CN111893370B - 一种高湿热海洋环境用高氮双相不锈钢制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种高湿热海洋环境用高氮双相不锈钢制备方法，按内控成分设计以及冶炼工艺实现，中频感应炉初炼化钢得到钢液送至AOD炉内精炼，AOD炉出钢转至浇注工位浇注出钢锭，对钢锭进行热处理并锻造。双相不锈钢内控成分按质量百分比包括成分：C≤0.020%、Si≤0.4%、Mn为1.20~1.50%、P≤0.030%、S≤0.010%、Cr为27.0~28.0%、Ni为6.5~7.5%、Mo为4.0~4.5%、Cu为0.5~1.0%、N为0.30~0.40%、O≤0.0050、其余为铁及不可避免杂质；本方法制成强度高（大于8.8级）、耐腐蚀性能好（临界缝隙腐蚀温度大于50℃）、低成本（比镍基合金降低70%）的高湿热海洋环境用高氮双相不锈钢材料。

Description

一种高湿热海洋环境用高氮双相不锈钢制备方法
技术领域
本发明涉及高氮双相不锈钢冶金技术领域，尤其涉及一种高湿热海洋环境用高氮双相不锈钢制备方法。
背景技术
双相不锈钢兼具奥氏体不锈钢的优良韧性和铁素体不锈钢的较高强度和耐氯化物应力腐蚀能力，传统双相不锈钢如2205、2507等，已在世界范围内广泛使用。针对更加苛刻的应用环境，如热带海洋工程领域，对材料的耐蚀性能提出了更高的要求，目前，在该工况条件下主要采用的是超级奥氏体不锈钢和镍基耐蚀合金材料，如654SMo和Inconel718等，材料成本高昂。因此，近些年，国外又开发出相对廉价的特超级双相不锈钢，其成分的显著特点是高Cr（大于26%）、高Mo（大于4%）和高N（大于0.3%）。特超级双相不锈钢兼具优良的力学性能和高耐蚀性能，在石油化工、海水淡化、海洋平台等腐蚀环境更加苛刻工况下，完全可替代目前在用的超级奥氏体不锈钢及镍基合金材料，且在成本方面具有明显的优势。
专利《一种CD3MWN材质的超高级双相不锈钢冶炼工艺方法》介绍了一种超高级双相不锈钢CD3MWN，在标准成分基础上设计了内控成分，具体如下表1所示。浇注的铸件无气孔出现，钢中铁素体相和奥氏体相两相比例接近50%，具有高强度和优良的耐蚀性能。
表1双相不锈钢CD3MWN成分（wt%）
Figure 708752DEST_PATH_IMAGE002
美国机械工程师协会ASME SA789标准给出了一种特超级双相不锈钢S32707，其标准成分如下表2所示。相比CD3MWN钢种，其合金含量和种类较少，在制造成本方面更具优势，但其Mn含量较低，对于氮的溶解不利，根据氮溶解度计算结果，固液两相区内氮的溶解度不超过0.3%，钢锭凝固时表面极易出现氮气孔，关于高氮双相不锈钢氮气孔的控制，未见相关文献报道。
表2 双相不锈钢S32707标准成分（wt%）
Figure 314308DEST_PATH_IMAGE004
目前，能达到8.8级强度的材料（高强合金钢、马氏体不锈钢GS-80等），耐腐蚀性能不能满足，能满足耐腐蚀性能的超级奥氏体不锈钢654SMo等，强度又达不到8.8级，若采用镍基Inconel718、Inconel725合金，强度和耐蚀性虽然能满足要求，但是材料成本太高，不易推广使用。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种强度高（大于8.8级）、耐腐蚀性能好（临界缝隙腐蚀温度大于50℃）、低成本（比镍基合金降低70%）的高湿热海洋环境用高氮双相不锈钢材料。
为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种高湿热海洋环境用高氮双相不锈钢制备方法，包括以下步骤：
