢机械性能
项目 Rm（MPa） Rp0.2（MPa） A（%）
标准 ≥690 ≥515 ≥20
目前国内外在双相不锈钢冶炼尤其是超低碳双相不锈钢冶炼上普遍采用的是中频感应炉熔炼工艺、中频感应炉+AOD炉双联熔炼工艺、电弧炉+AOD炉双联熔炼工艺、中频感应炉+VOD炉双联熔炼工艺和电弧炉+VOD炉双联熔炼工艺等，采用这些熔炼工艺方法均能冶炼出符合成分要求的双相不锈钢，但是钢液质量参差不齐、成分波动较大、耐蚀性差异较大、生产成本高低不同。
中频感应炉+AOD炉双联熔炼工艺、电弧炉+AOD炉双联熔炼工艺、中频感应炉+VOD炉双联熔炼工艺和电弧炉+VOD炉双联熔炼工艺，对炉料的要求不是很苛刻，可以采用合金炉料，如回炉料、废钢、锰铁、铬铁、电解镍、钼铁等，但是设备投资大，必须要配备精炼炉，适合于规模化生产；电弧炉在熔炼过程中会产生大量的粉尘、浓烟以及噪声污染，不环保；感应炉熔炼相对环保些，生产特性适应性强，但是对合金炉料的要求要高。采用中频感应炉熔炼CD3MWN材质的超高级双相不锈钢只需要对合金炉料进行控制，就可以冶炼出合格的钢液，熔炼工艺相对简单，可控性强。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种CD3MWN材质的超高级双相不锈钢冶炼工艺方法，精准控制微量元素B、Ba、Ce、La的含量；将N含量提高至0.30%以上，同时又可避免铸件产生氮气孔；将有害元素如硫、氧、氢等元素的含量降到最低，提高钢液的纯净度。浇注的铸件具有高强度和优良的耐蚀性能，不锈钢中铁素体相和奥氏体相两相比例接近50%，铸件使用寿命延长，制造成本大幅降低，实现节能降耗、绿色环保的目的。
为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种CD3MWN超高级双相不锈钢冶炼工艺方法，包括以下步骤，
步骤1、对双相不锈钢熔炼时的内控成分进行设计；其中C≤0.030 wt%、Si≤0.90 wt%、Mn为1.20－2.50 wt%、P≤0.020 wt%、S≤0.015 wt%、Cr为26.2－27.5 wt%、Ni为6.2-7.6wt%、Mo为2.2-3.4 wt%、Cu≤0.80 wt%、W≤0.80 wt%、N为0.32-0.38 wt%、B为0.0010-0.0100 wt%、Ba为0.0002-0.0100 wt%、Ce+La为0.005-0.030 wt%；%Cr＋3.3(%Mo＋0.5%W)＋16%N≥45；
步骤2、中频感应炉熔炼工艺
步骤2.1、准备所有合金炉料和造渣材料并进行处理；并选用炉衬为中性材料的中频感应电炉；
步骤2.2、在中频感应电炉的炉底加入占钢液质量1%-1.5%的干燥活性石灰，然后加入硅铁、回炉料、纯铁、金属铬后，通电开始后10分钟内中频感应电炉供给40%-60%功率，中频感应电炉炉体预热后，逐渐将功率增至最大值；
步骤2.3、熔炼过程中，随着坩埚下部炉料熔化，要及时捣料，防止“搭桥”，并依次添加纯铁、回炉料、钨条、电解镍、钼条、金属铬、氮化铬铁；炉料熔清后，取样光谱成分分析，并将功率降至40％－60％，扒渣，另造新渣；熔炼过程中用活性石灰和萤石调整炉渣的粘度；
步骤2.4、根据步骤2.3得到的光谱成分分析结果，按内控成分要求，计算并调整钢液成分，将补充的合金炉料加入炉内，并加入电解锰、结晶硅，在炉内进行预脱氧，然后提高功率并升温，直至补加炉料化清后再次取样进行光谱分析，同时也要对H、O含量进行分析，并根据光谱分析结果对钢液成分再次进行调整，直至达到内控设计成分；
