CN1250105A - 不锈钢精炼剂及其用于熔炼不锈钢的方法 - Google Patents
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Abstract
不锈钢精炼剂,其成分按重量百分比为RE2.0—20.0%、Ca2.0—16.0%、Al0.5—6.0%、Ba3.0—18.0%、Mg0.5—9.5%、V3.0—30.0%、余为Si。将其用于熔炼不锈钢时,步骤依次为熔炼—去渣—重造新渣—升温脱氧——加入精炼剂——浇注。免除传统冶炼不锈钢方法的固溶化处理工序得到力学性能和耐蚀性能合格的不锈钢材料,减化生产工艺、大幅度降低生产成本。
Description
本发明涉及不锈钢的精炼方法。
不锈钢为高铬合金，含12％～30％Cr以及Ni、Mo等元素，其中Fe、Cr为易氧化元素，在熔炼过程中容易形成FeO·Cr2O3熔渣，若不能从钢水中清除，则成为损害力学性能及耐蚀性能的非金属夹杂物，使铸件产生气孔、冷隔、开裂等缺陷，或降低铸锭的塑性而在轧制过程中产生裂纹。传统的铸造奥氏体不锈钢的生产方法为：
熔炼——去渣——重造新渣——升温脱氧——浇注铸件，其中脱氧过程是升温到1630～1650℃时加入Si、Ca、Al等元素，这样得到的铸件再进行1050～1150℃高温固溶化热处理，以便使成分均匀化并消除在凝固过程中析出的碳化铬。只有这样才能获得强度、硬度、塑性、加工性和耐蚀性均合格的产品，但固溶化热处理使生产周期延长，能耗增加，铸件表面清理和搬运工作量增加，还要求增加生产作业面积和热处理设备投资，因而生产成本高。
本发明旨在保持不锈钢基本成分的前提下，提供一种不锈钢精炼剂，并提供其用于熔炼不锈钢的方法。在不锈钢熔炼末期加入所述不锈钢精炼剂可免除固溶化热处理工序，得到相当于用普通熔炼工艺并经过固溶化热处理同样力学性能和耐蚀性能的不锈钢材料，以简化生产工艺，大幅度降低生产成本。
本发明首先为一种含有Si、Ca、A1元素的不锈钢精炼剂，其特征在于，
(1)所述精炼剂中各种成分按重量百分比为：
RE 2.0～20.0％ Ca 2.0-16.0％
Al 0.5-6.0％ Ba 3.0-18.0％
Mg 0.5-9.5％ V 3.0-30.0％
余为Si；
(2)上述精炼剂为颗粒状，直径≤3毫米。
所述不锈钢精炼剂，进一步的特征还可以成细颗粒状，直径≤1毫米。
本发明还提出使用上述不锈钢精炼剂熔炼不锈钢的方法，其步骤依次为：
熔炼——去渣——重造新渣——升温脱氧——加入精炼剂——浇注。
所述不锈钢精炼剂加入量为被熔炼不锈钢重量的0.2～0.5％，分3～8次均匀加入，间隔时间3～20秒。
所述不锈纲精炼剂加入量进一步可以为被熔炼不锈钢重量的0.3～0.4％，分4～5次均匀加入，间隔时间4～8秒。
本发明不锈钢精炼剂中Si为弱脱氧元素，RE、Ca、Ba、Mg均为强脱氧脱硫元素。RE和Ba还提高不锈钢的耐蚀性和塑性。Mg使晶界净化，减少有害元素对晶界的作用，因而使不锈钢性能更加稳定。适量Al、Ca能提高脱氧效果和强度。V在钢液中形成热力学稳定的碳化钒，它和残存于钢液中的RE、Ca、Ba、Mg的硫化物可作为奥氏体的非均质晶核而使晶粒细化，V的另一种作用是降低碳原子在高温下的扩散速度，防止碳化铬在凝固过程中析出。本发明的精炼剂使不锈钢的内生夹杂物减少到GB8493-87标准1级以内，大部分尺寸不超过20μm，奥氏体晶粒度达到GB8493-87标准中的6-8级。铸态显微组织不出现碳化铬，因而不出现贫铬层以及由此引起的不良后果。
下面以两个实施例说明将本发明不锈钢精炼剂用于熔炼不锈钢所得到的效果。
实例一，用成分为23％V，18％Ba，2.5％Mg，10％Ca，5％A1，14.7％RE(其中4.05％Nd，2.25％La，0.9％Pr，7.5％Ce)，余为Si的精炼剂处理250kg不锈钢，精炼剂加入量0.3％，得到的CF8(或304)不锈钢的铸态性能如表1。
表1 CF8(或304)不锈钢加精炼剂后的铸态性能
| 序号 | 化学成分％ | 处理条件 | 力学性能 |
| C Si Mn Cr Ni | σb σs δMpa Mpa ％ | ||
