CN110230010A - 一种高纯净度奥氏体无磁护环钢及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高纯净度奥氏体无磁护环钢，其成份按重量百分比构成C：0.52％‑0.56％、Si：0.45％‑0.65％、Mn：17.8％‑18.8％、P：≤0.020％、S：≤0.010％、Cr：3.8％‑4.5％、Cu：≤0.10％、As：≤0.020％、Sn≤0.010％；Pb+Sb+Bi≤0.020％、Al≤0.020％、N：0.080％‑0.095％和W：0.80％‑1.0％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。本发明还公开了一种高纯净度奥氏体无磁护环钢的生产工艺。

Description

一种高纯净度奥氏体无磁护环钢及其生产工艺

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种高纯净度奥氏体无磁护环钢及其生产工艺。

背景技术

护环是汽轮发电机组的重要部件之一，它被热装在转子上，它的作用是保护电机转子两端的线圈在离心力的作用下不向外飞出，因此，护环除受线圈和自身的离心力作用外，还受热应力的作用，它是汽轮机组承受应力最高的部件。为了保证机组的安全运转，要求护环要有足够高的强度、高的抗蠕变性能指标、均匀的力学性能和最小的残余应力。护环是在强磁场、潮湿的腐蚀介质中工作，工作温度在100℃以下，为减少端部线圈电流损失和防止工作温度过高，护环一般采用无磁奥氏体钢进行制造。

目前，国内外200MW以下的各火电站、核电站的发电机组所使用的护环锻件大多数采用50Mn18Cr5和50Mn18Cr4WN系列钢进行制造。为保证发电机组的安全使用，其复杂的受力要求及恶劣的工作环境对材料的强度、塑性等力学性能，还是对其导磁性、金相等物理性能，都提出了很高的要求；且该类护环一般均通过热锻成形—粗加工—冷扩成型等工序进行制作完成，对材料的内在纯净度及夹杂物要求很高，近于要求材料内部纯净度达到“零缺陷”状态，否则在材料的各个成型阶段都会导致材料报废，也会对后续护环使用带来危害极大的安全隐患。

50Mn18Cr4WN是在50Mn18Cr5的基础上通过加钨、氮等元素后得到的性能更优化的锰铬系无磁性奥氏体护环钢，钨使钢中碳化物沉淀较慢，能大幅提高钢的强度。

该类汽轮发电机Mn18Cr5系及Mn18Cr18N系奥氏体无磁护环钢的典型钢种化学成份要求如下(％):

(JB/T1268-2014)

从该类钢种的化学成份及材料的使用性能要求可以看出：

该类钢种化学元素含量较高，Mn元素含量达18％以上，总合金元素含量达22-40％以上，属比较典型的高合金钢，冶炼过程中合金加入量大；

50Mn18Cr4WN加入了高达0.08％(800ppm)以上的氮，而氮的大量加入将会对该钢种的冶炼控制和锻制提出特殊要求；

材料内部纯净度近于达到“零缺陷”的使用要求，对冶炼过程中的钢液纯净度要求比一般特殊钢提出了更严格的控制要求：除保证合适的化学成份主元素控制外，对钢中的有害残余元素要求尽可能低，同时对钢中的气体如H含量高将在材料的成型和后续的使用过程中产生内部的氢致开裂及氢脆等现象，同时还会严重影响护环后续使用环境中的抗蚀能力，严重影响其使用寿命；对钢中的夹杂物的特殊要求也对钢中全氧含量提出了更高要求。

该类钢种的冶炼工艺方法以前一般采用电炉或中频炉单独冶炼调整成份合格后出钢，随着炉外精炼技术的发展，引入了电炉或中频炉或转炉提供初炼钢水后再进行LF炉外钢包精炼的冶炼工艺。但上述两种冶炼工艺虽都可以冶炼出化学成份合格的钢种，但在材料的内部纯净度控制方面如气体含量及夹杂物含量控制等方面均存在有不稳定及达不到更高内部纯净度的钢液要求。

虽然真空冶炼技术已广泛使用于各种特殊钢的冶炼，但因本类钢种Mn含量较高，在真空冶炼过程中Mn将产生比较突出的蒸发和汽化现象，不但影响Mn元素的收得率及成份控制波动，同时也会因真空下Mn的大量蒸发和汽化导致的钢水严重沸腾、甚至喷溅而发生比较严重的设备和安全事故；另外，本钢种中因要求加入含量较高的氮，而真空冶炼将大量去除钢中的氮含量，对氮含量控制不利。

