CN115558836A - 一种生产新型马氏体沉硬化耐酸、耐热不锈钢fv520(b)钢锭的工艺方法 - Google Patents

一种生产新型马氏体沉硬化耐酸、耐热不锈钢fv520(b)钢锭的工艺方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于冶金工业技术领域，特别涉及到一种生产新型马氏体沉硬化耐酸、耐热不锈钢FV520(B)的工艺方法。该不锈钢的组成如下：按质量百分比计％，C＝0.020‑0.070，Mn＝0.30‑1.00，Si＝0.15‑0.70，Cr＝13.0‑14.5，Ni＝5.00‑6.00，Mo＝1.30‑1.80，Nb＝0.25‑0.45，Cu=1.30‑1.80，S≤0.025，P≤0.030，余量为Fe；采用电炉初炼+VOD（LF）精炼的冶炼方法，制得的产品检验结果达到电渣重熔水平，其化学成分和探伤要求完全满足锻件技术条件的要求。

Description

一种生产新型马氏体沉硬化耐酸、耐热不锈钢FV520(B)钢锭 的工艺方法
技术领域
本发明属于冶金工业技术领域，特别涉及到一种生产新型马氏体沉硬化耐酸、耐热不锈钢FV520(B)的工艺方法。
背景技术
FV520(B)是在Cr13型马氏体不锈钢基础上研制的一种新型沉淀硬化马氏体不锈钢，具有较高的强度，良好的焊接性能和耐腐蚀性能，所以它成为目前市场中生产叶轮的主要材质，马氏体沉硬化耐酸、耐热不锈钢对钢水的纯净度要求高，其化学成分的控制和探伤标准在炼钢中较难控制，其对生产设备要求高、成本大。
因此，现在需要开发出一种对设备要求低、成本小、不锈钢机械性能好且微观组织金属夹杂物又相对较少的简单工艺方法。
发明内容
发明目的：针对现有技术的不足，本发明提供一种马氏体沉硬化耐酸、耐热不锈钢FV520(B)钢锭的工艺方法。采用本发明的工艺制备的产品检验结果达到电渣重熔水平，其化学成分和探伤要求完全满足锻件技术条件的要求。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。
一种新型马氏体沉硬化耐酸、耐热不锈钢FV520(B)钢锭的工艺方法，具体包括如下步骤：
1、冶炼方法：采用电炉初炼+VOD（LF）精炼。
2、配料：
2.1、炉料由本钢种或类似本钢种的返回钢或相似返回钢及铁合金组成，生铁、铸件或杂钢不得配入；
2.2、配料的化学成份参考表中的规定：
表1 FV520(B)钢成分取值范围表。
Figure DEST_PATH_IMAGE001
3、电炉初炼：炉料全熔，T≥1580℃取样分析C、Mn、Si、S、Cr、Ni、Cu及有关元素。
4、VOD炉外精炼：
4.1、采用Mg-Cr（或Mg-C渣线）的专用钢包，钢包不允许有残铁。透气砖处不许有残铁，不同钢种使用同一钢包时残渣必须进行有效的清理，上新包的烘烤时间t≥20小时，盛钢前钢包予热T≥800℃；
4.2、入缶前全部除炉渣，保证露出钢水面积≥80％，或渣厚不大于40mm；
4.3、入缶接通氩气并调至20－30升／分，测量自由空间不小于800mm，取化学成分试样，测量钢水温度T≥1550℃，盖好小包盖后进行真空吹氧操作；
4.4、吹氧制度：
表2 吹氧参数
Figure 393826DEST_PATH_IMAGE003
注：吹氧期应注意废气温度．压力的变化，根据条件变化选择各种参数；
4.5、停氧条件：①氧浓差电势下降为零；②废气温度．压力均有下降趋势；
4.6、停氧后，P≤303Pa(3mb)的状态下进行保持真空，真空保持时间≥15min或当电势（E）重新升起后又下降至零时真空结束。真空下氩气流量50－80升／分；
4.7、真空后，测温、取样加入渣料，渣料组成：CaO 10－15kg/t, CaF2 3－5kg/t。如温度过低可以采取入LF加热的方法挽救，T=1600－1620℃为宜；
4.8、化学成份试样结果报回后，即可按标准要求进行化学成份调整；
4.9、出钢条件：化学成份按标准合适；温度T=1550－1560℃；钢渣流动性．还原性良好，为保证温度和翻渣操作，加入保温碳化稻壳,软吹后出钢。
与现有技术相比，本发明的有益效果为。
本发明制备的FV520(B)钢种优势为：
