CN112111627B - 一种不锈钢的多合金复合脱氧方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种不锈钢的多合金复合脱氧方法。解决了现有技术中当钢液中铝含量达1.0%以上时，在脱氧过程中会形成脱氧产物细小弥散，而浇铸时钢中残留的大量脱氧产物夹杂常引起水口结瘤，且会降低钢的蠕变脆性和高温强度的技术问题。本发明提供的不锈钢的多合金复合脱氧方法，可以保证氧含量处于低含量，达到良好了脱氧效果，不会形成脱氧产物细小弥散，钢液中不会残留大量的脱氧产物夹杂，可避免浇筑时引起水口结瘤，且可提高钢的蠕变脆性和高温强度。

Description

一种不锈钢的多合金复合脱氧方法
技术领域
本发明涉及一种不锈钢的脱氧方法，具体涉及一种不锈钢的多合金复合脱氧方法。
背景技术
脱氧是在炼钢和铸造过程中降低钢中氧含量的反应。是保证钢锭(坯)和钢材质量的重要工艺环节。在钢液中氧以溶解形式([O])或非金属夹杂物形式(MxOy)存在。在不锈钢的熔炼中，常采用铝作为强脱氧剂，当钢液中铝达到0.02％时，氧含量应会降到一个很低的水平，达到脱氧的效果。但是，当铝含量继续上升时，钢液中氧含量反而会随之上升，当铝上升到0.1％以上时，就达不到脱氧的效果了。铝含量达1.0％的不锈钢钢液在脱氧过程中会形成脱氧产物细小弥散，而浇铸时钢中残留的大量脱氧产物夹杂常引起水口结瘤，且会降低钢的蠕变脆性和高温强度。
本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：
现有技术中当钢液中铝含量达1.0％以上时，在脱氧过程中会形成脱氧产物细小弥散，而浇铸时钢中残留的大量脱氧产物夹杂常引起水口结瘤，且会降低钢的蠕变脆性和高温强度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不锈钢的多合金复合脱氧方法，以解决现有技术中当钢液中铝含量达1.0％以上时，在脱氧过程中会形成脱氧产物细小弥散，而浇铸时钢中残留的大量脱氧产物夹杂常引起水口结瘤，且会降低钢的蠕变脆性和高温强度的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供的一种不锈钢的多合金复合脱氧方法，包括在不锈钢的熔炼工艺中对钢液进行预脱氧和终脱氧；其中，
所述预脱氧是在钢液熔清后，扒除炉渣大于90％，二次造渣后，喂铝线和J-Ca线进行预脱氧；
所述终脱氧是在钢液进行真空度处理且破空后，喂J-Ca线并加入铈；并在出钢前向钢液中加入镍镁合金，进行终脱氧。
进一步的，所述预脱氧中，所述铝线与钢液的质量比为0.8-1:1000，所述J-Ca线与钢液的质量比0.1-0.115:1000。
进一步的，所述铝线与钢液的质量比为0.9:1000。
进一步的，所述预脱氧中，J-Ca线与钢液的质量比0.108:1000。
进一步的，所述终脱氧中，所述J-Ca线与钢液的质量比为0.08-0.1:1000；所述铈与钢液的质量比为0.8-1.2:1000；所述镍镁合金与钢液的质量比为1.0-1.4:1000，且所述镍镁合金中镁的质量百分比含量为30％。
进一步的，所述终脱氧中，J-Ca线与钢液的质量比为0.09:1000。
进一步的，所述铈与钢液的质量比为1:1000。
进一步的，所述镍镁合金与钢液的质量比为1.2:1000。
基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：
本发明提供的不锈钢的多合金复合脱氧方法，该脱氧方法适合铝含量1.0％以上的不锈钢；在预脱氧中，喂铝线进行初步脱氧，喂J-Ca线可以进一步降低氧含量，再加入1.2％的铝进行铝的合金化，可以确保铝的成分达到技术标准要求；在终脱氧中，再次喂J-Ca线进行深脱氧，加入金属铈可以对夹杂进行变质处理，出钢时向钢液中加镍镁合金，可以保证氧含量处于低含量，达到良好了脱氧效果，不会形成脱氧产物细小弥散，钢液中不会残留大量的脱氧产物夹杂，可避免浇铸时引起水口结瘤，且可提高钢的蠕变脆性和高温强度。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