目前高氮钢的冶炼一般通过以下方法实现：

1、冶炼过程中对钢水进行喷吹N2气处理；

2、通过添加固体含氮合金到钢液中，如含氮的MnFe及CrFe、VFe,以及氮化物Si3N4或氰化物Ca(CN)2等，以达到氮合金化的目的；

3、在不同的冶炼过程通过加压冶炼的方式实现，其主要是通过N2加压提高系统环境中氮的分压，达到提高钢液中氮的溶解度而实现。

虽然氮加入钢中能有诸多有益之处，但由于氮在钢中的极限固溶度影响，限制了其在常规冶炼工艺下的加入要求；同时随着氮含量的增加,氮化物会在晶界上析出而引起晶界脆化，严重影响材料的高温塑性，锻造时锻坯表面出现较多且深的开裂,缺陷较多,锻造性能明显变差，致使高氮钢的研究在很多方面目前还处于研究阶段。

发明内容

本发明所要解决的技术问题便是针对上述现有技术的不足，提供一种高纯净度奥氏体无磁护环钢及其生产工艺，在常规冶炼条件下通过真空冶炼工艺路线达到生产高纯度的高锰铬系高氮奥氏体无磁护环钢的目的。

本发明所采用的技术方案是：一种高纯净度奥氏体无磁护环钢，其成份按重量百分比构成：

C：0.52％-0.56％、Si：0.45％-0.65％、Mn：17.8％-18.8％、P：≤0.020％、S：≤0.010％、Cr：3.8％-4.5％、Cu：≤0.10％、As：≤0.020％、Sn≤0.010％；Pb+Sb+Bi≤0.020％、Al≤0.020％、N：0.080％-0.095％和W：0.80％-1.0％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。

本发明还公开了一种高纯净度奥氏体无磁护环钢的生产工艺，包括以下步骤：

a、将其中一部分废钢和生铁送入电弧炉，熔化后氧化造渣，当P含量≤0.005％时吹氧脱碳，当C含量0.06％-0.20％时出钢，出钢温度＞1620℃；

b、将计算好的一部分奥氏体无磁护环钢的返回料、金属锰片、低磷硫铬铁和钨铁送入中频感应炉，当配入的全部炉料熔化后，取样分析并调整温度至＞1620℃时出钢；

c、将电弧炉和中频感应炉的钢水勾兑后送入LF精炼炉进行精炼处理，精炼过程钢包底吹Ar气或精炼后期吹入N2气，将钢液N含量控制在200PPm-400PPm，通过钢水沉淀脱氧和炉渣扩散脱氧相结合的方式进行脱氧，精炼过程中调整好LF精炼炉的炉渣碱度及流动性，同时保证钢水及炉渣脱氧良好，当LF精炼炉中炉渣变白后调整钢水成份，保证钢水中铬含量比成份下限低0.2±0.03％，白渣保持时间＞20min后取样检测，其它成份合格后，升温至≥1630℃时出钢；

d、将步骤c中精炼后的钢水送入真空精炼炉，当真空精炼炉内真空度为3KPa-6KPa时，将抽空速度控制400Pa/min-600Pa/min，将真空精炼炉内极限真空度控制在1000Pa-2000Pa，保持真空状态时间≥20min，去除钢水中的H、O以及钢水中夹杂物，真空精炼炉保持真空过程中包底持续吹入Ar气；

e、真空精炼炉真空状态结束后取样分析，重新调节好Ar气流量，对钢水成份及气体进行分析，根据检测结果，将氮含量＞8％以上的氮化铬铁或氮化锰铁分批加入Ar气吹开渣面的位置，返回LF精炼炉加热保温，渣面不发泡时取样检测，间隔5分钟后第二次取样检测，调整钢水中成份至本高纯净度奥氏体无磁护环钢所要求的成份含量，成份和气体含量稳定后，调整温度合格后出钢；