步骤2.5、达到内控设计成分后加大中频感应电炉功率，提高钢液温度，当钢液温度达到1580℃±10℃，加入硅钡合金0.5-1.5Kg/t钢，搅拌钢液，进行终脱氧后出钢，出钢时将中频感应电炉功率降至40-60%并要求在2分钟内出钢至钢包；
步骤2.6、钢包需提前烘烤至800℃以上，烘烤时间不小于2小时，在钢包底部放入硅钡合金0.3-1.5Kg/t钢、镧铈合金0.3-1.5Kg/t钢、硼铁0.3-1.5Kg/t钢，其中，镧铈合金中La+Ce含量≥99%，镧铈合金块度25-35mm，B含量20%-25%，硼铁合金块度15-25mm，硅钡合金中Ba含量22%-28%，Si含量40%-50%，硅钡合金块度10-30mm，在出钢时将这些合金冲熔，钢包钢液表面加入覆盖剂保温，钢水在钢包内静置3-5分钟，并进行扒渣和测温，当钢液温度满足1520℃-1560℃时进行铸件浇注，得到奥氏体相或铁素体相控制到40-60%的CD3MWN超高级双相不锈钢。
本发明步骤2.1需准备的合金炉料主要包括硅铁、纯铁、金属铬、氮化铬铁、电解镍、钼条、钨条、硼铁、硅钡合金、镧铈合金、电解锰、回炉料和结晶硅，造渣材料为活性石灰和萤石，纯铁、金属铬、氮化铬铁、电解镍、钼条、钨条、硼铁、硅钡合金、镧铈合金、结晶硅、电解锰以及回炉料要求表面清洁、干燥、无锈蚀、无油污；活性石灰和萤石要求表面干燥；合金炉料和造渣材料应经过高温烘烤，去除水分，避免加入钢液中产生气体。
本发明熔炼过程中调整炉渣的粘度的活性石灰和萤石的质量比为（2-3）∶1。
本发明有益效果是：
（1）C含量控制在≤0.03%，N含量控制在0.32%-0.38%，B含量控制在0.0010%-0.0100%，Ba含量控制在0.0002%-0.0100%，Ce+La含量控制在0.005%-0.030%。
N：N是强烈形成和扩大奥氏体相区的元素，其能力远超过Ni元素，适当提高N元素的含量，可显著推迟双相钢高温下（如焊后）单相铁素体组织的出现和有害金属间相的析出，提高钢的耐点蚀、耐缝隙腐蚀以及耐应力腐蚀性能，并且能够减轻Cr、Ni等元素在两相中分配的差异，降低选择腐蚀倾向，同时随着N含量的提高，Ni含量可以适当降低；但是N含量过高，会使双相钢的耐应力腐蚀性能降低，而且N还会与钢中的Al、Ti结合形成有害的夹杂物AlN、TiN，降低双相钢的疲劳寿命。
B：加入少量的B，可以获得较好的热加工性能。同时B对提高钢的热强性有着良好的作用，延缓第二相的析出过程，改善其形状及分布，使时效脆性倾向降低，当B与Re同时使用时，抗氧化性可大为提高。
Ba：Ba在钢中的溶解度极低，加入少量能改变钢中夹杂物的形态，减少钢中夹杂物的含量，脱氧，净化钢液。
稀土Ce和La：微量元素Ce和La通过脱氧除气、脱硫、改变夹杂物类型和固溶微合金化等作用改善钢的铸态组织，不仅能够提高双相不锈钢的力学性能，而且提高双相不锈钢的耐腐蚀性能。
（2）感应炉炼钢是通过感应加热熔化合金元素，合金元素的氧化烧损率低远远低于电弧炉，在熔炼过程中控制感应炉的功率和钢液的温度，能够较好的保证合金元素的收得率，使贵重合金元素烧损低，收得率98%以上，钼收得率99%以上，镍收得率100%，钨收得率100%。
（3）Ba具有很强的脱氧、脱硫和夹杂物变性能力，能够提高钢液的纯净度高，H含量可以控制在≤8ppm，O含量可以控制到≤250ppm，氧化夹杂少。