（1）同其他的马氏体沉硬化耐酸、耐热不锈钢相比，本发明中市场价格较高的金属含量较低，可节约原材料成本。
（2）本发明不锈钢的硫、磷含量均较低。
（3）本发明新型马氏体沉硬化耐酸、耐热不锈钢FV520(B)钢锭的制备方法简单，通过本发明提供的艺方法就可炼出此不锈钢，工艺可控性较强，可实现工业化生产。
附图说明
图1 实施例1制备的FV520(B)钢组织金相图。
图2 实施例2制备的FV520(B)钢组织金相图。
具体实施方式
以下公开本发明的一些实施例，本领域技术人员可以根据本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
一种新型马氏体沉硬化耐酸、耐热不锈钢FV520(B)钢锭的工艺方法，具体包括如下步骤：
步骤1、冶炼方法：采用电炉初炼+VOD（LF）精炼。
步骤2、配料：
2.1、炉料由本钢种或类似本钢种的返回钢或相似返回钢及铁合金组成，生铁、铸件或杂钢不得配入；
2.2、配料的化学成份参考上表1。
步骤3、电炉初炼：炉料全熔，T≥1580℃取样分析C、Mn、Si、S、Cr、Ni、Cu及有关元素。
步骤4、VOD炉外精炼：
4.1、采用Mg-Cr（或Mg-C渣线）的专用钢包，钢包不允许有残铁。透气砖处不许有残铁，不同钢种使用同一钢包时残渣必须进行有效的清理，上新包的烘烤时间t≥20小时，盛钢前钢包予热T≥800℃；
4.2、入缶前全部除炉渣，保证露出钢水面积≥80％，或渣厚不大于40mm；
4.3、入缶接通氩气并调至20－30升／分，测量自由空间不小于800mm，取化学成分试样，测量钢水温度T≥1550℃，盖好小包盖后进行真空吹氧操作；
4.4、吹氧制度如上表2所示；
4.5、停氧条件：①氧浓差电势下降为零；②废气温度．压力均有下降趋势；
4.6、停氧后，P≤303Pa(3mb)的状态下进行保持真空，真空保持时间≥15min或当电势（E）重新升起后又下降至零时真空结束。真空下氩气流量50－80升／分；
4.7、真空后，测温、取样加入渣料，渣料组成：CaO 10－15kg/t，CaF2 3－5kg/t，如温度过低可以采取入LF加热的方法挽救，T=1600－1620℃为宜；
4.8、化学成份试样结果报回后，即可按标准要求进行化学成份调整；
4.9、出钢条件：化学成份按标准合适；温度T=1550－1560℃；钢渣流动性．还原性良好；为保证温度和翻渣操作，加入保温碳化稻壳，软吹后出钢。
实施例1。
FV520(B)钢、10t/支、按本发明技术条件生产。
表3 实施例1 FV520(B)钢成分表。
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE004
电炉初炼：炉料全熔，T=1600℃取样分析C、Mn、Si、S、Cr、Ni、Cu及有关元素。
VOD炉外精炼：采用Mg-Cr的专用钢包，钢包不允许有残铁。透气砖处不许有残铁，不同钢种使用同一钢包时残渣必须进行有效的清理，上新包的烘烤时间t=25小时，盛钢前钢包予热T=850℃。入缶前全部除炉渣，保证露出钢水面积80％以上。入缶接通氩气并调至20－30升／分，测量自由空间为850mm，取化学成分试样，测量钢水温度T=1600℃，盖好小包盖后进行真空吹氧操作。
表4 吹氧参数。
Figure 107704DEST_PATH_IMAGE005
停氧条件：①氧浓差电势下降为零；②废气温度．压力均有下降趋势。
停氧后，P=303Pa的状态下进行保持真空，真空保持时间=20min。真空下氩气流量60升／分。真空后，测温、取样加入渣料，渣料组成：CaO 10kg/t, CaF2 3kg/t。为保证温度和翻渣操作，加入保温碳化稻壳，软吹后出钢。
低倍组织检验。
低倍组织检验结果如下：
锻件横向低倍试样没有目视可见的缩孔、气泡、裂纹、夹杂、翻皮和白点缺陷。
非金属夹杂物结果：非金属夹杂物要求按GB/T 10561标准进行夹杂物A、B、C、D、DS的测定，全部钢号的锻件要保证其夹杂物含量粗、细系列及总和均低于2级。经检验只有D类夹杂物为1级，其余夹杂物均无。
表5 非金属夹杂物检验结果。
Figure DEST_PATH_IMAGE006
全部试样的锻件要保证性能热处理后实际晶粒度在五级以上。经检验锻件试样晶粒度为五级，符合标准要求。