f、将符合本高纯净度奥氏体无磁护环钢所要求的成份含量和浇注温度的钢水吊包至浇注工位进行钢锭浇注，浇注过程中钢包水口下方及四周采用Ar气进行保护浇注；

g、将浇注成型的钢锭下料后进行锻造，锻造比＞3，锻造温度为800-1150℃,钢锭利用率≤80％。

其中一个实施例中，步骤a中，电弧炉出钢前扒除氧化渣，出钢过程中保证氧化渣不进行钢包内，扒渣后加入硅铝钙合金适当脱氧。

其中一个实施例中，步骤b中，中频感应炉炉料化清后进行取样分析。

其中一个实施例中，步骤b中，如中频感应炉所使用炉料为含锰较高的炉料，中频感应炉炉衬应采用中性或碱性耐火材料所制作的炉衬。

其中一个实施例中，步骤c中，精炼过程中进行钢水成份分析，根据钢水分析成份加入金属锰片或低磷硫铬铁进行成份调整，Cr含量比成份下限低0.2±0.03％，将钢液N含量控制在200PPm-400PPm，其余成份符合本高纯净度奥氏体无磁护环钢成份要求。

其中一个实施例中，步骤e中，真空精炼炉真空状态结束后调整底吹气体压力至软吹状态。

其中一个实施例中，步骤e中，氮化铬铁或氮化锰铁加入真空精炼炉前烘烤至300℃以上，加入的氮化锰铁或氮化铬铁块度≤30mm，加入过程中向Ar气吹开渣面分批加入。

其中一个实施例中，步骤g中，锻造具体如下：

加热至温度≤1180℃后下料，坯料高径比H/D≤2.5；

镦粗、冲孔，镦粗锻比≥2，温度≤1180℃；

当加热温度≤1150℃时进行预扩孔；

将预扩孔的坯料进行芯棒拔长，芯棒拔长过程中温度≤1150℃，锻比～1.5；

调整温度至≤1050℃时进行扩孔；

锻后水冷成型。

本发明的有益效果在于：

1、化学成份各元素满足技术内探要求，钢中残余元素含量极低，均符合技术内控要求；

2、钢中H≤2ppm、O≤15ppm、需加入N的护环钢N含量能准确控制在800ppm-950ppm(0.080％-0.950％)；

3、氮化合金加入后氮含量收得率为75％-90％；

4、锻件本体取样钢中夹杂物级别：A、B、C、D各系均在1.0级以下，钢质内在纯净度高；

5、钢水喷溅得到遏制，吨钢节约金属Mn3-7Kg，提升合格钢水量1.5-2.5％。

6、当N控制在800ppm-950ppm范围时，所生产的钢锭可锻性良好，无锻造异常开裂现象；

7、当N控制在1000ppm以上且接近其常压下最大饱和溶解度1300ppm左右时，所生产的钢锭锻造过程中可明显发现表面有开裂现象，严重影响最终产品的热锻成形；

8、根据上述发明所述技术方案生产的钢锭及锻件，在后续的冷扩成形过程中成型性好，所生产的护环产品经探伤检验及机械性能、物理性能、金相检测等各种检验结果全部满足产品技术条件要求。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明所采用的技术方案是：一种高纯净度奥氏体无磁护环钢，其成份按重量百分比构成：

C：0.52％-0.56％、Si：0.45％-0.65％、Mn：17.8％-18.8％、P：≤0.020％、S：≤0.010％、Cr：3.8％-4.5％、Cu：≤0.10％、As：≤0.020％、Sn≤0.010％；Pb+Sb+Bi≤0.020％、Al≤0.020％、N：0.080％-0.095％和W：0.80％-1.0％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。

本发明还公开了一种高纯净度奥氏体无磁护环钢的生产工艺，包括以下步骤：

步骤一、将其中一部分废钢和生铁送入电弧炉，熔化后氧化造渣，当P含量≤0.005％时吹氧脱碳，当C含量0.06％-0.20％时出钢，出钢温度＞1620℃；

步骤二、将计算好的一部分奥氏体无磁护环钢的返回料、金属锰片、低磷硫铬铁和钨铁送入中频感应炉，当配入的全部炉料熔化后，取样分析并调整温度至＞1620℃时出钢；

步骤三、将电弧炉和中频感应炉的钢水勾兑后送入LF精炼炉进行精炼处理，精炼过程钢包底吹Ar气或精炼后期吹入N2气，将钢液N含量控制在200PPm-400PPm，通过钢水沉淀脱氧和炉渣扩散脱氧相结合的方式进行脱氧，精炼过程中调整好LF精炼炉的炉渣碱度及流动性，同时保证钢水及炉渣脱氧良好，当LF精炼炉中炉渣变白后调整钢水成份，保证钢水中铬含量比成份下限低0.2±0.03％，白渣保持时间＞20min后取样检测，其它成份合格后，升温至≥1630℃时出钢；