元素脱氧能力的强弱是决定钢中溶解氧含量的关键。脱氧能力越强，溶解氧含量越低。理想的脱氧元素，在炼钢温度下应该具备近似于钢的熔点、密度和高沸点、溶解度大等特点。元素脱氧能力由强至弱的顺序为：Ba＞Ca＞Be＞Ce＞La＞Mg＞Zr ＞Al＞Ti＞B＞C＞Si＞Mn，Ba是很强的脱氧元素，是以气体状态参与脱氧反应的，1600℃时，Ba在铁液中的溶解度为0.020%，同时Ba脱氧产物形成低熔点复合化合物易于除去。
保证合金炉料的干净、干燥、无油污以及在熔炼过程中及时造渣覆盖钢液表面等措施也能够降低H含量。
（4）双相不锈钢中奥氏体相或铁素体相可以控制到40-60%，抗拉强度Rm≥760MPa，屈服强度Rp0.2≥560MPa，延伸率A≥25%，常温冲击功AkV≥100J，硬度HBW≥250，在35℃、0.05mol/L盐酸+6%的FeCl3溶液中24h，点蚀速率＜0.050gm-2h-1，缝隙腐蚀速率＜为0.040gm-2h-1，双相不锈钢的强度和耐蚀性能得到最佳匹配。
具体实施方式
一种CD3MWN材质的超高级双相不锈钢冶炼工艺方法，包括内控成分设计、中频感应炉熔炼工艺以及B、Ba、Ce、La元素的控制方法。
1、内控成分设计
在双相不锈钢中，铁素体相和奥氏体相的比例严重影响着双相不锈钢的强度和耐蚀性能，为了提高双相不锈钢的耐蚀性，并实现强度性能和耐蚀性能的良好匹配，必须对铁素体相和奥氏体相的比例进行控制。当铁素体相和奥氏体相各占一半时，双相不锈钢的强度和耐蚀性能达到最佳。
影响双相不锈钢相比例的重要影响因素有两个，一个是双相不锈钢的成分，一个是双相不锈钢的固溶温度，其中双相不锈钢的成分对相比例有着决定性的影响，固溶温度对相比例起着辅助调整作用。
所以在双相不锈钢熔炼时，必须对内控成分进行设计，保证铁素体含量控制在40-60%，设计的内控成分如表3所示。
表3为 CD3MWN材质的超高级双相不锈钢成分 wt（%）
注：PREN值：%Cr＋3.3(%Mo＋0.5%W)＋16%N≥45。
2、中频感应炉熔炼工艺
（1）所有合金炉料（纯铁、金属铬、氮化铬铁、电解镍、钼条、钨条、硼铁、硅钡合金、镧铈合金、结晶硅、电解锰以及回炉料）要求表面清洁、干燥、无锈蚀、无油污；造渣材料（活性石灰和萤石）要求表面干燥。合金炉料和造渣材料应经过高温烘烤，去除水分，避免加入钢液中产生气体。
（2）熔炼时选用中频感应电炉，炉衬为中性材料。
（3）炉底加入占钢液质量1%-1.5%的干燥活性石灰，然后加入硅铁、回炉料、纯铁、金属铬等铁合金。
（4）通电开始后10分钟内供给40%-60%功率，炉体预热后，逐渐将功率增至最大值。
（5）熔炼过程中，随着坩埚下部炉料熔化，要及时捣料，防止“搭桥”，并依次添加纯铁、回炉料、钨条、电解镍、钼条、金属铬、氮化铬铁等。
（6）炉料熔清后，取样光谱成分分析，并将功率降至40％－60％，扒渣，另造新渣。
（7）熔炼过程中可用活性石灰和萤石(质量比为：活性石灰∶萤石＝（2-3)∶1调整炉渣，使炉渣具有良好的流动性。
（8）根据炉前光谱成分分析结果，按内控成分要求，计算并调整钢液成分，将补充的合金炉料（根据需要选用步骤（3）和步骤（5）加入的合金材料）加入炉内，并加入电解锰、结晶硅，在炉内进行预脱氧，然后提高功率，升温，待补加炉料化清后取样进行光谱分析，同时也要对H、O含量进行分析，并根据光谱分析结果对钢液成分再次进行调整。