步骤1、内控成分设计
双相不锈钢内控成分按质量百分比包括成分：C≤0.020%、Si≤0.4%、Mn为1.20~1.50%、P≤0.030%、S≤0.010%、Cr为27.0~28.0%、Ni为6.5~7.5%、Mo为4.0~4.5%、Cu为0.5~1.0%、N为0.30~0.40%、O≤0.0050、其余为铁及不可避免杂质；
步骤2、冶炼工艺
中频感应炉初炼化钢得到钢液送至AOD炉内精炼，AOD炉出钢转至浇注工位浇注出钢锭，对钢锭进行热处理并锻造。
中频感应炉初炼化钢的具体方法是：
步骤2.1、所有合金炉料要求表面清洁、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均应经过烘烤，去除水分；
步骤2.2、合金炉料加入之前，在炉底先加入占钢液质量1%~1.5%的干燥活性石灰和萤石，干燥活性石灰：萤石=2：1，然后加入少量合金炉料，随着炉底内炉料熔化进行捣料，分批添加剩余的合金炉料；
步骤2.3、炉料熔清后，取光谱样，光谱分析结果符合初炼控制成分，提温至1600±10℃，吊包，倾动炉体出钢至钢包内，将钢液兑钢到AOD炉内。
造渣材料为活性石灰、萤石和镁砂。
初炼控制成分按重量百分比包括成分：C为1.0~4.5%、Si≤1.0%、Mn≤1.0%、P≤0.030%、S≤0.020%、Cr为25.0~26.0%、Ni为6.0~7.0%、Mo为4.0~5.0%、Cu≤1.0%、其余为铁及不可避免杂质。
AOD炉内精炼的具体实现方法是：
步骤2.4、脱碳阶段，当钢中碳含量在0.01%左右时，脱碳结束，取样进行光谱分析；
步骤2.5、预还原阶段，加入100~120Kg高铝硅铁合金，吹氩搅拌4－6min，进行预还原，还原完毕，扒渣50%，并取样光谱样和气体样；
步骤2.6、成分调整阶段，根据还原后光谱和气体结果，补加微铬、钼铁、电解镍、电解铜，将各成分调整至内控成分；
步骤2.7、终还原阶段，成分调整结束后，提温至1600±10℃，加入硅铝合金10~20Kg，搅拌钢液，进行终还原，扒渣，取光谱样和气体样，各成分符合内控范围后，准备出钢；
步骤2.8、出钢阶段，出钢前在钢包底部放入2~3Kg硅铝钡钙合金进行沉淀脱氧，出钢结束，在钢包液面加入覆盖剂保温，镇静3~5分钟，转至浇注工位。
钢锭浇注的具体方法为，采用钢锭模底注法加发热冒口的方式进行钢锭浇注，浇注温度为1530~1550℃，并在浇注阶段分批加保护渣，总加入量为1~1.5Kg/t，钢锭在模内冷却3~5h后，立即脱膜装至锻造加热炉内，在1150~1180℃温度待料保温，3~5h，之后再进行锻造。
保护渣按质量百分比包括SiO2为30~35%；CaO为25~30%；MgO为3~4%；Al2O3为4~5%；Na2O为3~5%；C为15~20%。
步骤2.9、第一火轻锤钢锭表面滚八方，锻比小于1.3，第一火结束后，将炉温提至1220±10℃，单火次锻比控制在1.5~2.0，终锻温度不小于1050℃。锻造结束后，锻坯再次装入加热炉内进行消应力处理，1120±20℃保温1~2h，出炉后快速风冷，之后经粗加工，清除表面缺陷，装入热处理炉进行固溶处理，1100±10℃保温2~4h，出炉后快速水冷。
本发明有益效果是：高氮双相不锈钢SR2707钢锭表面质量良好，没有明显气孔、重皮等缺陷。根据GB/T 1979-2001《结构钢低倍组织缺陷评级图》标准，对钢锭内部质量进行检测，未发现疏松、偏析、皮下气泡、残余缩孔、翻皮、白点、轴心晶间裂纹、内部气泡及夹渣等缺陷，钢锭热加工塑性良好，已成功试制出锻件产品应用于高温热海洋环境。
