CN116445679A - 一种含钇超纯高铬铁素体不锈钢母合金制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含钇超纯高铬铁素体不锈钢母合金制造方法，按照母合金的成分控制要求配料，使用原料烘烤炉将配好的原料在125℃干燥1小时以上，按照Fe(50％)、Cr(50％)、W、Mo、Nb、Cr(50％)、Fe(50％)顺序加料；真空下送电熔化，真空度小于10Pa；钢水熔炼化清后升温精炼，真空度小于1Pa，精炼温度1570‑1590℃，钢液温度1620℃，保温状态，准备好模组；充氩50000Pa，用纯铁皮包裹金属钇、锰加入，加入后搅拌1.5分钟快速浇注。可以适用于汽车排气歧管或者涡轮增压器，生产的低碳氮超纯铁素体不锈钢合金元素可以精确控制。

Description

一种含钇超纯高铬铁素体不锈钢母合金制造方法

技术领域

本发明涉及不锈钢母合金制造技术领域，特别涉及一种含钇超纯高铬铁素体不锈钢母合金制造方法。

背景技术

铁素体不锈钢通常是指Cr质量分数为12％～30％的不锈钢，依照Cr质量分数的不同，可以将其划分为低Cr、中Cr及高Cr这3种类型。通常而言，铁素体不锈钢抗蚀能力的强弱与Cr质量分数有关，Cr质量分数越高，耐蚀性能越强。为提高材料的综合性能，避免Cr的碳化物和氮化物析出对钢力学性能和耐腐蚀性能带来的不利影响，现阶段铁素体不锈钢向着低C、N的方向发展。超纯铁素体不锈钢属于铁素体不锈钢的一种，其C和N元素的含量极低(C和N元素质量分数之和不超过0.010％)，且具有中高Cr质量分数。由于其拥有较好的耐耐热腐蚀性能、导热性能、抗震性能和加工性能等，被广泛应用于汽车行业、及石油化工等领域。

汽车行业对于汽车发动机的排气系统和涡轮增压器，其所用的热端部件需要有较好的耐高温性能、成型性能和焊接性能，满足高温氧化、耐腐蚀、疲劳性能等要求。在20世纪70年代，为改善催化效率和降低排放，不断地提高发动机排气温度，排气歧管工作温度由750～800℃提高到了900～950℃，同时为了提高燃油经济性，减轻车重，目前排气温度已经升高至950～1000℃，这就对排气歧管的选用材料提出了更高的要求。国内生产的轿车排气系统用主要用奥氏体不锈钢，奥氏体型不锈钢主要是1.4826、1.4828、1.4837、1.4848、、1.4849等。不锈钢中奥氏体系不锈钢具有优良的耐热性和加工性，但由于热膨胀系数大，所以当使用于像排气岐管这样要反复承受加热和冷却的构件时，容易产生热疲劳破坏。另一方面，铁素体系不锈钢与奥氏体系不锈钢相比，由于热膨胀系数小，所以热疲劳特性和耐氧化皮剥离性优良。另外与奥氏体系不锈钢相比，由于不含Ni，所以材料成本也低，被广泛使用。但是，铁素体系不锈钢与奥氏体系不锈钢相比，由于高温强度低，所以一直在开发提高高温强度的技术。因此，低成本抗高温氧化材料成为材料合金化的发展趋势。

纯铁素体不锈钢具有良好的焊接性能、韧性，在多种腐蚀介质中具有优良的抗腐蚀能力，尤其是抗应力腐蚀和晶间腐蚀能力更为突出，而上述性能的实现则全在于钢中的杂质C、O、N、S是否降到了超纯净的限度。合金超纯净的熔炼技术的开发及成本成为该合金应用的关键。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种含钇超纯高铬铁素体不锈钢母合金制造方法，可以适用于汽车排气歧管或者涡轮增压器，生产的低碳氮超纯铁素体不锈钢合金元素可以精确控制。