（9）加大功率，提高钢液温度，当钢液温度达到1580℃±10℃，加入硅钡合金0.5-1.5Kg/t钢，搅拌钢液，进行终脱氧，并要求在2分钟内出钢至钢包，出钢时注意将功率降低至40-60%。
（10）钢包需提前烘烤至800℃以上，烘烤时间不小于2小时。在钢包底部放入硅钡合金0.3-1.5Kg/t钢、镧铈合金0.3-1.5Kg/t钢、硼铁0.3-1.5Kg/t钢，在出钢时将这些合金冲熔。钢包钢液表面加入覆盖剂保温，钢水在钢包内静置3-5分钟，并进行扒渣和测温，当钢液温度满足1520℃-1560℃时进行铸件浇注。
3、B、Ba和Ce+La元素的控制
为了精准控制B、Ba、Ce、La元素的含量，除了按照工艺要求的添加方式足量添加外还必须对合金的成分和形状尺寸进行控制。
（1）La+Ce是通过加入镧铈合金的方式进入钢液中，要求镧铈合金中La+Ce含量≥99%，镧铈合金块度25-35mm。
（2）B是通过加入硼铁的方式进入钢液中，要求硼铁中B含量20%-25%，硼铁合金块度15-25mm。
（3）Ba是通过加入硅钡合金的方式进入钢液中，由于Ba在钢液中的溶解度较小，为增大Ba在钢液中的溶解量，在实际应用中将Ba与其它元素（主要有Si、Ca、Al、Mg和Re等）制成合金加入钢液，通过Ba与一溶解度较大的元素之间的强键结合，增大其溶解度。要求硅钡合金中Ba含量22%-28%，Si含量40%-50%，硅钡合金块度10-30mm。
实施例1
洛阳双瑞特种装备有限公司铸造材质为ASTM A890/A890M CD3MWN的双相不锈钢泵体铸件时采用本发明，实施过程如下：
（1）准备ASTM A890/A890M CD3MWN双相不锈钢熔炼所需的合金炉料纯铁、金属铬、氮化铬铁、电解镍、钼条、钨条、结晶硅、电解锰、CD3MWN材质回炉料、镧铈合金（合金块度26-32mm，La+Ce含量99.1%）、硼铁（合金块度16-23mm，B含量22%）和硅钡合金（合金块度12-28mm，Ba含量26.1%，Si含量45.8%。）等以及造渣材料袋装活性石灰和萤石等。
（2）采用中频感应电炉熔炼，炉衬为中性材料。
（3）炉底加入占钢液质量1.2%的活性石灰，然后加入硅铁、小块回炉料、纯铁、金属铬、钨条、电解镍。
（4）通电开始后10分钟内供给50%功率，炉体预热后逐渐将功率增至最大值。
（5）在熔炼过程中手工捣料，防止“搭桥”，并根据熔炼情况依次添加纯铁、CD3MWN材质回炉料、钨条、电解镍、钼条、金属铬、氮化铬铁等合金。
（6）炉料熔清后，将功率降至50％，扒渣，另造新渣，同时取样光谱成分分析，分析结果如下：C：0.03%，Si：0.008%，Mn：2.23%，S：0.009%，P：0.015%，Cr：25.64%，Ni：7.31%，Mo：1.59%，N：0.257%，Cu：0.01%，W：2.92%。
（7）根据炉渣粘度情况，将活性石灰和萤石按照2.5∶1混合加入炉中，调整炉渣的粘度，使炉渣具有良好的流动性。
（8）根据炉前光谱成分分析结果，按内控成分要求，计算并调整钢液成分，将补充的合金炉料加入炉内，并加入电解锰、结晶硅，在炉内进行预脱氧，然后提高功率，升温，待补加炉料化清后取样进行光谱分析，同时也要对H、O含量进行分析，并根据光谱分析结果对钢液成分再次进行调整。钢液成分分析结果如下：C：0.028%，Si：0.675%，Mn：2.36%，S：0.007%，P：0.016%，Cr：26.75%，