步骤四、将步骤三中精炼后的钢水送入真空精炼炉，当真空精炼炉内真空度为3KPa-6KPa时，将抽空速度控制400Pa/min-600Pa/min，将真空精炼炉内极限真空度控制在1000Pa-2000Pa，保持真空状态时间≥20min，去除钢水中的H、O以及钢水中夹杂物，真空精炼炉保持真空过程中包底持续吹入Ar气；

步骤五、真空精炼炉真空状态结束后取样分析，重新调节好Ar气流量，对钢水成份及气体进行分析，根据检测结果，将氮含量＞8％以上的氮化铬铁或氮化锰铁分批加入Ar气吹开渣面的位置，返回LF精炼炉加热保温，渣面不发泡时取样检测，间隔5分钟后第二次取样检测，调整钢水中成份至本高纯净度奥氏体无磁护环钢所要求的成份含量，成份和气体含量稳定后，调整温度合格；

步骤六、将符合本高纯净度奥氏体无磁护环钢所要求的成份含量和浇注温度的钢水吊包至浇注工位进行钢锭浇注，浇注过程中钢包水口下方及四周采用Ar气进行保护浇注；

步骤七、将浇注成型的钢锭下料后进行锻造，锻造比＞3，锻造温度为800-1150℃,钢锭利用率≤80％。

本实施例中，步骤一中，电弧炉出钢前扒除氧化渣，出钢过程中保证氧化渣不进行钢包内，扒渣后加入硅铝钙合金适当脱氧。

本实施例中，步骤二中，中频感应炉炉料化清后进行取样分析。

本实施例中，步骤二中，如中频感应炉所使用炉料为含锰较高的炉料，中频感应炉炉衬应采用中性或碱性耐火材料所制作的炉衬。

本实施例中，步骤三中，精炼过程中进行钢水成份分析，根据钢水分析成份加入金属锰片或低磷硫铬铁进行成份调整，Cr含量比成份下限低0.2±0.03％，将钢液N含量控制在200PPm-400PPm，其余成份符合本高纯净度奥氏体无磁护环钢成份要求。

本实施例中，步骤五中，真空精炼炉真空状态结束后调整底吹气体压力至软吹状态。

本实施例中，步骤五中，氮化铬铁或氮化锰铁加入真空精炼炉前烘烤至300℃以上，加入的氮化锰铁或氮化铬铁块度≤30mm，加入过程中向Ar气吹开渣面分批加入。

本实施例中，步骤七中，锻造具体如下：

加热至温度≤1180℃后下料，坯料高径比H/D≤2.5；

镦粗、冲孔，镦粗锻比≥2，温度≤1180℃；

当加热温度≤1150℃时进行预扩孔；

将预扩孔的坯料进行芯棒拔长，芯棒拔长过程中温度≤1150℃，锻比～1.5；

调整温度至≤1050℃时进行扩孔；

锻后水冷成型。

本发明要解决的技术问题之一在于：针对材料内部纯净度要近于达到“零缺陷”的使用要求，对钢种的各种有害残余元素含量要求尽可能低，冶炼过程中：

(1)通过精选炉料控制好钢中的Cu、As、Sn、Pb、Sb、Bi等有害残余元素尽可能低；

(2)通过电炉(或转炉)冶炼及炉外精炼过程控制好钢中的P元素在0.020％以下、S元素控制在0.010％以下，以避免和防止材料在高温锻造过程中因有害元素的晶界析出导致过热及过烧倾向加大，也进一步提高了材料的纯净度和使用性能；

(3)通过真空冶炼技术进一步去除钢中的气体及夹杂物，控制好钢中的H含量≤2ppm，O含量≤15ppm；通过降低钢中氢含量达到避免材料产生内部的氢致开裂及氢脆等现象，以及影响护环后续使用环境中的抗蚀能力及使用寿命，通过降低钢中全氧含量实现进一步减少钢中夹杂物，实现良好的护环冷扩成型性能及护环产品高要求的材料使用性能。