| 1 | 标准成分≤0.08 ≤2.0 ≤1.5 18～21 8～11 | —— | 标准性能485 205 35 |
| 2 | 0.066 0.45 1.08 18.43 8.93 | 0.1％Al+0.2％Si Ca脱氧，1075℃固溶化处理 | 505 - 53.5 |
| 3 | 0.075 0.45 0.83 18.32 9.90 | 0.3％精炼剂铸态 | 540 235.5 51.0 |
| 4 | 0.075 0.87 0.85 19.0 9.00 | 0.3％精炼剂 | 510 210 65.0 |
实例二用成分25％V，13％Ba，1.0％Mg，8.5％Ca，4.5％Al，13.0％RE(其中9.0％Y，0.45％Nd，1.03％Gd，1.00％Dy，0.73％Ey，0.36％Yb，0.43％Sm)余为Si的精炼剂，处理250kg的CF8M(或316)不锈钢，精炼剂加入量0.3％得到的力学性能列于表2。
表2 CF8M(或316)不锈钢加精炼剂后的铸态性能
| 序号 | 化学成分％ | 处理条件 | 力学性能 |
| C Si Mn Cr Ni Mo | σb σs δMpa Mpa ％ | ||
| 1 | 标准成分≤0.08 ≤2.0 ≤1.5 18～21 9～12 2～3 | —— | 标准性能485 205 30 |
| 2 | 0.067 1.10 1.36 18.62 10.50 2.05 | 0.2％Al脱氧，1075℃固溶化处理 | 565 295 33 |
| 3 | 0.067 1.10 1.36 18.62 10.50 2.05 | 0.3％精炼剂铸态 | 560 270 38 |
| 4 | 0.075 0.64 1.04 18.80 10.30 2.48 | 0.3％精炼剂 | 534 268 52 |
抗点蚀和抗晶间腐蚀能力是衡量不锈钢耐蚀性的重要技术指标，将成分相近，但处理工艺不同的不锈钢耐蚀性进行比较，可以判断精炼剂对提高不锈钢耐蚀性的作用。表3表示CF8和CF8M经过精炼剂处理后抗点蚀能力提高2.5倍以上，而耐晶间腐蚀能力也达到满意的结果。
表3 CF8和CF8M不锈钢加精炼剂后的抗点蚀能力和抗晶间腐蚀能力
*试样在35℃，6％FeCl3盐酸溶液中浸蚀24h.。**试样在100℃，H2SO4-CuSO4-Cu溶液中浸蚀16h.。
| 序号 | 材料 | 处理条件 | 最大点蚀坑深*度mm | 晶间腐蚀试**样弯曲90℃后的裂纹 |
| 1 | CF8M17％Cr10.9％Ni2.9％Mo | 0.1％Al+0.2％SiCa 1050℃固溶化 | 2.50 | 无 |
| 2 | CF8M17％Cr10.62％Ni2.12％Mo | 0.3％精炼剂铸态 | 1.00 | 无 |
| 3 | CF818.43％Cr.8.93％Ni | 0.1％Al+0.2％SiCa 1050℃固溶化 | 2.17 | 无 |
| 4 | CF8M18.03％Cr9.43％Ni | 0.3％精炼剂铸态 | 0.50 | 无 |
Claims (5)
1.一种含有Si、Ca、Al元素的不锈钢精炼剂，其特征在于，
(1)所述精炼剂中各种成分按重量百分比为：
RE 2.0～20.0％ Ca 2.0-16.0％
Al 0.5-6.0％ Ba 3.0-18.0％
Mg 0.5-9.5％ V 3.0-30.0％
余为Si。
(1)上述成分的不锈钢精炼剂为颗粒状，直径≤3毫米。
2.如权利要求1所述的不锈钢精炼剂，其特征在于该精炼剂为细颗粒状，直径≤1毫米。
3.使用权利要求1所述的不锈钢精炼剂熔炼不锈钢的方法，其步骤依次为：熔炼——去渣——重造新渣——升温脱氧——加入精炼剂——浇注。
4.如权利要求3所述的熔炼不锈钢的方法，其特征为所述不锈钢精炼剂加入量为被熔炼不锈钢重量的0.2～0.5％，分3～8次均匀加入，间隔时间3～20秒。
5.如权利要求4所述的熔炼不锈钢的方法，其特征为所述不锈钢精炼剂加入量为被熔炼不锈钢重量的0.3～0.4％，分4～5次均匀加入，间隔时间4～8秒。
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