CN109182775B - 马氏体沉淀硬化不锈钢电渣重熔工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种马氏体沉淀硬化不锈钢电渣重熔工艺,为了达到较好的易切削性，钢中需要控制合适的S含量，对于电渣控制难度极大,首先需要控制电极坯的S含量在一定的范围，保证电渣后S的烧损达到目标要求,用于电渣的电极坯表面需要采用抛丸或打磨处理，使用前按要求进行烘烤预热，电渣渣系选用含SiO₂的酸性渣系，和萤石、铝氧进行合适配比，将渣料的熔点控制在比钢的熔点低100℃~200℃范围内,电渣重熔开始后冶炼电流快速控制稳定，电流波动范围控制在设定电流的±10%内,电渣重熔过程采用氩气保护，流量按锭型控制，吹气方式可采用下吹或平吹,电渣过程根据渣色进行加硅钙粉或铝粉进行脱氧,采取以上措施，电渣过程S的烧损率为38%~50%。

Description

马氏体沉淀硬化不锈钢电渣重熔工艺

技术领域

本发明属于含S钢电渣生产技术领域，特别涉及一种马氏体沉淀硬化不锈钢电渣重熔工艺。

背景技术

17-4PH是马氏体沉淀硬化不锈钢，钢种含有铜、铌等元素，具有高强度、硬度和抗腐蚀等特性。经过热处理后，产品的机械性能更加完善，可以达到1100-1300mpa的耐压强度。衰减性能好，热腐蚀疲劳及抗水滴性能强，被广泛应用于航天，机械部件等方面。为了提高钢的切削性，在钢种适当加入一定的S，电渣发展的初期主要作用是去S，电渣过程S含量的去除量较大，因此很难控制钢种S的烧损。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种有利于提高马氏体沉淀硬化不锈钢钢种的切削性的马氏体沉淀硬化不锈钢电渣重熔工艺。

为达上述目的，本发明采用如下技术方案：一种马氏体沉淀硬化不锈钢电渣重熔工艺，其特征在于：重熔工艺步骤如下：

步骤1)、在重熔前，控制电渣渣料在≥800℃温度下烘烤4小时以上，去除电渣渣料中的水分，以控制钢中氢含量，避免因钢中氢含量高造成锻后白点报废；

步骤2)、为了控制电渣重熔过程中S含量的烧损，在步骤1)得到的烘烤干燥后的电渣中按照重量百分比加入8％～12％的SiO₂；此马氏体沉淀硬化不锈钢的熔点为1400℃～1440℃，需要控制电渣渣系熔点比合金熔点低100～200℃，因此还需要向步骤1)烘烤干燥后的电渣中按照重量百分比加入60～70％的CaF₂和20～30％的Al₂O₃，使电渣渣料熔点控制在1400℃～1340℃，达到要求的熔点；

步骤3)、需要对用于电渣的电极坯的S含量进行控制，根据电渣S的烧损率，用于电渣的电极坯中S含量控制在0.38％～0.50％；

步骤4)、采用氩气保护进行电渣重熔，通过氩气保护降低炉内含湿量，减少冶炼中氢、氧、氮的增加，同时降低炉内的氧含量，抑制电渣过程的S含量的烧损，电渣锭型3吨～8吨范围内，氩气流量控制在20m³/h～50m³/h；

步骤5)、电极坯表面的浮锈必须采用抛丸机抛丸处理或用砂轮机打磨处理，减少钢中的夹杂物，同时有利于降低钢中氢含量；

步骤6)、自耗坯焊接完假电极后入加热炉保温，升温≤150℃，在450℃保温≥4h，焊接部位用石棉布包好，随用随取；

步骤7)、电极坯开始冶炼后，10分钟内电制度应稳定，电流波动≤设定电流的±1000A，熔化率控制在371kg/h～477kg/h，目的是保证S含量烧损的均匀性，同时避免产生波纹状偏析；

步骤8)、在电渣重熔过程中每1小时～2小时沾渣观察渣色，若渣色不白，在重熔时持续加入脱氧剂脱氧；若渣色为白色，重熔过程中可加硅钙粉或铝粉脱氧，硅钙粉按吨钢1-2kg加入，铝粉按吨钢0.1～0.2kg加入。

在步骤4)中，电渣重熔过程采用氩气保护，氩气圈下吹或者斜吹，电渣重熔过程控制炉内氧浓度≤2.8％。

本发明具有如下积极效果：

为了降低电渣过程中S含量的烧损，在渣中加入8％～12％的SiO₂。此钢的熔点为1400℃～1440℃，因此要控制电渣渣系熔点比合金熔点低100～200℃，调整渣中CaF₂：60～70％、Al₂O₃：20～30％，可以使电渣渣料达到合适的熔点。渣料在重熔前充分干燥(一般采用烘烤干燥)，可降低渣中水分，以控制钢中氢含量。在电渣重熔过程中可采用氩气保护重熔，不仅可以大大降低炉内含湿量，减少冶炼中氢、氧、氮的增加，同时可以抑制电渣过程的去S量。

电渣去硫或保持硫取决于化学和电解两大反应：

(1)硫从金属向渣中转移，即渣-金属反应：

(2)硫倍炉气中的氧氧化，即气体-渣反应：

此处，[]、()、{}分别为金属相、渣相、气相。

从以上化学反应的公式来看，电渣重熔时，气氛的氧分压决定着硫的反应。无保护气氛下熔炼，采用高碱度渣，去S效果特别显著。采用氩气保护，在低氧分压下，能够抑制硫的去除，减少炉气、渣中的氧，进而抑制电渣过程的去S量，保证S的烧损量在控制范围内。

