CN110093582A

CN110093582A - 一种在负压条件下气相渗氮冶炼cost-fb2钢的方法

Info

Publication number: CN110093582A
Application number: CN201910398697.5A
Authority: CN
Inventors: 姜周华; 彭雷朕; 耿鑫; 刘福斌; 李花兵; 李晓凯; 侯昱; 李星; 李博洋
Original assignee: Northeastern University China
Current assignee: Northeastern University China
Priority date: 2019-05-14
Filing date: 2019-05-14
Publication date: 2019-08-06
Anticipated expiration: 2039-05-14
Also published as: CN110093582B

Abstract

本发明涉及一种在负压条件下气相渗氮冶炼COST‑FB2钢的方法，先在高真空度条件下进行碳深脱氧，待钢液表面稳定气泡不再涌出时，脱氧完成。然后加入促进氮溶解的合金元素并完全熔化后，开始气相渗氮。气相渗氮时用热力学计算软件Factsage计算气相渗氮时的渗氮压力，精确控制钢液温度，由钢液的表面积、钢液体积和氮平衡含量推算确定渗氮时间。在气相渗氮快要结束时，加入合金元素硼和易挥发的锰，再利用充氩加压至高压力、保持氮分压不变的条件下进行加压浇铸，在凝固过程中保持带压状态，完全凝固后破真空，制得N含量在0.015～0.03％，O含量≤0.0035％，成分均匀、组织致密的COST‑FB2钢铸锭。

Description

一种在负压条件下气相渗氮冶炼COST-FB2钢的方法

技术领域

本发明涉及金属冶炼领域，具体涉及一种在负压条件下气相渗氮冶炼COST-FB2钢的方法。

背景技术

COST-FB2钢是欧洲COST(CO-operation in Science and Technology) 项目组开发的一种可用于625℃/32MPa超超临界条件下的汽轮机转子用钢。该钢种主要通过析出强化、固溶强化和晶界强化等方式提高其高温强度，其中在钢中添加0.01％左右的B显著提高了其高温蠕变性能，延长其高温服役寿命，显著提高了火力发电机组的发电效率，能够使目前我国平均发电效率由45％提高至49.7％，二氧化碳等温室气体的排放减少 10％左右。而中国作为煤电大国，火力发电量占比长期维持在70％左右，而在可预见的未来这种煤电是主要发电方式的现状仍将维持。因此，大力发展超超临界火力发电机组是目前我国淘汰落后发电机组，实现节能减排目标和减少温室气体排放等的重要途径。

COST-FB2钢，所含各成分的目标含量为：C:0.12％～0.15％， Mn:0.32％～0.42％，Cr:9.0％～9.6％，Mo:1.4％～1.6％，Co:1.15％～1.45％， Ni:0.10％～0.25％，V:0.18％～0.22％，Nb:0.04％～0.07％，Si:0～0.1％， Al:0～0.01％(Al含量越低越好)，B:0.008％～0.011％，N:0.015％～0.03％， O:0～0.0035％(O含量越低越好)，余量为Fe。

COST-FB2钢主要析出强化相是MX相和M₂₃C₆相。N作为MX相的主要组成元素，要求其目标含量到0.015％～0.03％。B作为一种主要的高温蠕变强化元素，要求其含量到0.008％～0.011％。两种元素含量的控制范围非常窄且含量低，强化效果明显，但B易和N形成BN夹杂，使主要强化元素B和N减少且大尺寸BN颗粒影响转子的综合力学性能和探伤性能。因此，在冶炼生产COST-FB2钢时，N含量需严格控制。但由于可控制的范围非常窄且含量低，即使超微量的偏差都会带来完全不同的后果，因而在实际冶炼工艺中精确控制的难度很大。

目前，在进行N的合金化时，通常有氮化合金渗氮和气相渗氮两种方式。其中采用氮化合金渗氮时不仅会引入其它非必需元素和杂质而且还会使生产成本提高等，而采用氮气气相渗氮，则能够避免上述缺点，因此在冶炼COST-FB2时宜采用气相渗氮工艺。