本发明提供一种耐湿热海洋环境用高氮双相不锈钢材料SR2707，与现有技术相比，本发明的高氮双相不锈钢技术优势在于：
（1）冶炼阶段，采用钢锭模底注、发热冒口、钢锭热装，保证钢锭充分补缩，心部无疏松和裂纹等凝固缺陷；采用低温浇注、保护渣，使凝固阶段钢液快速通过氮溶解度较低的固液两相区，并使钢液隔绝空气，抑制过饱和氮气逸出，保证钢锭表面无氮气孔出现。
（2）钢锭经锻造、热处理，锻件的临界缝隙腐蚀温度达到50℃以上，屈服强度高于640MPa，抗拉强度高于830MPa，其优异的耐腐蚀和力学性能，使得在湿热海洋环境等苛刻工况条件下，能完全替代现有超级奥氏体不锈钢和镍基耐蚀合金。
（3）相比传统超级奥氏体不锈钢和镍基耐蚀合金，该钢种合金含量相比较低，原材料成本节省成本6~8万元/吨，具有明显的经济效益。
附图说明
图1为本发明的不锈钢合金相图。
具体实施方式
针对南海高湿热环境和材料强度要求，本发明提供了一种低成本高温热环境用高氮双相不锈钢制备方法，简称SR2707，其氮含量高于0.3%，点蚀当量高于44，屈服强度高于640MPa，抗拉强度高于830MPa，临界缝隙腐蚀温度可达50℃以上。发明内容包括内控成分的设计和冶炼工艺两个方面。本发明涉及的双相不锈钢采用“3吨中频感应炉+3吨AOD+模铸”方式冶炼。
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50%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，一是双相不锈钢的成分，二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双相不锈钢SR2707内控成分（wt%）
Figure 94045DEST_PATH_IMAGE006
将C控制在0.02以下有利于提高耐蚀性，Si含量太高对热塑性不利，Mn含量控制在上限利用提高氮的溶解度，Cr、Ni控制在中限，Mo控制在中下限，利用将铁素体含量控制在50%左右，Cu含量控制在中上限，利于提高耐蚀性，N含量控制在中下限，减少钢中过饱和氮逸出导致的氮气孔。
2、冶炼工艺
2.1、中频感应炉初炼化钢
（1）所有合金炉料（废钢、铬铁、电解镍、钼铁、电解铜、电解锰等）要求表面清洁、干燥、无锈蚀、无油污；造渣材料（活性石灰、萤石、镁砂）要求表面干燥。合金炉料和造渣材料均应经过烘烤，去除水分。
（2）合金炉料加入之前，在炉底先加入占钢液质量1-1.5%的干燥活性石灰和萤石，干燥活性石灰：萤石=2：1，然后加入少量废钢、铬铁等铁合金，随着坩埚下部炉料熔化，及时捣料，防止“搭桥”，分批添加剩余的废钢、电解镍、钼铁、铬铁、电解铜等。
（3）炉料熔清后，取光谱样，光谱分析结果符合下表4的成分范围后，提温至1600±10℃，吊包，倾动炉体出钢至钢包内，将钢液兑钢到AOD炉内。
表4双相不锈钢SR2707中频感应炉初炼控制成分（wt%）
元素 C Si Mn P S Cr Ni Mo Cu
范围 1.0~4.5 ≤1.0 ≤1.0 ≤0.030 ≤0.020 25.0~26.0 6.0~7.0 4.0~5.0 ≤1.0
2.2、AOD精炼
（（1）脱碳阶段，当系统显示钢中碳含量在0.01%左右时，脱碳结束，取样进行光谱分析。
（2）预还原阶段，加入100~120Kg高铝硅铁合金（Si25%，Al32%，Fe余量），吹氩搅拌约4-6min，进行预还原，还原完毕，扒渣50%，并取样光谱样和气体样。
（3）成分调整阶段，根据还原后光谱和气体结果，补加微铬、钼铁、电解镍、电解铜等合金，将各成分调整至目标成分。
（4）终还原阶段，成分调整结束后，提温至1600±10℃，加入硅铝合金10~20Kg，搅拌钢液，进行终还原，扒渣，取光谱样和气体样，各成分符合内控范围后，准备出钢。