Ni：6.50%，Mo：2.51%，N：0.358%，Cu：0.017%，W：3.68%，O：260ppm，
H：8.5ppm。
（9）加大功率，检测钢液温度，钢液温度达到1590℃时，加入硅钡合金0.8Kg/t钢进行终脱氧，然后降低功率至50%，开始出钢，在2分钟内完成出钢。
（10）钢包温度835℃，钢包底部放入硅钡合金0.5Kg/t钢、镧铈合金1Kg/t钢、硼铁1Kg/t钢。出钢后钢液表面加覆盖剂，镇静5分钟，测温，钢液温度1558℃，开包浇注。
实施后效果良好，主要表面如下：
（1）浇注铸件后，从铸件连体试块上取样进行成分分析，分析结果如下：
C：0.028%，Si：0.717%，Mn：2.24%，S：0.008%，P：0.017%，Cr：26.72%，
Ni：6.47%，Mo：2.50%，N：0.357%，Cu：0.016%，W：3.65%，B：0.0068%，
Ba：0.0006%，Ce+La：0.0076%，PREN值46.7，符合内控成分要求，并且H含量为7ppm，O含量为185ppm。
（2）铸件连体试块随铸件一起热处理后，其抗拉强度Rm为831MPa，屈服强度Rp0.2为615MPa，延伸率A为33.0%，常温冲击功AkV为127J，硬度HBW为277，强韧性优良。
（3）经过金相组织检测，铁素体含量为52.36%，达到控制要求。
（4）在35℃、0.05mol/L盐酸+6%的FeCl3溶液中进行24h点蚀试验和缝隙腐蚀试验，点蚀速率为0.014gm-2h-1，缝隙腐蚀速率为0.006gm-2h-1，而同条件下的 ZG03Cr22Ni5Mo3N双相不锈钢的点蚀速率为0.074gm-2h-1，缝隙腐蚀速率为0.309gm-2h-1，结果显示CD3MWN双相不锈钢的耐蚀性优于ZG03Cr22Ni5Mo3N双相不锈钢。
（5）铬收得率98.5%，钼收得率99.5%，镍收得率100%，钨收得率100%。
（6）铸件经过表面加工及渗透检查GB/T9443-2007，满足Ⅱ级要求。
实施例2
洛阳双瑞特种装备有限公司铸造材质为ASTM A890/A890M CD3MWN的双相不锈钢叶轮铸件时采用本发明，实施过程如下：
（1）准备ASTM A890/A890M CD3MWN双相不锈钢熔炼所需的合金炉料纯铁、金属铬、氮化铬铁、电解镍、钼条、钨条、结晶硅、电解锰、CD3MWN材质回炉料、镧铈合金（合金块度26-32mm，La+Ce含量99.1%）、硼铁（合金块度16-23mm，B含量22%）和硅钡合金（合金块度12-28mm，Ba含量26.1%，Si含量45.8%。）等以及造渣材料袋装活性石灰和萤石等。
（2）采用中频感应电炉熔炼，炉衬为中性材料。
（3）炉底加入占钢液质量1.1%的活性石灰，然后加入硅铁、小块回炉料、纯铁、金属铬、钨条、电解镍。
（4）通电开始后10分钟内供给55%功率，炉体预热后逐渐将功率增至最大值。
（5）在熔炼过程中手工捣料，防止“搭桥”，并根据熔炼情况依次添加纯铁、CD3MWN材质回炉料、钨条、电解镍、钼条、金属铬、氮化铬铁等合金。
（6）炉料熔清后，将功率降至40％，扒渣，另造新渣，同时取样光谱成分分析，分析结果如下：C：0.026%，Si：0.045%，Mn：1.3%，S：0.013%，P：0.018%，Cr：26.31%，Ni：6.38%，Mo：1.85%，N：0.28%，Cu：0.21%，W：3.25%。
（7）根据炉渣粘度情况，将活性石灰和萤石按照2∶1混合加入炉中，调整炉渣的粘度，使炉渣具有良好的流动性。