电渣重熔过程中，控制熔化率(Kg/h)＝(0.7－0.9)×结晶器直径(mm)，可保证电渣锭表面光滑，避免因酸性渣造成电渣锭表面形成众多麻坑，出现铜渣不分现象。在电渣重熔过程中可沾渣观察渣色，若渣色不白，可在重熔时持续加入脱氧剂脱氧；若渣色为白色，重熔过程中可不加脱氧剂。

本发明S含量的首先根据电渣S的烧损率，控制电极坯中合适的S含量，保证电渣后S的烧损量在技术要求范围内。电渣过程通过选择合理的渣系、熔化率、供电制度，过程采用氩气保护最终实现电渣过程S含量的烧损率为45％，锻后取样S含量达到技术要求范围。

本发明为了达到较好的易切削性，钢中需要控制合适的S含量，对于电渣控制难度极大,首先需要控制电极坯的S含量在一定的范围，保证电渣后S的烧损达到目标要求,用于电渣的电极坯表面需要采用抛丸或打磨处理，使用前按要求进行烘烤预热，电渣渣系选用含SiO₂的酸性渣系，和萤石、铝氧进行合适配比，将渣料的熔点控制在比钢的熔点低100℃～200℃范围内,电渣重熔开始后冶炼电流快速控制稳定，电流波动范围控制在设定电流的±10％内,电渣重熔过程采用氩气保护，流量按锭型控制，吹气方式可采用下吹或平吹,电渣过程根据渣色进行加硅钙粉或铝粉进行脱氧,采取以上措施，电渣过程S的烧损率为38％～50％。

具体实施方式

实施例1：本发明要求S:0.015％-0.030％，按照电渣S的烧损率计算，控制电极坯S:0.030％～0.045％。此钢熔点1400℃～1440℃，电渣重熔选用酸性三元渣，渣系配比CaF₂：60～70％、Al₂O₃：20～30％、SiO₂：8％～12％，电渣渣料熔点控制在1300℃～1340℃。电渣重熔前，渣料在800℃温度下烘烤4小时去除去水分。结晶器选用Q510mm/Q560mm结晶器。电极坯及锻件表面的浮锈采用抛丸机抛丸处理。自耗坯焊接完假电极后入加热炉保温，升温≤150℃，在450℃保温≥4h，焊接部位用石棉布包好，随用随取。电极坯开始冶炼后，10分钟内电制度应稳定，电流波动≤设定电流的±1000A。熔化率控制在371kg/h～477kg/h。过程采用氩气保护，流量控制在20m³/h～50m³/h。氩气圈下吹，电渣重熔过程测炉内氧浓度为2.8％，母材A170069，S:0.040％，锻后取样分析，成分详见表1

表1：电渣后的成分

从取样分析结果来看，电渣后的S含量全部符合技术协议要求，电渣S的平均烧损量为0.018％，烧损率为38％～50％，平均烧损率为44％。

Claims (1)

1.一种马氏体沉淀硬化不锈钢电渣重熔工艺，其特征在于：重熔工艺步骤如下：

步骤1）、在重熔前，控制电渣渣料在≥800℃温度下烘烤4小时以上，去除电渣渣料中的水分，以控制钢中氢含量；

步骤2）、为了降低电渣重熔过程中 S含量的烧损，在步骤1）得到的烘烤干燥后的电渣中按照重量百分比加入8% ~ 12％的SiO ₂ ；此马氏体沉淀硬化不锈钢的熔点为1400℃ ~1440℃，需要控制电渣渣系熔点比合金熔点低100 ~ 200℃，因此还需要向步骤1）烘烤干燥后的电渣中按照重量百分比加入60 ~ 70％的CaF ₂ 和20 ~ 30％的Al ₂ O ₃ ，使电渣渣料熔点控制在1300℃~ 1340℃，达到要求的熔点；

步骤3）、需要对用于电渣的电极坯的S含量进行控制，用于电渣的电极坯中S含量的烧损率按照重量百分比控制在 0.38%～0.50%；

步骤4）、采用氩气保护进行电渣重熔，通过氩气保护降低炉内含湿量，减少冶炼中氢、氧、氮的增加，同时抑制电渣过程的S含量的烧损，电渣锭型3吨 ~ 8吨范围内，氩气流量控制在20m³/h ~ 50m³/h；电渣重熔过程采用氩气保护，氩气圈下吹或斜吹，电渣重熔过程控制炉内氧浓度≤2.8%；

步骤5）、电极坯及锻件表面的浮锈必须采用抛丸机抛丸或用砂轮机打磨处理；

步骤6）、自耗坯焊接完假电极后入加热炉保温，升温≤150℃/h，在450℃保温≥4h，焊接部位用石棉布包好，随用随取；

步骤7）、电极坯开始冶炼后，10分钟内电制度应稳定，电流波动≤设定电流的±1000A，熔化率控制在371kg/h ~ 477kg/h；电渣重熔过程中，控制熔化率(Kg/h)＝(0.7－0.9)×结晶器直径(mm)，结晶器选用Q510mm/Q560mm结晶器；

步骤8）、在电渣重熔过程中每1小时 ~ 2小时沾渣观察渣色，若渣色不白，在重熔时持续加入脱氧剂脱氧；若渣色为白色，重熔过程中加硅钙粉或铝粉脱氧，硅钙粉按吨钢1 ~2kg加入，铝粉按吨钢0.1 ~ 0.2kg加入。