在采用气相渗氮时，渗氮压力、渗氮时间以及渗氮时钢液表面活化元素含量和主要合金元素含量等均会影响钢液的渗氮量。

COST-FB2钢作为火力发电机组的核心部件，其冶金质量决定其综合性能，要求其具有较高的洁净度和组织均匀性和致密性。因此，在冶炼过程中需严格控制铸锭中O、S含量，而O、S作为钢液表面的活化元素，会抑制气相向钢液渗氮。在气相渗氮前，需将钢液中的O、S等降低至较低值。由于COST-FB2钢大气条件下的氮容量较高，在1550℃可达0.08％，因此宜在负压条件下进行气相渗氮。但目前，还没有一种行之有效的气相渗氮冶炼工艺方法，能够精确控制COST-FB2负压条件下冶炼时的氮含量。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种在负压条件下气相渗氮冶炼COST-FB2钢的方法，可以精确有效控制COST-FB2钢在负压条件下的N和O含量，使铸锭中的N和O含量准确控制在目标范围内。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种在负压条件下气相渗氮冶炼COST-FB2钢的方法，所述方法包括如下步骤：

S1配料：称量低氧低硫纯铁、金属铬、金属钼、金属钴、电解锰、工业硅、金属钒、石墨碳、金属镍、金属铌和硼铁，使前述各原料重量按照COST-FB2钢所含铁、铬、钼、钴、锰、硅、钒、镍、铌、硼的目标含量配料，其中石墨碳的成分按照COST-FB2钢所含碳的目标含量上调1％～5％配料；

S2:熔炼及碳脱氧：将低氧低硫纯铁、金属铬、金属钼、金属钴、金属镍和一部分石墨碳随炉加热升温熔清后得到钢液；保持钢液温度为 1550～1600℃，向所述钢液中加入另一部分石墨碳进行脱氧，抽真空保持真空度3-6Pa进行碳脱氧，直至钢液面平静，脱氧完成；

S3:合金化及气相渗氮：脱氧完成后先向钢液中加入硅熔化后，再加入促进N溶解的合金元素铌和钒，待钒和铌熔化后开始气相渗氮，气相渗氮的条件为：渗氮压力为1280～6000Pa、钢液温度保持在1550-1600℃，在低氧低硫条件下，气相渗氮是一级反应，渗氮时间按照下述公式计算：

其中：[N]_t为t时刻钢液中的氮含量；t为时间，s；F为钢液的表面积，mm²；V为钢液体积，mm³；[N]_eq为气相渗氮时的平衡氮含量；k_r为一定温度下界面处化学反应速率常数，mm/s；

在气相渗氮后期加入硼铁，在气相渗氮快要结束时，加入锰，待硼铁和锰合金化后，准备浇铸；

S4:带压浇铸：在正式浇铸开始前充入高纯氩气将气压提高到10kPa 以上、保持氮分压在1280-6000Pa条件下浇铸和带压凝固，钢液完全凝固后，破真空、取出铸锭。

作为本发明一个较佳实施例，步骤S2中，熔炼使用的炉体或坩埚材质为镁铝尖晶石。

作为本发明一个较佳实施例，步骤S2中，碳脱氧时真空度为4-5Pa。

作为本发明一个较佳实施例，步骤S2中，碳脱氧时钢液温度保持在 1550℃；步骤S3中，气相渗氮时钢液温度保持在1550℃。

作为本发明一个较佳实施例，步骤S3中，气相渗氮快要结束是指距离气相渗氮设定的时间终止前2～5min。

优选地，步骤S3中，加入硼铁的时间点是指气相渗氮时间已进行大半的某一时刻。

作为本发明一个较佳实施例，步骤S4中，充入高纯氩气升压的时间点是指距离气相渗氮设定的时间终止前0.5-3min，以将气压提高到10kPa 以上且保持氮分压不变；气相渗氮设定的时间终止后进行加压浇铸。

作为本发明一个较佳实施例，步骤S3中，渗氮压力的计算方式为使用热力学计算软件Factsage计算高温下COST-FB2钢的氮分压与平衡氮含量之间关系，从而确定目标氮含量下对应的氮分压，结合在气相渗氮前加入促进N溶解的合金元素铌、钒和硼，从而将钢铸锭氮含量控制在目标范围内。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：

本发明的方法主要构思和原理在于：采用低硫低氧冶金原料，在负压条件下将低氧低硫纯铁和部分冶金原料熔清后，先在高真空度条件下进行碳深脱氧，待钢液表面稳定气泡不再涌出时，脱氧完成；然后加入促进氮溶解的合金元素，在促进氮溶解的合金元素合金化后开始进行气相渗氮。本发明的气相渗氮的条件确定方式为：利用热力学计算软件Factsage计算气相渗氮时的渗氮压力，精确控制钢液温度(高于钢的全液相温度但不对渗氮产生不利影响的温度)，由钢液的表面积、钢液体积和氮平衡含量(氮平衡含量可由渗氮压力算出)计算确定渗氮时间。在气相渗氮进行大半时，加入合金元素硼和锰并熔化(锰易挥发，B需要非常精确控制，不能加入太早)，然后利用充氩加压至高压力、保持氮分压不变的条件下进行加压浇铸，在凝固过程中保持带压状态，完全凝固后排空，制得N含量在0.015～0.03％，O含量≤0.0035％，成分均匀、组织致密的COST-FB2钢铸锭。