（8）根据炉前光谱成分分析结果，按内控成分要求，计算并调整钢液成分，将补充的合金炉料加入炉内，并加入电解锰、结晶硅，在炉内进行预脱氧，然后提高功率，升温，待补加炉料化清后取样进行光谱分析，同时也要对H、O含量进行分析，并根据光谱分析结果对钢液成分再次进行调整。钢液成分分析结果如下：C：0.028%，Si：0.55%，Mn：1.48%，S：0.014%，P：0.019%，Cr：26.78%，Ni：6.25%，Mo：2.51%，N：0.375%，Cu：0.18%，W：3.28%，O：280ppm，H：9.1ppm。
（9）加大功率，检测钢液温度，钢液温度达到1580℃时，加入硅钡合金1.0Kg/t钢进行终脱氧，然后降低功率至55%，开始出钢，在2分钟内完成出钢。
（10）钢包温度853℃，钢包底部放入硅钡合金1Kg/t钢、镧铈合金1.2Kg/t钢、硼铁1.2Kg/t钢。出钢后钢液表面加覆盖剂，镇静5分钟，测温，钢液温度1550℃，开包浇注。
实施后效果良好，主要表面如下：
（1）浇注铸件后，从铸件连体试块上取样进行成分分析，分析结果如下：
C：0.028%，Si：0.65%，Mn：1.45%，S：0.015%，P：0.019%，Cr：26.75%，
Ni：6.25%，Mo：2.50%，N：0.378%，Cu：0.175%，W：3.26%，B：0.0085%，
Ba：0.0008%，Ce+La：0.0093%，PREN值46.4，符合内控成分要求，并且H含量为7.5ppm，O含量为220ppm。
（2）铸件连体试块随铸件一起热处理后，其抗拉强度Rm为805MPa，屈服强度Rp0.2为580MPa，延伸率A为32.5%，常温冲击功AkV为118J，硬度HBW为265，强韧性优良。
（3）经过金相组织检测，铁素体含量为53.56%，达到控制要求。
（4）在35℃、0.05mol/L盐酸+6%的FeCl3溶液中进行24h点蚀试验和缝隙腐蚀试验，点蚀速率为0.021gm-2h-1，缝隙腐蚀速率为0.0085gm-2h-1。
（5）铬收得率98.5%，钼收得率99.5%，镍收得率100%，钨收得率100%。
（6）铸件经过表面加工及渗透检查GB/T9443-2007，满足Ⅱ级要求。
以上仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制或限定本发明。对于本领域的研究或技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明所声明的保护范围之内。
实施例3
洛阳双瑞特种装备有限公司铸造材质为ASTM A890/A890M CD3MWN的双相不锈钢叶轮铸件时采用本发明，实施过程如下：
（1）准备ASTM A890/A890M CD3MWN双相不锈钢熔炼所需的合金炉料纯铁、金属铬、氮化铬铁、电解镍、钼条、钨条、结晶硅、电解锰、CD3MWN材质回炉料、镧铈合金（合金块度20-34mm，La+Ce含量99.2%）、硼铁（合金块度18-24mm，B含量23.5%）和硅钡合金（合金块度15-25mm，Ba含量25.8%，Si含量47%。）等以及造渣材料袋装活性石灰和萤石等。
（2）采用中频感应电炉熔炼，炉衬为中性材料。
（3）炉底加入占钢液质量1.5%的活性石灰，然后加入硅铁、小块回炉料、纯铁、金属铬、钨条、电解镍。