表6 晶粒度检验结果。
Figure 684179DEST_PATH_IMAGE007
晶粒度检验结果，经检验锻件试样晶粒度为五级，符合标准要求。
上述实施例1中对马氏体沉硬化耐酸、耐热不锈钢FV520(B)不锈钢的硬度和拉伸力学性能的测试方法如下。
(1)硬度：采用布氏硬度计进行硬度测试，打5个点后取平均值，数值列于表7。
(2)拉伸力学性能：采用电子万能实验机进行拉伸实验，取2个相同处样品的抗拉强度、屈服强度和延伸率的平均值，列于表7。
表7 实施例1试样的硬度、拉伸检验结果。
Figure DEST_PATH_IMAGE008
(3)使用外圆试圈加工试样进行室温、-50℃和-75℃的低温冲击试验，检验结果如下表
表8 室温及低温冲击检验结果。
Figure 610546DEST_PATH_IMAGE009
上述实施例1中对马氏体沉硬化耐酸、耐热不锈钢FV520(B)不锈钢的进行微观组织检测，其试样在砂轮机上粗磨，倒角，预磨机上用280#、400#、600#、800#、1000#、1200#、砂纸粗磨，绒布，金刚石喷雾研磨剂细抛，腐蚀、酒精冲洗，烘干等步骤制备金相试样。实验所采用的腐蚀液为FeCl，将制备好的金相试样在金相显微镜下进行组织观察，其FV520(B)钢组织金相图如图1所示。
由图1可以看出，组织晶粒均匀细小，颗粒圆润，位错密度低，并无任何金属夹杂物。
实施例2。
FV520(B)钢、10t/支、按本发明技术条件生产。
表9 实施例2 FV520(B)钢成分表。
Figure 956077DEST_PATH_IMAGE010
电炉初炼：炉料全熔，T=1600℃取样分析C、Mn、Si、S、Cr、Ni、Cu及有关元素。
VOD炉外精炼：采用Mg-Cr的专用钢包，钢包不允许有残铁。透气砖处不许有残铁，不同钢种使用同一钢包时残渣必须进行有效的清理，上新包的烘烤时间t=25小时，盛钢前钢包予热T=850℃。入缶前全部除炉渣，保证露出钢水面积80％以上。入缶接通氩气并调至20－30升／分，测量自由空间为850mm，取化学成分试样，测量钢水温度T=1600℃，盖好小包盖后进行真空吹氧操作。
表10 吹氧参数。
Figure 44119DEST_PATH_IMAGE011
停氧条件：①氧浓差电势下降为零；②废气温度．压力均有下降趋势。
停氧后，P=303Pa的状态下进行保持真空，真空保持时间=20min。真空下氩气流量60升／分。真空后，测温、取样加入渣料，渣料组成：CaO 10kg/t, CaF2 3kg/t。为保证温度和翻渣操作，加入保温碳化稻壳，软吹后出钢。
低倍组织检验。
低倍组织检验结果如下：
锻件横向低倍试样没有目视可见的缩孔、气泡、裂纹、夹杂、翻皮和白点缺陷。
非金属夹杂物结果：非金属夹杂物要求按GB/T 10561标准进行夹杂物A、B、C、D、DS的测定，全部钢号的锻件要保证其夹杂物含量粗、细系列及总和均低于2级。经检验只有D类夹杂物为1级，其余夹杂物均无。
表11 非金属夹杂物检验结果。
Figure 842310DEST_PATH_IMAGE012
全部试样的锻件要保证性能热处理后实际晶粒度在五级以上。经检验锻件试样晶粒度为五级，符合标准要求。
表12 晶粒度检验结果。
Figure DEST_PATH_IMAGE013
晶粒度检验结果，经检验锻件试样晶粒度为五级，符合标准要求。
上述实施例2中对马氏体沉硬化耐酸、耐热不锈钢FV520(B)不锈钢的硬度和拉伸力学性能的测试方法如下。
(1)硬度：采用布氏硬度计进行硬度测试，打5个点后取平均值，数值列于表7。
(2)拉伸力学性能：采用电子万能实验机进行拉伸实验，取2个相同处样品的抗拉强度、屈服强度和延伸率的平均值，列于表7。
表13 实施例2试样的硬度、拉伸检验结果。
Figure 572369DEST_PATH_IMAGE014
(3)使用外圆试圈加工试样进行室温、-50℃和-75℃的低温冲击试验，检验结果如下表
表14 室温及低温冲击检验结果。
Figure DEST_PATH_IMAGE015