具体地，分析本发明的各个步骤技术特征的技术效果如下：

其中，步骤S1中，采用低氧低硫纯铁作为冶金原料，减少因O对N 的溶解的不利影响、有利于得到氧含量低、夹杂物含量低COST-FB2钢铸锭；石墨碳的成分按照COST-FB2钢所含碳的目标含量上调1％～5％配料，是考虑到后面需要进行碳深脱氧，碳脱氧实际是与钢液中的O生成 Co从钢液表面逸出而消耗掉一部分。

其中，步骤S2中，在熔炼过程中先将低氧低硫纯铁、金属铬、金属钼、金属钴、金属镍随炉加热熔清，一方面是金属铬、金属钼、金属钴、金属镍比较稳定不易被氧化，另一方面是铬、钼等元素对气相渗氮有促进作用，而钴、镍对气相渗氮并无负面影响。

其中，步骤S2中，在碳脱氧时在负压下，有利于脱氧更高效更彻底。碳脱氧，主要是钢液中的C与钢液中的O生成CO并逸出的过程，根据钢液中元素在1550℃时对C、O的相互作用系数得到：当钢液中O含量为COST-FB2钢中目标含量上限值时，对应的碳脱氧反应平衡真空度为 6.16Pa，因此碳脱氧过程优选是在负压条件下进行，综合考虑熔炼炉或熔炼坩埚的材质在高真空度环境下发生分解产氧的问题、确定脱氧时的负压为3-6Pa。脱氧时，加入到钢液中的碳，主要与氧生成CO起脱氧作用。

其中，步骤S3中，脱氧完成后先加硅熔化后，再加入对N溶解度有促进效果的合金元素铌和钒，有助于气相渗氮时提高渗氮效率。而渗氮压力的计算，是根据热力学计算软件Factsage计算得到，为了控制钢液中N含量在0.015％～0.03％，渗氮压力为1280～6000Pa，精确控制钢液温度1550-1600℃(高于钢的全液相温度但不对渗氮产生不利影响的温度，温度过高不利于氮溶解)，由钢液的表面积、钢液体积和氮平衡含量和t 时刻钢液中氮含量的公式推算渗氮时间，实现精确渗氮。

其中，步骤S3中，在气相渗氮后期向钢液中加入硼铁，然后在气相渗氮即将结束时，加入合金料锰，能有效保证Mn有较高的得率，能保证原料Mn的97％可留在COST-FB2钢铸锭中。

其中，步骤S4中，在浇铸及凝固过程中，利用充氩加压至高压并保持氮分压不变，其作用是防止钢液凝固过程中N溶解度随温度降低而降低、铸锭内部产生气孔缺陷，故采取加压浇铸和带压凝固。实验结果表明，浇铸过程中保证气体总压力为10kPa以上，并保持氮分压为渗氮压力能够避免产生气孔缺陷，获得组织致密的COST-FB2钢铸锭。

附图说明

图1为Factsage计算的氮含量与渗氮压力之间的关系曲线。

图2为Fe-Cr合金中氮在氮分压为1bar下随温度和铬含量的变化关系曲线。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

本发明提供一种在负压条件下气相渗氮冶炼COST-FB2钢的方法，其具体步骤如下：

(1)配料：使用的原料有：低氧低硫工业纯铁、金属铬、金属钼、金属钴、电解锰、工业硅、金属钒、石墨碳、金属镍、金属铌和硼铁等。其中碳的成分按照COST-FB2钢中目标含量的上限上调1％～5％给定，上调的部分主要用于碳深脱氧。其余合金元素则按照COST-FB2钢中各对应成分的目标含量配料。

(2)将低氧低硫工业纯铁和金属铬、金属钼、金属钴、金属镍随炉加入到冶炼炉内，熔清得到钢液，其中石墨碳分成两部分，一部分随炉加入熔炼，另一部分则在脱氧时加入。

(3)脱氧精炼阶段：碳脱氧，主要是钢液中的C与钢液中的O生成 CO，CO逸出从而达到脱氧的目的，从式(1)-(4)和表1-表2可知，碳脱氧应在负压条件下进行。

[C]+[O]＝CO_(g) (1)