根据本发明的第一方面实施例的一种含钇超纯高铬铁素体不锈钢母合金制造方法，包括：

步骤1：真空感应炉预热100-150℃，真空感应炉的炉衬、耐材均为氧化铝；

步骤2：按照母合金的成分控制要求配料，由以下重量百分比的成分组成：0.2％≤Y≤0.3％、C≤0.006％、N≤0.002％、O≤0.002％、Si≤0.02％、P≤0.01％、S≤0.005％、Ni≤0.05％、0.4％≤Mn≤1.0％、22％≤Cr≤28％、0.2％≤Nb≤0.5％、0.05％≤Al≤0.2％、Ti≤0.02％、Cu≤0.02％、V≤0.02％、1.0％≤W≤3.0％、1.0％≤Mo≤3.0％，以及余量为铁；

步骤3：使用原料烘烤炉将配好的原料在100-150℃干燥1小时以上；

步骤4：按照Fe(50％)、Cr(50％)、W、Mo、Nb、Cr(50％)、Fe(50％)顺序加料；

步骤5：真空下送电熔化，真空度小于10Pa；

步骤6：钢水熔炼化清后升温精炼，真空度小于1Pa，精炼温度1570-1590℃；

步骤7：降温加入Al，搅拌后炉前取样分析；

步骤8：钢液温度1610-1630℃，保温状态，准备好模组；充氩50000Pa，用纯铁皮包裹金属钇(按照80％的收得率计算控制加入)、锰加入(按照95％的收得率计算控制加入)，加入后搅拌1-2分钟快速浇注。

根据本发明实施例的一种含钇超纯高铬铁素体不锈钢母合金制造方法，至少具有如下有益效果：本实施例一种含钇超纯高铬铁素体不锈钢母合金制造方法，可铸造母合金，可以适用于汽车排气歧管或者涡轮增压器，生产的低碳氮超纯铁素体不锈钢合金元素可以精确控制(稀土钇元素控制精确，控制精确度95％)，材料纯净，钢中的杂质C、O、N、S降到了超纯净的限度，本发明可以在保证熔炼合金的成分完全满足国外EB26－1标准要求的前提下，使得严重影响合金腐蚀性能的C+N在合金中的量小于80ppm，C+N+O小于100ppm。同时降低了熔炼合金的S含量，含量低于30ppm，保证合金在高温时具有良好的塑性，优良的锻造性能，合金热穿管的成材率达到100％。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

具体实施方式

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

实施例1

一种含钇超纯高铬铁素体不锈钢母合金制造方法，包括：

步骤1：真空感应炉预热100℃，真空感应炉的炉衬、耐材均为氧化铝；

步骤2：按照母合金的成分控制要求配料，由以下重量百分比的成分组成：Y:0.2％、C:0.002％、N:0.001％、O:0.001％、Si:0.01％、P:0.01％、S:0.005％、Ni:0.05％、Mn:0.4％、Cr:22％、Nb:0.2％、Al:0.05％、Ti:0.02％、Cu:0.02％、V:0.02％、W:1.0％、Mo:1.0％，以及余量为铁；

步骤3：使用原料烘烤炉将配好的原料在100℃干燥1小时以上；

步骤4：按照Fe(50％)、Cr(50％)、W、Mo、Nb、Cr(50％)、Fe(50％)顺序加料；

步骤5：真空下送电熔化，真空度小于10Pa；

步骤6：钢水熔炼化清后升温精炼，真空度小于1Pa，精炼温度1570℃；

步骤7：降温加入Al，搅拌后炉前取样分析；

步骤8：钢液温度1610℃，保温状态，准备好模组；充氩50000Pa，用纯铁皮包裹金属钇(按照80％的收得率计算控制加入)、锰加入(按照95％的收得率计算控制加入)，加入后搅拌1分钟快速浇注。

实施例2

一种含钇超纯高铬铁素体不锈钢母合金制造方法，包括：

步骤1：真空感应炉预热150℃，真空感应炉的炉衬、耐材均为氧化铝；

步骤2：按照母合金的成分控制要求配料，由以下重量百分比的成分组成：Y:0.3％、C:0.006％、N:0.002％、O:0.002％、Si:0.02％、P:0.01％、S:0.005％、Ni:0.05％、Mn:1.0％、Cr:28％、Nb:0.5％、Al:0.2％、Ti:0.02％、Cu:0.02％、V:0.02％、W:3.0％、Mo:3.0％，以及余量为铁；