（5）出钢阶段，出钢前在钢包底部放入2~3Kg硅铝钡钙合金（Si32%，Ca15%，Ba12%，Al15%，Fe余量）进行沉淀脱氧，出钢结束，在钢包液面加入覆盖剂保温，镇静3~5分钟，转至浇注工位。
2.3、钢锭浇注
采用钢锭模底注法加发热冒口的方式进行钢锭浇注，保证充分补缩，提高钢锭内部凝固质量。由于该钢种在固液两相区氮的溶解度不超过0.3%，为缩短钢液在固液两相区的停留时间，加速钢液凝固，减少钢中氮气析出，采用较低的浇注温度（1530~1550℃），并在浇注阶段分批加保护渣（SiO230~35%；CaO25~30%；MgO3~4%；Al2O34~5%；Na2O3~5%；C15~20%），加入量为1~1.5Kg/t，起到隔绝空气的作用，抑制钢中氮气逸出，防止钢锭表面氮气孔出现。
由于该钢种属于双相不锈钢，且Cr、Mo含量较高，冷却过程中富Cr-Mo的δ相析出倾向明显，根据该钢种相图计算结果（见下图1），当钢锭温度低于1050℃即有大量δ相析出，而钢锭心部在此温度范围停留的时间最长，析出相也最多。
钢锭脱模后，巨大的相析出应力充分释放，极易导致心部出现裂纹，甚至扩展到钢锭表面。为此，采取的解决方法是将钢锭模冷3~5h后，立即装入锻造加热炉（即热装），在1150~1180℃温度保温3~5h，将δ相充分溶解，之后进行锻造。
2.4、钢锭锻造和热处理
第一火轻锤钢锭表面滚八方，锻比小于1.3，第一火结束后，将炉温提至1220±10℃，单火次锻比控制在1.5~2.0，终锻温度不小于1050℃。锻造结束后，锻坯温度降低，开始有大量脆硬性δ相析出，影响后续机加工，因此将锻坯再次装入加热炉内进行消应力处理（1120±20℃保温1~2h），使δ相充分溶解，出炉后快速风冷。
锻坯经粗加工，清除表面折叠、裂纹等缺陷后，装入热处理炉进行固溶处理（1100±10℃保温2~4h），出炉后快速水冷。
实施例1
（1）冶炼设备为3吨中频感应炉和3吨AOD精炼炉，准备合金炉料（废钢、铬铁、电解镍、钼铁、电解铜、工业硅、电解锰）要求表面清洁、干燥、无锈蚀、无油污；造渣材料（活性石灰、萤石、镁砂）要求表面干燥。废钢和铁合金应经过200℃烘烤，造渣材料应经过850℃烘烤，充分去除水分。
（2）炉底加入30Kg干燥活性石灰和15Kg萤石，然后加入少量废钢、铬铁等铁合金。
（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”，分批添加剩余的废钢、电解镍、钼铁、铬铁等。
（4）炉料熔清后，取光谱样，并将功率降至50%，扒渣。
（5）光谱分析结果符合上表4的成分范围后，提温至1600℃，加入硅铝合金10，吊包，倾动炉体出钢至钢包内，
（6）向AOD炉内加入70Kg石灰和50Kg镁砂，然后将钢包内钢液兑入AOD炉内，并将中频炉出钢成分输入AOD控制系统。
（7）倾动AOD炉体，开始吹炼，惰性气体为氮气，期间分批补加石灰200Kg。
（8）当系统显示碳含量为0.01%时，脱碳结束，取样进行光谱分析。
（9）脱碳结束，实测碳含量0.011%，加入100Kg高铝硅铁合金，吹氩搅拌约5min，进行预还原，还原完毕，扒渣50%，并取样光谱样和气体样。
（10）根据还原后光谱和气体结果，补加微铬、钼铁、电解镍、电解铜等合金，将各成分调整至目标成分。
（11）加大功率，测温，钢液温度1610℃，加入高铝硅铁合金20Kg，搅拌钢液，进行终还原，扒渣，取光谱和气体样，符合内控成分后，准备出钢。
（12）出钢前，在钢包底部放入2Kg硅铝钡钙合金进行沉淀脱氧，出钢结束，在钢包液面加入覆盖剂保温，镇静5分钟，转至浇注工位。