为实现上述目的，本发明技术方案采用了电炉(或转炉或中频炉)+LF炉外钢包精炼+VD/VOD真空冶炼+Ar气保护浇铸的冶炼工艺路线进行本类高锰铬系奥氏体无磁护环钢的生产。

本发明要解决的技术问题之二在于：解决在真空冶炼环境下Mn元素的蒸发和汽化现象，一般真空冶炼工艺要求其真空度在≤67Pa以下并保持一定时间以进一步降低钢中的氢含量，但因高锰钢在真空冶炼环境中Mn将产生比较突出的蒸发和汽化现象，如按常规的真空工艺，其Mn元素的蒸发和汽化损失将导致钢水中Mn含量可能达到1％以上，不但严重影响Mn元素的收得率及成份控制波动大，还会因真空过程中钢水严重沸腾、甚至喷溅而发生比较严重的设备和安全事故。

本发明的技术方案选用了Mn元素的蒸汽压(lgPMn0)相关计算公式：

lg(PMn0/101)＝-12280/T+5.321 (1)

PMn≈PMn0[Mn％] (2)

上式中：PMn0为纯Mn的蒸汽压(kPa)；

PMn为实际[Mn]含量状况下的蒸汽压(kPa)；

T为温度(K)；

[Mn％]为钢液中Mn的质量百分数

根据本类高锰钢的钢液真空处理温度一般在1500℃-1600℃范围内，计算其纯Mn元素的蒸汽压PMn0约为2.5KPa-6KPa，同时可计算Mn含量在18％左右时的Mn蒸汽压PMn约为0.5KPa-1.2KPa，也即在真空度为1.2KPa以下时本类钢中的Mn元素将产生比较明显的蒸发和汽化现象，故本技术方案采用的真空处理为，在真空度达到3KPa-6KPa时开启真空度调节阀，然后控制抽空速度400Pa/min-600Pa/min，在温度大幅度下降后，将极限真空度控制在1000Pa-2000Pa，避免将真空压力控制得过低，同时保持真空时间在20min以上以充分去除钢液中的H、O含量及钢中夹杂物。

本发明要解决的技术问题之三在于：在真空度受限的情况下，不加N护环钢在LF精炼后期要吹入N2气，将入VD前的氮含量提高到200PPm-400PPm，利用真空脱气过程中产生的大量N2气气泡将钢液中H、O原子带出，达到去除H、O目的。

本发明要解决的技术问题之四在于：真空冶炼工艺路线过程中钢中高氮含量的加入方法及合理的氮含量控制技术。

因为进一步降低钢中气体及夹杂物含量采用的真空精炼措施对钢中的氮含量控制提出了新的要求，如钢水在真空处理前不论采用何种方式加入的氮，通过真空处理后钢中的氮都将被大量去除到一个极低的水平，故本发明的技术方案采用了在VD真空处理后通过加入固体含氮合金的方式进行氮含量调整，针对高锰铬系钢种而言，可通过加入氮化铬或氮化锰合金进行调整，为保证氮化合金加入后能尽快熔化溶解，并减少氮化合金加入后对钢液纯净度的影响，故优选氮含量在8％以上的氮化铬或氮化锰进行氮含量调整；同时氮化合金加入后在钢液局部区域易产生氮浓度过高区域而导致大量氮的逸出，氮化合金加入需采用分批向Ar气吹开渣面位置分批加入的方式进行；为了更快促进氮化合金熔化溶解，减少合金加入产生的钢水温降，所加入的氮化合金采用预先烘烤并尽量保证氮化合金温度300℃以上，并将钢水返回精炼炉加热保温，直到渣面不发泡才能取样，间隔5min后再取复验样，确保N、Cr、Mn成份均匀稳定可靠。

虽然氮加入钢中能有诸多有益之处，但随着钢中氮含量的增加,氮化物会在晶界上析出而引起晶界脆化，严重影响材料的高温塑性，锻造时锻坯出现较多且深的开裂,钢的锻造性能明显变差，故合适的氮含量控制范围也是影响本类高锰铬系奥氏体不锈钢材料高温可锻性的重要因素。