ΔG^θ＝-4100-10.16T (2)

表1：钢液中主要元素在1550℃条件下对C的相互作用系数

表2：钢中主要元素在1550℃对O的相互作用系数

通过计算可知：在1550℃和钢中[O]为0.0035时，碳脱氧反应平衡真空度为6.16Pa。若要达到COST-FB2钢中O含量为0～0.0035％的目标要求，则真空度应更高。

但过高的真空度和高温下，冶炼所用的冶炼炉或坩埚等材料会产生分解，分解后产生氧气，给钢液增加氧含量。为避免这种情况的发生，需控制真空度不能过低。

以镁铝尖晶石冶炼炉或坩埚例，其分解供氧的物理化学反应过程如 (5)-(7)所示：

MgO·Al₂O₃＝2[Al]+Mg_(g)+4[O] (5)

ΔG^θ＝860524.62-97.545T(J/mol) (6)

钢中主要合金元素对Al的相互作用系数主要为0.091，-0.1， 0.045，-6.6，代入进行计算，得到镁铝尖晶石开始分解的真空度为2.6Pa。

因此，为了保证碳脱氧的顺利进行同时避免在冶炼过程中供氧，精炼过程中应保持真空度为3～6Pa；优选为4～5Pa左右。当抽真空至真空度为5Pa左右时，向钢液中加入剩余的石墨碳进行脱氧，直至钢液表面平静，碳脱氧完成。

(4)投入其余合金进行合金化：当钢液脱氧完成后，加入硅熔化后，再加入金属钒、铌，这些合金元素易于氧化、并且钒和铌在钢液中的含量有促进氮溶解的效果，故优先在脱氧后而气相渗氮之前将钒、铌加入钢液中。待钒和铌完全熔清后，开始气相渗氮。气相渗氮时，需要严格和精确控制渗氮压力、钢液温度、渗氮时间等条件参数。

渗氮压力采用热力学计算软件Factsage进行计算，如图1。从图中可以看出，为了控制钢液中N含量在0.015％～0.03％，则平衡氮压力为 1280～6000Pa。

渗氮时间跟渗氮速率有关，而渗氮速率和钢液的表面积和钢液温度有关。具体参见图2所示。从图中看出，钢液在熔化状态下，温度对9.0％ Cr钢氮的溶解度影响较小(从下往上数第2条至第3条曲线)，而在凝固过程中，温度对氮溶解度影响很大。由热力学计算软件Factsage计算的COST-FB2钢的全液相温度为1498℃，因此在气相渗氮时钢液温度控制在1498℃以上，且在1550～1600℃较合适，最优选为1550℃。低于 1550℃并高于1500℃虽然可行，但此时钢液粘度较大，也对气相渗氮不利；高于1600℃，温度过高对氮溶解也不利。

气相渗氮的渗氮速率还与钢液的表面积有较大影响，换言之，气相渗氮时钢液的表面积影响了气相渗氮的速率和渗氮时间。通过发明人的前期实验室研究，在真空感应炉坩埚内径为140mm，内深为300mm冶炼时，气相渗氮时间为15min时，钢液中氮含量近乎达到平衡值。在低氧低硫含量条件下，气相渗氮是一级反应，其表达式为：

其中：[N]_t为t时刻钢液中的氮含量；t为时间，s；F为钢液的表面积，mm²；V为钢液体积，mm³；[N]_eq为气相渗氮时的平衡氮含量(可由氮压计算)；k_r为一定温度下界面处化学反应速率常数，mm/s。k_r只与温度有关，一定温度下，kr为常数。

因此，在实验或实际生产中，可以根据公式(8)计算不同冶炼条件下的渗氮时间t。在计算不同炉型渗氮时间时，[N]_eq会略去，实际上只和温度和比表面(F/V)有关。

在气相渗氮已进行一大半时，加入合金元素硼铁，在气相渗氮即将结束时，加入易挥发的锰，在硼铁和锰合金化完成后，准备浇铸。即将浇铸之前加Mn，是因为Mn具有易挥发性，在浇铸前加入能有效保证 Mn有较高的收得率，可达97％。