（13）采用钢锭模底注法进行钢锭浇注。钢锭规格Ф300mm，浇注温度1550℃，并在浇注阶段分批加保护渣，加入量为1Kg/t，起到隔绝空气的作用，减轻凝固阶段钢中氮气逸出。钢锭化学成分如下表5所示。
表5双相不锈钢SR2707化学成分（wt%）
元素 C Si Mn P S Cr Ni Mo Cu N O
成分 0.015 0.30 1.28 0.027 0.005 27.2 6.7 4.3 0.58 0.32 0.0037
（14）钢锭模冷4h后脱模，立即装入锻造加热炉内（炉温1160±10℃），保温3h后开始锻造，锻造毛坯规格Ф100mm，终锻温度1050℃，锻后装入加热炉内进行消应力，1120±20℃保温1h，出炉快速风冷。
（15）将锻坯按钢锭锻造方法先粗加工至Ф90mm，清除表面重皮、裂纹等缺陷，然后装入热处理炉进行固溶处理（1100±10℃保温2h），出炉水冷。锻件的腐蚀和力学性能如下表6所示。
表6双相不锈钢SR2707锻件力学和腐蚀性能
Rp<sub>0.2</sub>（MPa） R<sub>m</sub>（MPa） A（%） Z（%） 临界缝隙腐蚀温度（℃）
664 867 39 71 60
实施例2：
（1）准备合金炉料（废钢、铬铁、电解镍、钼铁、电解铜、工业硅、电解锰）要求表面清洁、干燥、无锈蚀、无油污；造渣材料（活性石灰、萤石、镁砂）要求表面干燥。废钢和铁合金应经过200℃烘烤，造渣材料应经过850℃烘烤，充分去除水分。
（2）炉底加入30Kg干燥活性石灰和15Kg萤石，然后加入少量废钢、铬铁等铁合金。
（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”，分批添加剩余的废钢、电解镍、钼铁、铬铁等。
（4）炉料熔清后，取光谱样，并将功率降至50%，扒渣。
（5）光谱分析结果符合上表4的成分范围后，提温至1610℃，吊包，倾动炉体出钢至钢包内，将钢液兑钢到AOD炉内。
（6）向AOD炉内加入70Kg石灰和50Kg镁砂，然后将钢包内钢液兑入AOD炉内，并将中频炉出钢成分输入AOD控制系统。
（7）倾动AOD炉体，开始吹炼，惰性气体为氮气，期间分批补加石灰200Kg。
（8）当系统显示碳含量为0.008%，脱碳结束，取样进行光谱分析。
（9）脱碳结束，实测碳含量0.011%，加入110Kg高铝硅铁合金，吹氩搅拌约5min，进行预还原，还原完毕，扒渣50%，并取样光谱样和气体样。
（10）根据还原后光谱和气体结果，补加微铬、钼铁、电解镍、电解铜等合金，将各成分调整至目标成分。
（11）加大功率，测温，钢液温度1600±10℃，加入高铝硅铁合金10~20Kg，搅拌钢液，进行终还原，扒渣，取光谱和气体样，符合内控成分后，准备出钢。
（12）出钢前，在钢包底部放入2.5Kg硅铝钡钙合金进行沉淀脱氧，出钢结束，在钢包液面加入覆盖剂保温，镇静4分钟，转至浇注工位。
（13）采用钢锭模底注法进行钢锭浇注。钢锭规格Ф300mm，浇注温度1540℃，并在浇注阶段分批加保护渣，加入量为1.2Kg/t，起到隔绝空气的作用，减轻凝固阶段钢中氮气逸出。钢锭化学成分如下表7所示。
表7双相不锈钢SR2707化学成分（wt%）
元素 C Si Mn P S Cr Ni Mo Cu N O
成分 0.013 0.35 1.36 0.028 0.006 27.5 7.1 4.2 0.67 0.35 0.0040
（14）钢锭模冷4h后脱模，立即装入锻造加热炉内（炉温1160±10℃），保温3h后开始锻造，锻造毛坯规格Ф100mm，终锻温度1050℃，锻后装入加热炉内进行消应力，1120±20℃保温1h，出炉快速风冷。