钢种的化学成份将决定氮在钢中的最大溶解度，同时钢液在凝固过程中随温度的变化以及在液态到固态的转变过程中还将发生氮的溶解度变化，如加入量过大还将导致钢锭及钢坯中氮析出产生的气孔。

本发明技术方案选用了氮在液态下的溶解度计算公式如下：

lg[N％]＝1/2lg(PN2/P0)-188.1/T-1.246-lg(fNMe) (3)

式中PN2为氮气分压；P0为标准大气压；T为温度，K；fNMe为钢液中氮的活度系数

lg(fNMe)＝(3280/T-0.75)×∑(eNJ×[J％]) (4)

式中eNJ为钢液中J元素对N溶解度的相互作用系数，[J％]为钢液中合金元素J组元的质量百分数％。

1600℃条件下eNJ相互作用系数的取值选用以下推荐值如表1：

表1 1600℃条件下eNJ相互作用系数的取值选用以下推荐值表

利用上述公式可计算在常压下正常冶炼温度1500-1600℃范围内50Mn18Cr5及50Mn18Cr4WN中的氮含量最大溶解度约为0.13％左右(1300ppm)；。

同时可计算出在真空度为3-6KPa的实际真空冶炼环境下，50Mn18Cr5及50Mn18Cr4WN中氮的最大溶解度仅为0.02％左右(200ppm)，故该类高锰铬系高氮钢中氮含量控制不宜在真空处理前进行大量调整，通过真空处理后钢中的氮含量将降低到相应真空度环境下的最大溶解度以下。

当钢液中加入的氮含量较高时，本发明技术方案中通过生产实践验证总结出：当常压冶炼状态下50Mn18Cr5及50Mn18Cr4WN中氮含量控制在0.10％(1000ppm)以下时材料的高温可锻性优良，可正常顺利地进行热锻及冷扩成型，并能达到较高的综合力学性能及物理性能；而当其氮含量控制在0.10％(1000ppm)以上时，材料的可锻性明显变差；当接近于该类钢的最大溶解度含量0.13％左右(1300ppm)时，钢锭在锻造过程中在轻压下情况下即产生较明显且较深的开裂现象，严重影响到最终护环产品的锻压成形及后续冷扩成型。

通过生产实践验证总结出在常压冶炼状态下实际生产该类钢时，为提高锻件的高温锻造可锻性，保证顺利正常的锻压成形操作，尽量控制好钢中氮含量在计算最大溶解度的80％以下。

本发明实施例所用的冶炼设备采用20t电弧炉、20t的中频感应炉、25t或50t的LF钢包精炼炉、25t或50t的VD/VOD真空精炼炉。本发明LF钢包精炼过程中采用包底Ar气,不需加入N元素的在LF精炼后期吹入N2气，将N含量控制在200PPm-400PPm，VD过程采用包底Ar气；VD/VOD真空系统的极限真空度设备能力可达到10Pa以下。

电炉出钢前应充分扒除氧化渣，在出钢过程中严禁氧化渣进行钢包内，以避免和防止后期LF精炼过程中的回P，扒渣后加入硅铝钙进行适当脱氧。

本实例采用氮含量8％的氮化铬铁；浇注过程中钢包水口下方及四周采用Ar气进行保护浇注，避免和防止钢液浇注过程中的二次氧化。采用下注法浇注，所采用的流钢系统耐火材料采用高质量的高铝含Zr莫来石材质，以避免浇注过程中因锰含量高对耐火材料的侵蚀将夹杂物带入钢锭本体中。

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种高纯净度奥氏体无磁护环钢，其特征在于，其成份按重量百分比构成：

C：0.52％-0.56％、Si：0.45％-0.65％、Mn：17.8％-18.8％、P：≤0.020％、S：≤0.010％、Cr：3.8％-4.5％、Cu：≤0.10％、As：≤0.020％、Sn≤0.010％；Pb+Sb+Bi≤0.020％、Al≤0.020％、N：0.080％-0.095％和W：0.80％-1.0％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。