一、原料说明：
纯铁：采用的是江油市长祥特殊钢制造有限公司生产的纯铁；
FeV80：采用的是攀钢钒公司生产的FeV80，含V 80％；
Cu板：采用的是废铜；
FeCr：采用的是广汉力拓冶金炉料公司生产的FeCr55C25，含Cr56％；
Ni板：采用的是金川集团股份有限公司生产的Ni板，2#Ni；
JMo：采用的是废钼；
Al锭：采用的是中国铝业股份有限公司西北铝加工分公司生产的Al锭，纯铝。
二、实施例：
不锈钢的炼制：
1、化学成份及原料
在实施例1-实施例5中制备不锈钢，其化学成份(以质量百分比计)如下述表1所示，其原料配料(按重量份计)如下表2所示：
表1实施例1-实施例5中不锈钢的的化学成份表
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
碳(％) 0.55 0.5 0.6 0.52 0.58
硅(％) 0.4 0.45 0.4 0.4 0.5
锰(％) 7.6 8 7 7.2 7.8
磷(％) 0.015 0.016 0.013 0.016 0.015
硫(％) 0.003 0.005 0.004 0.003 0.003
镍(％) 7.7 7 8 7.8 7.4
铬(％) 9.5 10 9 9.2 9.8
钼(％) 1.9 1.8 2 1.85 1.95
钒(％) 1.3 1.5 1 1.4 1.2
铜(％) 2.4 2.3 2.5 2.35 2.45
铝(％) 1.2 1.35 1.0 1.1 1.3
铁(％) 余量 余量 余量 余量 余量
表2实施例1-实施例5中不锈钢的原料配料表
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
纯铁 4282 4279 4273 4287 4290
FeV80 115 120 105 118 110
Cu板 172 170 181 170 175
FeCr55C25 1204 1259 1148 1193 1225
Ni板 552 507 573 560 531
JMn 538 551 498 529 525
JMo 135 120 140 120 130
Al锭 100 105 109 95 108
2、制备方法
实施例1：
包括下述步骤：
(1)按化学成份的质量百分比进行配料，配得原料；
(2)感应真空脱气炉冶炼
B1、将步骤(1)中配得的原料加入感应真空脱气炉进行熔化，感应真空脱气炉冶炼熔化速率为40kg/min，同时加入石灰、萤石粉进行造渣，避免钢液裸露；
B2、在原料熔化的同时加入扩散脱氧剂；扩散脱氧剂在能看见熔池后加入，每30min加入5kg；
所述扩散脱氧剂为Al-CaO剂；其中，CaO与Al的重量比为80：20；所述扩散脱氧剂按6.6kg/t向钢液中加入；
B3、当熔炼炉内温度升温至1550℃，原料全熔成钢液后，取样全分析，并按表1中实施例1的热缩式刀柄用不锈钢中的化学成份调配钢液中的化学成份；
B4、当取样全分析的结果达到表1中实施例1的热缩式刀柄用不锈钢中的化学成份后，进行扒渣；
B5、在扒除炉渣大于90％，二次造渣后，喂铝线、喂J-Ca线进行预脱氧；
喂入的铝线与钢液的质量比为0.9：1000；喂入的J-Ca线与钢液的质量比0.108:1000；
B6、待铝线和J-Ca线喂线完成后，关闭熔炼炉进行抽真空，使钢液在真空度≤200Pa、温度为1565℃进行真空处理20min；
B7、钢液真空处理完成后进行破空处理，破空处理后取样全分析；验证B3中化学成份调整的准确性，如钢液中的化学成份与表1中实施例1的热缩式刀柄用不锈钢中的化学成份不符，则再次调整至与表1中实施例1的热缩式刀柄用不锈钢中的化学成份相符；