(5)带压浇铸：由图2可知，在钢铸锭凝固过程中，氮的溶解度随温度降低而降低，易产生气孔缺陷。为了防止这种情况发生，本发明采用带压浇铸。具体地，在浇铸开始前1min开始充入高纯氩气至气体总压力达到10kPa以上(含10kPa)，同时保持氮分压依然在1280～6000Pa之间。在浇铸结束30min，钢铸锭完全凝固后排空，取出钢铸锭，至此完成COST-FB2钢铸锭的冶炼。根据研究结果，这种方法确实可避免钢铸锭中产生气孔缺陷。

使用热力学计算软件Factsage计算高温下COST-FB2钢的渗氮压力与平衡氮含量之间关系，从而确定某一氮含量下对应的渗氮压力P，并结合合金加入顺序促进钢液渗氮，从而得到某一氮含量的方法。其中，Cr、 Mn、Mo、Nb、V等元素能够使N的溶解度增加；C、Si、O等元素则会降低N的溶解度；Ni、Co元素对N的溶解度影响不大。因此，在冶炼过程种，优选地根据这些不同元素对N溶解度的影响、以及各元素自身的物理化学特性来设计合金加入炉中的顺序。

以下根据具体实施例对本发明的方案及其技术效果进行说明如下。

本发明实施例1-3所用的各冶金原料的主要成分如下表(表3)：

实施例1

本实施例采用30kg真空感应炉冶炼目标钢种COST-FB2，其目标成分如表4。本次冶炼质量为22kg，氮含量控制在0.02％。该炉的极限真空度为0.01Pa，最高功率为100kW。冶炼过程使用镁铝坩埚，坩埚内径为 140mm，内深为300mm。

表4：FB2钢的成分要求(wt/％)

冶炼步骤如下：

1、根据表4和表3确定每种合金料的质量，并进行称重配料，将所需的石墨碳平分两份。

2、将上述称重的合金料进行布料，其中铬、镍、钼、钴、工业纯铁和一半碳，随炉加入，而另外一半碳、硅、钒、铌、硼铁和锰依次放入料仓中。

3、在熔化过程中将功率缓慢增加至52kW左右并逐级开启三级真空泵，抽至真空度为0.1Pa左右，保证在熔清过程中的脱氢脱氮和脱氧。在钢液出现喷溅时，降低真空度(甚至开始冲入氩气进行保护，以防止钢液喷溅严重)，或者降低功率以保证熔化过程的顺行。

4、在钢液完全熔清后，加入另外一半碳，并开始抽真空至真空度为 5Pa左右，时刻观察钢液面状况直至钢液面稳定，则碳脱氧完成。

5、在碳脱氧完成后，依次加入合金料硅，然后加入钒和铌，每次加入后稳定5min保证熔化完全并分布均匀。

6、在合金化后开始通入氮气进行氮的合金化，渗氮压为2200Pa，在渗氮压力达到预设值后开始计时，渗氮时间为15min，在渗氮时间为10min 时加入硼铁，在渗氮时间为13min时加入锰，14min时通入氩气至气体总压力为10kPa。在渗氮时间为15min时进行加压浇铸，浇铸30min后可以排空取出铸锭。

将所得铸锭进行直读光谱仪ARL 4460和氮氧联合气体分析仪 TC-500检测成分，如表5。

表5：冶炼的FB2钢的典型成分(wt/％)

实施例2

本实施例采用30kg真空感应炉冶炼质量为22kg的目标钢种，氮含量控制在0.03％，其余成分见表4。根据表4和表3确定需要每种合金料的质量，并进行称重配料，将所需的石墨碳平分两份。

冶炼步骤如下：

1、将上述称重的合金料进行布料，其中铬、镍、钼、钴、工业纯铁和一半碳，随炉加入，而另外一半碳、硅、钒、铌、硼铁和锰依次放入料仓中。

2、在熔化过程中将功率缓慢增加至52kW左右并逐级开启三级真空泵，抽至真空度为0.1Pa左右，保证在熔清过程中的脱氢脱氮和脱氧。在钢液出现喷溅时，降低真空度(甚至开始冲入氩气进行保护，以防止钢液喷溅严重)，或者降低功率以保证熔化过程的顺行。

3、在钢液完全熔清后，加入另外一半碳，并开始抽真空至真空度为 5Pa左右(逸出的CO尽快排走)，时刻观察钢液面状况直至钢液面稳定，则碳脱氧完成。

4、在碳脱氧完成后，先加入合金料硅，再加入钒、铌，每次加入后稳定5min保证熔化完全并分布均匀。

5、在合金化后开始通入氮气进行氮的合金化，渗氮压力为5000Pa，在渗氮压力达到预设值后开始计时，渗氮时间为15min，在渗氮时间为 10min时加入硼铁，在渗氮时间为13min时加入锰，14min时通入氩气至气体总压力为10kPa。在渗氮时间为15min时进行加压浇铸，浇铸30min 后可以破真空取出铸锭。