2.一种高纯净度奥氏体无磁护环钢的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：

a、将其中一部分废钢和生铁送入电弧炉，熔化后氧化造渣，当P含量≤0.005％时吹氧脱碳，当C含量0.06％-0.20％时出钢，出钢温度＞1620℃；

b、将计算好的一部分奥氏体无磁护环钢的返回料、金属锰片、低磷硫铬铁和钨铁送入中频感应炉，当配入的全部炉料熔化后，取样分析并调整温度至＞1620℃时出钢；

c、将电弧炉和中频感应炉的钢水勾兑后送入LF精炼炉进行精炼处理，精炼过程钢包底吹Ar气或精炼后期吹入N2气，将钢液N含量控制在200PPm-400PPm，通过钢水沉淀脱氧和炉渣扩散脱氧相结合的方式进行脱氧，精炼过程中调整好LF精炼炉的炉渣碱度及流动性，同时保证钢水及炉渣脱氧良好，当LF精炼炉中炉渣变白后调整钢水成份，保证钢水中铬含量比成份下限低0.2±0.03％，白渣保持时间＞20min后取样检测，其它成份合格后，升温至≥1630℃时出钢；

d、将步骤c中精炼后的钢水送入真空精炼炉，当真空精炼炉内真空度为3KPa-6KPa时，将抽空速度控制400Pa/min-600Pa/min，将真空精炼炉内极限真空度控制在1000Pa-2000Pa，保持真空状态时间≥20min，去除钢水中的H、O以及钢水中夹杂物，真空精炼炉保持真空过程中包底持续吹入Ar气；

e、真空精炼炉真空状态结束后取样分析，重新调节好Ar气流量，对钢水成份及气体进行分析，根据检测结果，将氮含量＞8％以上的氮化铬铁或氮化锰铁分批加入Ar气吹开渣面的位置，返回LF精炼炉加热保温，渣面不发泡时取样检测，间隔5分钟后第二次取样检测，调整钢水中成份至本高纯净度奥氏体无磁护环钢所要求的成份含量，成份和气体含量稳定后，调整温度合格后出钢；

f、将符合本高纯净度奥氏体无磁护环钢所要求的成份含量和浇注温度的钢水吊包至浇注工位进行钢锭浇注，浇注过程中钢包水口下方及四周采用Ar气进行保护浇注；

g、将浇注成型的钢锭下料后进行锻造，锻造比＞3，锻造温度为800-1150℃,钢锭利用率≤80％。

3.如权利要求2所述的一种高纯净度奥氏体无磁护环钢的生产工艺，其特征在于，步骤a中，电弧炉出钢前扒除氧化渣，出钢过程中保证氧化渣不进行钢包内，扒渣后加入硅铝钙合金适当脱氧。

4.如权利要求2所述的一种高纯净度奥氏体无磁护环钢的生产工艺，其特征在于，步骤b中，中频感应炉炉料化清后进行取样分析。

5.如权利要求2所述的一种高纯净度奥氏体无磁护环钢的生产工艺，其特征在于，步骤b中，如中频感应炉所使用炉料为含锰较高的炉料，中频感应炉炉衬应采用中性或碱性耐火材料所制作的炉衬。

6.如权利要求2所述的一种高纯净度奥氏体无磁护环钢的生产工艺，其特征在于，步骤c中，精炼过程中进行钢水成份分析，根据钢水分析成份加入金属锰片或低磷硫铬铁进行成份调整，Cr含量比成份下限低0.2±0.03％，将钢液N含量控制在200PPm-400PPm，其余成份符合本高纯净度奥氏体无磁护环钢成份要求。

7.如权利要求2所述的一种高纯净度奥氏体无磁护环钢的生产工艺，其特征在于，步骤e中，真空精炼炉真空状态结束后调整底吹气体压力至软吹状态。

8.如权利要求2所述的一种高纯净度奥氏体无磁护环钢的生产工艺，其特征在于，步骤e中，氮化铬铁或氮化锰铁加入真空精炼炉前烘烤至300℃以上，加入的氮化锰铁或氮化铬铁块度≤30mm，加入过程中向Ar气吹开渣面分批加入。

9.如权利要求2所述的一种高纯净度奥氏体无磁护环钢的生产工艺，其特征在于，步骤g中，锻造具体如下：

加热至温度≤1180℃后下料，坯料高径比H/D≤2.5；

镦粗、冲孔，镦粗锻比≥2，温度≤1180℃；

当加热温度≤1150℃时进行预扩孔；

将预扩孔的坯料进行芯棒拔长，芯棒拔长过程中温度≤1150℃，锻比～1.5；

调整温度至≤1050℃时进行扩孔；

锻后水冷成型。