（15）将锻坯按钢锭锻造方法先粗加工至Ф90mm，清除表面重皮、裂纹等缺陷，然后装入热处理炉进行固溶处理（1100±10℃保温2h），出炉水冷。锻件的腐蚀和力学性能如下表8所示。
表8 双相不锈钢SR2707锻件力学和腐蚀性能
Rp<sub>0.2</sub>（MPa） R<sub>m</sub>（MPa） A（%） Z（%） 临界缝隙腐蚀温度（℃）
654 854 35.5 59 55
实施例3：
（1）准备合金炉料（废钢、铬铁、电解镍、钼铁、电解铜、工业硅、电解锰）要求表面清洁、干燥、无锈蚀、无油污；造渣材料（活性石灰、萤石、镁砂）要求表面干燥。废钢和铁合金应经过200℃烘烤，造渣材料应经过850℃烘烤，充分去除水分。
（2）炉底加入30Kg干燥活性石灰和15Kg萤石，然后加入少量废钢、铬铁等铁合金。
（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”，分批添加剩余的废钢、电解镍、钼铁、铬铁等。
（4）炉料熔清后，取光谱样，并将功率降至50%，扒渣。
（5）光谱分析结果符合上表4的成分范围后，提温至1590℃，吊包，倾动炉体出钢至钢包内，将钢液兑钢到AOD炉内。
（6）向AOD炉内加入70Kg石灰和50Kg镁砂，然后将钢包内钢液兑入AOD炉内，并将中频炉出钢成分输入AOD控制系统。
（7）倾动AOD炉体，开始吹炼，惰性气体为氮气，期间分批补加石灰200Kg。
（8）当系统显示碳含量为0.007%，脱碳结束，取样进行光谱分析。
（9）脱碳结束，实测碳含量0.010%，加入120Kg高铝硅铁合金，吹氩搅拌约5min，进行预还原，还原完毕，扒渣50%，并取样光谱样和气体样。
（10）根据还原后光谱和气体结果，补加微铬、钼铁、电解镍、电解铜等合金，将各成分调整至目标成分。
（11）加大功率，测温，当钢液温度达到1600℃±10℃，加入高铝硅铁合金20Kg，搅拌钢液，进行终还原，扒渣，取光谱和气体样，符合内控成分后，测温1590℃，准备出钢。
（12）出钢前，在钢包底部放入3Kg硅铝钡钙合金进行沉淀脱氧，出钢结束，在钢包液面加入覆盖剂保温，镇静3分钟，转至浇注工位。
（13）采用钢锭模底注法进行钢锭浇注。钢锭规格Ф300mm，浇注温度1530℃，并在浇注阶段分批加保护渣，加入量为1.5Kg/t，起到隔绝空气的作用，减轻凝固阶段钢中氮气逸出。钢锭化学成分如下表9所示。
表9双相不锈钢SR2707化学成分（wt%）
元素 C Si Mn P S Cr Ni Mo Cu N O
成分 0.011 0.38 1.45 0.027 0.007 27.7 7.3 4.3 0.62 0.38 0.0045
（14）钢锭模冷4h后脱模，立即装入锻造加热炉内（炉温1160±10℃），保温3h后开始锻造，锻造毛坯规格Ф100mm，终锻温度1050℃，锻后装入加热炉内进行消应力，1120±20℃保温1h，出炉快速风冷。
（15）将按钢锭锻造方法锻坯先粗加工至Ф90mm，清除表面重皮、裂纹等缺陷，然后装入热处理炉进行固溶处理（1100±10℃保温2h），出炉水冷。锻件的腐蚀和力学性能如下表10所示。
表10 双相不锈钢SR2707锻件力学和腐蚀性能
Rp<sub>0.2</sub>（MPa） R<sub>m</sub>（MPa） A（%） Z（%） 临界缝隙腐蚀温度（℃）
656 860 36 62 55

Claims (3)

1.一种高湿热海洋环境用高氮双相不锈钢制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、内控成分设计