B8、终脱氧：将钢液升温至1610℃，然后向钢液中加入铈，同时喂J-Ca线，并且在出钢前加入镍镁合金，终脱氧保证氧含量≦30ppm；
所述铈按1kg/t向钢液中加入；所述J-Ca线按0.09kg/t向钢液中加入；所述镍镁合金按1.2kg/t向钢液中加入，且所述镍镁合金中镁的质量百分比含量为30％；
B9、终脱氧后出钢，出钢温度控制在1610℃，出钢后通过钢锭模浇注法浇铸成电极棒，得到电渣重熔用的重熔电极棒；
浇铸前，出钢的钢液先进行镇静，镇静时间≥5min；且在浇注前，在钢锭模内先充入氩气，充入氩气的压力为0.2Mpa，时间为2min；
(3)电渣重熔获得钢锭；
C1、配置渣料：渣料各组分按重量份包括：二元预熔渣115份；氧化镁5份；铝粉0.3份；
C2、将渣料加热至熔融状态后倒入结晶器，将步骤(2)得到的重熔电极棒缓慢插入熔融状态下的渣料中，在起弧前充入氩气，起弧时控制电流为9000A，电压为41V，时间为60min；通电起弧进行重熔，重熔时控制电流为10200A，电压为39V，时间为150min；重熔后进行充填，充填时控制电流为9000A，电压为36V，时间为30min；
将重熔电极棒插入熔融状态下的渣料中前，将重熔电极切割帽口(钢液的冷却过程中会收缩，帽口是指为防止收缩产生孔洞而设置的集中缩孔区)后，对重熔电极棒进行烘烤，所述烘烤是在温度大于500℃烘烤2h；所述起弧前充入氩气，是向结晶器内充入氩气5min，比例阀开度为30％；所述电渣重熔获得钢锭时是通过不锈钢车屑引弧，用本钢种锯切的底垫(底垫为切帽口后，在电极上再切20-40mm的片)，经≥500℃，2h烘烤；
C3、电渣重熔充填后，将钢锭缓冷后脱模，得到电渣重熔锭；
所述钢锭缓冷为：先自然冷却150min，然后罩冷≥24h，最后空冷至≦50℃；
(4)锻造钢坯
D1、将步骤(4)得到的电渣重熔锭两端平头，切净底垫及缩孔；加热经850℃均温，均温时间大于1.5小时，加热温度1180℃；电渣重熔锭进行镦粗锻造，锻造后进行缓冷，得钢坯；
(5)钢坯退火
将步骤(4)缓冷后的钢坯进行退火处理，退火两端平头，粗加工、探伤合格后送热处理；
(6)热处理
F1、固溶处理
以升温速率80℃/h升温至600℃，并在此温度保温120min；以升温速率80℃/h升温至1000℃，并在此温度保温710-730min；然后水冷至400℃以下；
F2、时效处理
在固溶处理后，以升温速率80℃/h升温至550℃，并在此温度保温900min；然后空冷至常温即得不锈钢成品。
实施例2：
本实施例中，按表1中实施例2的不锈钢中的化学成份调配钢液中的化学成份。
本实施例中，采用的脱氧方法为：
包括在不锈钢的熔炼工艺中对钢液进行预脱氧和终脱氧；其中，
预脱氧为：
B5、在扒除炉渣大于90％，二次造渣后，喂铝线、喂J-Ca线进行预脱氧；
喂入的铝线与钢液的质量比为0.8：1000；喂入的J-Ca线与钢液的质量比0.1:1000；
终脱氧为：
B8、终脱氧：将钢液升温至1610℃，然后向钢液中加入铈，同时喂J-Ca线，并且在出钢前加入镍镁合金，终脱氧保证氧含量≦30ppm；
所述铈按0.8kg/t向钢液中加入；所述J-Ca线按0.1kg/t向钢液中加入；所述镍镁合金按1.4kg/t向钢液中加入，且所述镍镁合金中镁的质量百分比含量为30％；
其余制备步骤同实施例1。
实施例3：
本实施例中，按表1中实施例3的不锈钢中的化学成份调配钢液中的化学成份。
本实施例中，采用的脱氧方法为：
包括在不锈钢的熔炼工艺中对钢液进行预脱氧和终脱氧；其中，
预脱氧为：
B5、在扒除炉渣大于90％，二次造渣后，喂铝线、喂J-Ca线进行预脱氧；
喂入的铝线与钢液的质量比为1：1000；喂入的J-Ca线与钢液的质量比0.115:1000；
终脱氧为：
B8、终脱氧：将钢液升温至1610℃，然后向钢液中加入铈，同时喂J-Ca线，并且在出钢前加入镍镁合金，终脱氧保证氧含量≦30ppm；