6、将所得铸锭进行直读光谱仪ARL 4460和氮氧联合气体分析仪 TC-500检测成分，如表6。

表6：冶炼的FB2钢的典型成分(wt/％)

实施例3

本实施例采用100kg真空感应炉冶炼质量为76kg的目标钢种，氮含量控制在0.02％，其余成分见表3。使用的镁铝坩埚内径为210mm，内深为 560mm，公称冶炼质量为85kg，炉子极限真空度为1.2Pa，最高功率为200kW。根据式(8)，渗氮压力为2200Pa，渗氮时间为24min。

冶炼步骤如下：

1、根据表4和表3确定需要每种合金料的质量，并进行称重配料，将所需的碳平分两份。

3、在熔化过程中将功率缓慢增加至130kW左右并逐级开启三级真空泵，抽至真空度为2Pa左右，以保证在熔清过程中的脱氢脱氮和脱氧。在钢液出现喷溅时，降低真空度(甚至开始充入氩气进行保护，以防止钢液喷溅严重)，或者降低功率以保证熔化过程的顺行。

4、在钢液完全熔清后，加入另外一半碳，并开始抽真空至真空度为5Pa 左右，时刻观察钢液面状况直至钢液面稳定，则碳脱氧完成。

5、在碳脱氧完成后，依次加入合金料硅(硅易被氧化，故在脱氧后加硅，但硅不利氮溶解)，然后加入钒、铌，每次加入后稳定5min保证熔化完全并分布均匀。

6、在合金化后开始通入氮气进行氮的合金化，渗氮压力为2200Pa，在氮压达到预设值后开始计时，渗氮时间为24min，在渗氮时间为15min时加入硼铁，在渗氮时间为19min时加入锰，22min时开始通入氩气至压力为 10kPa。在渗氮时间为24min时进行加压浇铸，浇铸30min后可以破真空取出铸锭。

将所得铸锭进行直读光谱仪ARL 4460和氮氧联合气体分析仪TC-500 检测成分，如表7。

表7：冶炼的FB2钢的典型成分(wt/％)

Claims

1.一种在负压条件下气相渗氮冶炼COST-FB2钢的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S2:熔炼及碳脱氧：将低氧低硫纯铁、金属铬、金属钼、金属钴、金属镍和一部分石墨碳随炉加热升温熔清后得到钢液；保持钢液温度为1550～1600℃，向所述钢液中加入另一部分石墨碳进行脱氧，抽真空保持真空度3-6Pa进行碳脱氧，直至钢液面平静，脱氧完成；

S3:合金化及气相渗氮：脱氧完成后先向钢液中加入硅熔化后，再加入促进N溶解的合金元素铌和钒，待钒、铌熔化后开始气相渗氮，气相渗氮的条件为：渗氮压力为1280～6000Pa、钢液温度保持在1550-1600℃，在低氧低硫条件下，气相渗氮是一级反应，渗氮时间按照下述公式计算：

S4:带压浇铸：在正式浇铸开始前充入高纯氩气将气压提高到10kPa以上、保持氮分压在1280-6000Pa条件下浇铸和带压凝固，钢液完全凝固后，破真空、取出铸锭。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，熔炼使用的炉体或坩埚材质为镁铝尖晶石。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，碳脱氧时真空度为4-5Pa。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中，气相渗氮时钢液温度保持在1550℃。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中，气相渗氮快要结束是指距离气相渗氮设定的时间终止前2～5min。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4中，充入高纯氩气升压的时间点是指距离气相渗氮设定的时间终止前0.5-3min，以将气压提高到10kPa以上且保持氮分压不变；在气相渗氮设定的时间终止后进行加压浇铸。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中，加入硼铁的时间点是指气相渗氮时间已进行大半的某一时刻。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中，渗氮压力的计算方式为使用热力学计算软件Factsage计算高温下COST-FB2钢的氮分压与平衡氮含量之间关系，从而确定目标氮含量下对应的氮分压，结合在气相渗氮前加入促进N溶解的合金元素铌、钒和硼，从而将钢铸锭氮含量控制在目标范围内。

9.一种超超临界临界转子用钢COST-FB2，其是采用权利要求1-8任一项方法冶炼得到。