双相不锈钢内控成分按质量百分比包括成分：C≤0.020%、Si≤0.4%、Mn为1.20~1.50%、P≤0.030%、S≤0.010%、Cr为27.0~28.0%、Ni为6.5~7.5%、Mo为4.0~4.5%、Cu为0.5~1.0%、N为0.30~0.40%、O≤0.0050、其余为铁及不可避免杂质；
步骤2、冶炼工艺
中频感应炉初炼化钢得到钢液送至AOD炉内精炼，AOD炉出钢转至浇注工位浇注出钢锭，对钢锭进行热处理并锻造；
中频感应炉初炼化钢的具体方法是：
步骤2.1、所有合金炉料要求表面清洁、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均应经过烘烤，去除水分；
步骤2.2、合金炉料加入之前，在炉底先加入占钢液质量1%~1.5%的干燥活性石灰和萤石，干燥活性石灰：萤石=2：1，然后加入少量合金炉料，随着炉底内炉料熔化进行捣料，分批添加剩余的合金炉料；
步骤2.3、炉料熔清后，取光谱样，光谱分析结果符合初炼控制成分，提温至1600±10℃，吊包，倾动炉体出钢至钢包内，将钢液兑钢到AOD炉内；
AOD炉内精炼的具体实现方法是：
步骤2.4、脱碳阶段，当钢中碳含量在0.01%时，脱碳结束，取样进行光谱分析；
步骤2.5、预还原阶段，加入100~120Kg高铝硅铁合金，高铝硅铁合金成份由Si25%，Al32%和Fe余量组成，吹氩搅拌4－6min，进行预还原，还原完毕，扒渣50%，并取样光谱样和气体样；
步骤2.6、成分调整阶段，根据还原后光谱和气体结果，补加微铬、钼铁、电解镍、电解铜，将各成分调整至内控成分；
步骤2.7、终还原阶段，成分调整结束后，提温至1600±10℃，加入硅铝合金10~20Kg，搅拌钢液，进行终还原，扒渣，取光谱样和气体样，各成分符合内控范围后，准备出钢；
步骤2.8、出钢阶段，出钢前在钢包底部放入2~3Kg硅铝钡钙合金进行沉淀脱氧，硅铝钡钙合金成份由Si32%，Ca15%，Ba12%，Al15%，Fe余量组成，出钢结束，在钢包液面加入覆盖剂保温，镇静3~5分钟，转至浇注工位；
钢锭浇注的具体方法为，采用钢锭模底注法加发热冒口的方式进行钢锭浇注，浇注温度为1530~1550℃，并在浇注阶段分批加保护渣，保护渣按质量百分比包括SiO2为30~35%；CaO为25~30%；MgO为3~4%；Al2O3为4~5%；Na2O为3~5%；C为15~20%，总加入量为1~1.5Kg/t，钢锭在模内冷却3~5h后，立即脱膜装至锻造加热炉内，在1150~1180℃温度待料保温，3~5h，之后再进行锻造；
步骤2.9、第一火轻锤钢锭表面滚八方，锻比小于1.3，第一火结束后，将炉温提至1220±10℃，单火次锻比控制在1.5~2.0，终锻温度不小于1050℃，锻造结束后，锻坯再次装入加热炉内进行消应力处理，1120±20℃保温1~2h，出炉后快速风冷，之后经粗加工，清除表面缺陷，装入热处理炉进行固溶处理，1100±10℃保温2~4h，出炉后快速水冷；
最终材料点蚀当量高于44，屈服强度高于640MPa，抗拉强度高于830MPa，临界缝隙腐蚀温度达到50℃以上。
2.如权利要求1所述的一种高湿热海洋环境用高氮双相不锈钢制备方法，其特征在于：造渣材料为活性石灰、萤石和镁砂。
3.如权利要求1所述的一种高湿热海洋环境用高氮双相不锈钢制备方法，其特征在于：初炼控制成分按重量百分比包括成分：C为1.0~4.5%、Si≤1.0%、Mn≤1.0%、P≤0.030%、S≤0.020%、Cr为25.0~26.0%、Ni为6.0~7.0%、Mo为4.0~5.0%、Cu≤1.0%、其余为铁及不可避免杂质。
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