（4）通电开始后10分钟内供给60%功率，炉体预热后逐渐将功率增至最大值。
（5）在熔炼过程中手工捣料，防止“搭桥”，并根据熔炼情况依次添加纯铁、CD3MWN材质回炉料、钨条、电解镍、钼条、金属铬、氮化铬铁等合金。
（6）炉料熔清后，将功率降至60％，扒渣，另造新渣，同时取样光谱成分分析，分析结果如下：C：0.027%，Si：0.068%，Mn：1.7%，S：0.014%，P：0.016%，Cr：26.86%，Ni：6.56%，Mo：2.16%，N：0.312%，Cu：0.21%，W：3.42%。
（7）根据炉渣粘度情况，将活性石灰和萤石按照3∶1混合加入炉中，调整炉渣的粘度，使炉渣具有良好的流动性。
（8）根据炉前光谱成分分析结果，按内控成分要求，计算并调整钢液成分，将补充的合金炉料加入炉内，并加入电解锰、结晶硅，在炉内进行预脱氧，然后提高功率，升温，待补加炉料化清后取样进行光谱分析，同时也要对H、O含量进行分析，并根据光谱分析结果对钢液成分再次进行调整。钢液成分分析结果如下：C：0.029%，Si：0.72%，Mn：2.10%，S：0.015%，P：0.018%，Cr：26.85%，Ni：6.48%，Mo：2.66%，N：0.365%，Cu：0.17%，W：3.57%，O：230ppm，H：8.7ppm。
（9）加大功率，检测钢液温度，钢液温度达到1570℃时，加入硅钡合金1.3Kg/t钢进行终脱氧，然后降低功率至58%，开始出钢，在2分钟内完成出钢。
（10）钢包温度860℃，钢包底部放入硅钡合金1.2Kg/t钢、镧铈合金1.5Kg/t钢、硼铁1.5Kg/t钢。出钢后钢液表面加覆盖剂，镇静5分钟，测温，钢液温度1540℃，开包浇注。
实施后效果良好，主要表面如下：
（1）浇注铸件后，从铸件连体试块上取样进行成分分析，分析结果如下：
C：0.028%，Si：0.79%，Mn：2.08%，S：0.015%，P：0.02%，Cr：26.82%，
Ni：6.47%，Mo：2.65%，N：0.367%，Cu：0.172%，W：3.51%，B：0.0096%，
Ba：0.0009%，Ce+La：0.0098%，PREN值47.2，符合内控成分要求，并且H含量为6.9ppm，O含量为180ppm。
（2）铸件连体试块随铸件一起热处理后，其抗拉强度Rm为825MPa，屈服强度Rp0.2为605MPa，延伸率A为33.5%，常温冲击功AkV为122J，硬度HBW为270，强韧性优良。
（3）经过金相组织检测，铁素体含量为54.52%，达到控制要求。
（4）在35℃、0.05mol/L盐酸+6%的FeCl3溶液中进行24h点蚀试验和缝隙腐蚀试验，点蚀速率为0.018gm-2h-1，缝隙腐蚀速率为0.0073gm-2h-1。
（5）铬收得率98.5%，钼收得率99.5%，镍收得率100%，钨收得率100%。
（6）铸件经过表面加工及渗透检查GB/T9443-2007，满足Ⅱ级要求。
以上仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制或限定本发明。