步骤3：使用原料烘烤炉将配好的原料在150℃干燥1小时以上；

步骤4：按照Fe(50％)、Cr(50％)、W、Mo、Nb、Cr(50％)、Fe(50％)顺序加料；

步骤5：真空下送电熔化，真空度小于10Pa；

步骤6：钢水熔炼化清后升温精炼，真空度小于1Pa，精炼温度1590℃；

步骤7：降温加入Al，搅拌后炉前取样分析；

步骤8：钢液温度1630℃，保温状态，准备好模组；充氩50000Pa，用纯铁皮包裹金属钇(按照80％的收得率计算控制加入)、锰加入(按照95％的收得率计算控制加入)，加入后搅拌2分钟快速浇注。

实施例3

一种含钇超纯高铬铁素体不锈钢母合金制造方法，包括：

步骤1：真空感应炉预热125℃，真空感应炉的炉衬、耐材均为氧化铝；

步骤2：按照母合金的成分控制要求配料，由以下重量百分比的成分组成：Y:0.25％、C:0.004％、N:0.0015％、O:0.0015％、Si:0.015％、P:0.01％、S:0.005％、Ni:0.05％、Mn:0.7％、Cr:25％、Nb:0.35％、Al:0.125％、Ti:0.02％、Cu:0.02％、V:0.02％、W:2.0％、Mo:2.0％，以及余量为铁；

步骤3：使用原料烘烤炉将配好的原料在125℃干燥1小时以上；

步骤4：按照Fe(50％)、Cr(50％)、W、Mo、Nb、Cr(50％)、Fe(50％)顺序加料；

步骤5：真空下送电熔化，真空度小于10Pa；

步骤6：钢水熔炼化清后升温精炼，真空度小于1Pa，精炼温度1570-1590℃；

步骤7：降温加入Al，搅拌后炉前取样分析；

步骤8：钢液温度1620℃，保温状态，准备好模组；充氩50000Pa，用纯铁皮包裹金属钇(按照80％的收得率计算控制加入)、锰加入(按照95％的收得率计算控制加入)，加入后搅拌1.5分钟快速浇注。

本发明一种含钇超纯高铬铁素体不锈钢母合金制造方法，可铸造母合金，可以适用于汽车排气歧管或者涡轮增压器，生产的低碳氮超纯铁素体不锈钢合金元素可以精确控制(稀土钇元素控制精确，控制精确度95％)，材料纯净，钢中的杂质C、O、N、S降到了超纯净的限度，本发明可以在保证熔炼合金的成分完全满足国外EB26－1标准要求的前提下，使得严重影响合金腐蚀性能的C+N在合金中的量小于80ppm，C+N+O小于100ppm。同时降低了熔炼合金的S含量，含量低于30ppm，保证合金在高温时具有良好的塑性，优良的锻造性能，合金热穿管的成材率达到100％。

上面对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (1)

1.一种含钇超纯高铬铁素体不锈钢母合金制造方法，其特征在于，包括：

步骤1：真空感应炉预热100-150℃，真空感应炉的炉衬、耐材均为氧化铝；

步骤2：按照母合金的成分控制要求配料，由以下重量百分比的成分组成：0.2％≤Y≤0.3％、C≤0.006％、N≤0.002％、O≤0.002％、Si≤0.02％、P≤0.01％、S≤0.005％、Ni≤0.05％、0.4％≤Mn≤1.0％、22％≤Cr≤28％、0.2％≤Nb≤0.5％、0.05％≤Al≤0.2％、Ti≤0.02％、Cu≤0.02％、V≤0.02％、1.0％≤W≤3.0％、1.0％≤Mo≤3.0％，以及余量为铁；

步骤3：使用原料烘烤炉将配好的原料在100-150℃干燥1小时以上；

步骤4：按照Fe(50％)、Cr(50％)、W、Mo、Nb、Cr(50％)、Fe(50％)顺序加料；

步骤5：真空下送电熔化，真空度小于10Pa；

步骤6：钢水熔炼化清后升温精炼，真空度小于1Pa，精炼温度1570-1590℃；

步骤7：降温加入Al，搅拌后炉前取样分析；

步骤8：钢液温度1610-1630℃，保温状态，准备好模组；充氩50000Pa，用纯铁皮包裹金属钇(按照80％的收得率计算控制加入)、锰加入(按照95％的收得率计算控制加入)，加入后搅拌1-2分钟快速浇注。