所述铈按1.2kg/t向钢液中加入；所述J-Ca线按0.08kg/t向钢液中加入；所述镍镁合金按1kg/t向钢液中加入，且所述镍镁合金中镁的质量百分比含量为30％；
其余制备步骤同实施例1。
实施例4：
本实施例中，按表1中实施例4的不锈钢中的化学成份调配钢液中的化学成份。
本实施例中，采用的脱氧方法为：
包括在不锈钢的熔炼工艺中对钢液进行预脱氧和终脱氧；其中，
预脱氧为：
B5、在扒除炉渣大于90％，二次造渣后，喂铝线、喂J-Ca线进行预脱氧；
喂入的铝线与钢液的质量比为0.95：1000；喂入的J-Ca线与钢液的质量比0.105:1000；
终脱氧为：
B8、终脱氧：将钢液升温至1610℃，然后向钢液中加入铈，同时喂J-Ca线，并且在出钢前加入镍镁合金，终脱氧保证氧含量≦30ppm；
所述铈按0.9kg/t向钢液中加入；所述J-Ca线按0.095kg/t向钢液中加入；所述镍镁合金按1.3kg/t向钢液中加入，且所述镍镁合金中镁的质量百分比含量为30％；
其余制备步骤同实施例1。
实施例5：
本实施例中，按表1中实施例5的不锈钢中的化学成份调配钢液中的化学成份。
本实施例中，采用的脱氧方法为：
包括在不锈钢的熔炼工艺中对钢液进行预脱氧和终脱氧；其中，
预脱氧为：在扒除炉渣大于90％，二次造渣后，扒渣完成后，喂铝线、喂J-Ca线进行预脱氧；
喂入的铝线与钢液的质量比为0.85：1000；喂入的J-Ca线与钢液的质量比0.112:1000；
终脱氧为：
B8、终脱氧：将钢液升温至1610℃，然后向钢液中加入铈，同时喂J-Ca线，并且在出钢前加入镍镁合金，终脱氧保证氧含量≦30ppm；
所述铈按1.1kg/t向钢液中加入；所述J-Ca线按0.085kg/t向钢液中加入；所述镍镁合金按1.1kg/t向钢液中加入，且所述镍镁合金中镁的质量百分比含量为30％；
其余制备步骤同实施例1。
三、性能检测
1、将实施例1-5制备的不锈钢材料进行性能检测，检测结果如下表3所示：
表3性能检测结果
Figure BDA0002704839070000091
2、按照实施例1的配方和制备方法，在不同时间和不同的真空熔炼炉进行熔炼，制备出的热缩式刀柄用不锈钢的性能参数如下表4所示：
表4性能检测结果
Figure BDA0002704839070000092
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种不锈钢的多合金复合脱氧方法，其特征在于：包括在不锈钢的熔炼工艺中对钢液进行预脱氧和终脱氧；其中，
所述预脱氧是在钢液熔清后，扒除炉渣大于90%，二次造渣后，喂铝线和J-Ca线进行预脱氧；所述预脱氧中，所述铝线与钢液的质量比为0.8-1:1000，所述J-Ca线与钢液的质量比0.1-0.115:1000；
所述终脱氧是在钢液进行真空度处理且破空后，喂J-Ca线并加入铈；并在出钢前向钢液中加入镍镁合金，进行终脱氧；所述终脱氧中，所述J-Ca线与钢液的质量比为0.08-0.1:1000，所述铈与钢液的质量比为0.8-1.2:1000，所述镍镁合金与钢液的质量比为1.0-1.4:1000，且所述镍镁合金中镁的质量百分比含量为30%。
2.根据权利要求1所述的不锈钢的多合金复合脱氧方法，其特征在于：所述铝线与钢液的质量比为0.9:1000。
3.根据权利要求1所述的不锈钢的多合金复合脱氧方法，其特征在于：所述预脱氧中，J-Ca线与钢液的质量比0.108:1000。
4.根据权利要求1所述的不锈钢的多合金复合脱氧方法，其特征在于：所述终脱氧中，J-Ca线与钢液的质量比为0.09:1000。
5.根据权利要求1所述的不锈钢的多合金复合脱氧方法，其特征在于：所述铈与钢液的质量比为1:1000。
6.根据权利要求1所述的不锈钢的多合金复合脱氧方法，其特征在于：所述镍镁合金与钢液的质量比为1.2:1000。
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