对于本领域的研究或技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明所声明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种CD3MWN超高级双相不锈钢冶炼工艺方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤1、对双相不锈钢熔炼时的内控成分进行设计；其中C≤0.030 wt%、Si≤0.90 wt%、Mn为1.20－2.50 wt%、P≤0.020 wt%、S≤0.015 wt%、Cr为26.2－27.5 wt%、Ni为6.2-7.6wt%、Mo为2.2-3.4 wt%、Cu≤0.80 wt%、W≤0.80 wt%、N为0.32-0.38 wt%、B为0.0010-0.0100 wt%、Ba为0.0002-0.0100 wt%、Ce+La为0.005-0.030 wt%；%Cr＋3.3(%Mo＋0.5%W)＋16%N≥45；
步骤2、中频感应炉熔炼工艺
步骤2.1、准备所有合金炉料和造渣材料并进行处理；并选用炉衬为中性材料的中频感应电炉；
步骤2.2、在中频感应电炉的炉底加入占钢液质量1%-1.5%的干燥活性石灰，然后加入硅铁、回炉料、纯铁、金属铬后，通电开始后10分钟内中频感应电炉供给40%-60%功率，中频感应电炉炉体预热后，逐渐将功率增至最大值；
步骤2.3、熔炼过程中，随着坩埚下部炉料熔化及时捣料，并依次添加纯铁、回炉料、钨条、电解镍、钼条、金属铬、氮化铬铁；炉料熔清后，取样光谱成分分析，并将功率降至40％－60％，扒渣，另造新渣；熔炼过程中用活性石灰和萤石调整炉渣的粘度；
步骤2.4、根据步骤2.3得到的光谱成分分析结果，按内控成分要求，计算并调整钢液成分，将补充的合金炉料加入炉内，并加入电解锰、结晶硅，在炉内进行预脱氧，然后提高功率并升温，直至补加炉料化清后再次取样进行光谱分析，同时也要对H、O含量进行分析，并根据光谱分析结果对钢液成分再次进行调整，直至达到内控设计成分；
步骤2.5、达到内控设计成分后加大中频感应电炉功率，提高钢液温度，当钢液温度达到1580℃±10℃，加入硅钡合金0.5-1.5Kg/t钢，搅拌钢液，进行终脱氧后出钢，出钢时将中频感应电炉功率降至40-60%并要求在2分钟内出钢至钢包；
步骤2.6、钢包需提前烘烤至800℃以上，烘烤时间不小于2小时，在钢包底部放入硅钡合金0.3-1.5Kg/t钢、镧铈合金0.3-1.5Kg/t钢、硼铁0.3-1.5Kg/t钢，其中，镧铈合金中La+Ce含量≥99%，镧铈合金块度25-35mm，B含量20%-25%，硼铁合金块度15-25mm，硅钡合金中Ba含量22%-28%，Si含量40%-50%，硅钡合金块度10-30mm，在出钢时将这些合金冲熔，钢包钢液表面加入覆盖剂保温，钢水在钢包内静置3-5分钟，并进行扒渣和测温，当钢液温度满足1520℃-1560℃时进行铸件浇注，得到奥氏体相或铁素体相控制到40-60%的CD3MWN超高级双相不锈钢。
2.如权利要求1所述的一种CD3MWN超高级双相不锈钢冶炼工艺方法，其特征在于：步骤2.1需准备的合金炉料主要包括硅铁、纯铁、金属铬、氮化铬铁、电解镍、钼条、钨条、硼铁、硅钡合金、镧铈合金、电解锰、回炉料和结晶硅，造渣材料为活性石灰和萤石，合金材料要求表面清洁、干燥、无锈蚀、无油污；造渣材料要求表面干燥；合金炉料和造渣材料应经过高温烘烤，去除水分。
3.如权利要求1所述的一种CD3MWN超高级双相不锈钢冶炼工艺方法，其特征在于：熔炼过程中调整炉渣的粘度的活性石灰和萤石的质量比为(2-3)∶1。
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