上述实施例1中对马氏体沉硬化耐酸、耐热不锈钢FV520(B)不锈钢的进行微观组织检测，其试样在砂轮机上粗磨，倒角，预磨机上用280#、400#、600#、800#、1000#、1200#、砂纸粗磨，绒布，金刚石喷雾研磨剂细抛，腐蚀、酒精冲洗，烘干等步骤制备金相试样。实验所采用的腐蚀液为FeC1,将制备好的金相试样在金相显微镜下进行组织观察，其FV520(B)钢组织金相图如图2所示。
由图2可以看出，组织晶粒均匀细小，颗粒圆润，位错密度低，并无任何金属夹杂物。
综上所述：本发明公开一种新型马氏体沉硬化耐酸、耐热不锈钢FV520(B)钢锭的生产工艺方法，该不锈钢的组成如下：按质量百分比计％，C＝0.020-0.070，Mn＝0.30-1.00，Si＝0.15-0.70，Cr＝13.0-14.5，Ni＝5.00-6.00，Mo＝1.30-1.80，Nb＝0.25-0.45，Cu=1.30-1.80，S≤0 .025，P≤0 .030，余量为Fe。本发明的不锈钢通过优化合金元素、采用电炉初炼+VOD（LF）精炼相结合生产出的FV520(B)不锈钢材料横向低倍试样均没有目视可见的缩孔、气泡、裂纹、夹杂、翻皮和白点缺陷，且非金属夹杂物检验结果均达到要求值。此外，同其他的马氏体沉硬化耐酸、耐热不锈钢相比，本发明中市场价格较高的金属含量较低，可节约原材料成本。本发明不锈钢元素成分在表1给定范围内，屈服强度高达787MPa，抗拉强度高达957Mpa；此外布氏硬度值可达295HBW；此外，本发明优势在于晶粒度检验结果全部为五级，微观组织晶粒均匀细小，颗粒圆润，位错密度低，并无任何金属夹杂物；是制造叶轮的最佳材料。

Claims (6)

1.一种新型马氏体沉硬化耐酸、耐热不锈钢FV520(B)钢锭的工艺方法，其特征在于，冶炼方法采用电炉初炼+VOD（LF）精炼，具体包括如下步骤：
步骤1、配料：炉料由本钢种或类似本钢种的返回钢或相似返回钢及铁合金组成，生铁、铸件或杂钢不得配入；
步骤2、电炉初炼：炉料全熔，T≥1580℃取样分析C、Mn、Si、S、Cr、Ni、Cu及有关元素；
步骤3、VOD炉外精炼：
3.1、采用Mg-Cr或Mg-C渣线的专用钢包，钢包不允许有残铁，透气砖处不许有残铁，不同钢种使用同一钢包时残渣必须进行有效的清理，上新包的烘烤时间t≥20小时，盛钢前钢包予热T≥800℃；
3.2、入缶前全部除炉渣，保证露出钢水面积≥80％，或渣厚不大于40mm；
3.3、入缶接通氩气并调至20－30升／分，测量自由空间不小于800mm，取化学成分试样，测量钢水温度T≥1550℃，盖好小包盖后进行真空吹氧操作；
3.4、真空后，测温、取样加入渣料，如温度过低可以采取入LF加热的方法挽救，T=1600－1620℃为宜；
3.5、化学成份试样结果报回后，即可按标准要求进行化学成份调整；
3.6、出钢条件：化学成份按标准合适；温度T=1550－1560℃；钢渣流动性．还原性良好；为保证温度和翻渣操作，加入保温碳化稻壳,软吹后出钢。
2.如权利要求1所述的新型马氏体沉硬化耐酸、耐热不锈钢FV520(B)钢锭的工艺方法，其特征在于，所属步骤1中FV520(B)钢成分取值范围如下：
表1 FV520(B)钢成分取值范围表。
Figure 564739DEST_PATH_IMAGE002
3.如权利要求1所述的新型马氏体沉硬化耐酸、耐热不锈钢FV520(B)钢锭的工艺方法，其特征在于，所属步骤3中吹氧参数如下：
表2 吹氧参数
Figure DEST_PATH_IMAGE004
注：吹氧期应注意废气温度．压力的变化，根据条件变化选择各种参数。
4.如权利要求1所述的新型马氏体沉硬化耐酸、耐热不锈钢FV520(B)钢锭的工艺方法，其特征在于，所属步骤3中停氧条件为①氧浓差电势下降为零；②废气温度．压力均有下降趋势。
5.如权利要求1所述的新型马氏体沉硬化耐酸、耐热不锈钢FV520(B)钢锭的工艺方法，其特征在于，所属步骤3中停氧后，P≤303Pa(3mb)的状态下进行保持真空，真空保持时间≥15min或当电势（E）重新升起后又下降至零时真空结束，真空下氩气流量50－80升／分。
6.如权利要求1所述的新型马氏体沉硬化耐酸、耐热不锈钢FV520(B)钢锭的工艺方法，其特征在于，所属步骤3中渣料组成为CaO 10－15kg/t，CaF2 3－5kg/t。
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