專利名稱：：含鈦奧氏體不銹鋼的冶煉方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種含鈦奧氏體不銹鋼的冶煉方法。技術(shù)背景含Ti奧氏體不銹鋼在各種腐蝕介質(zhì)中具有優(yōu)秀的耐蝕性和優(yōu)良的綜合力學性能，在各種化工及輕工領(lǐng)域得到廣泛的應用。含Ti奧氏體不銹鋼品種，國內(nèi)市場占有率達90%以上，鋼種主要包括1Crl8Ni9Ti、OCrl8NilOTi、SUS321、X6CrNiTi18-10，其成品化學成分見表l。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table>為防止奧氏體不銹鋼在使用過程中產(chǎn)生晶間腐蝕，在該類鋼種中加入一定量的Ti，用來穩(wěn)定鋼中的C。但是Ti與氮和氧有較強的親和力，在冶煉和連鑄過程中鋼液中極易形成TiN和Ti02夾雜，減少TiN和Ti02夾雜的唯一途徑是降低鋼中的Ti含量。現(xiàn)有的方法是采用Ti單穩(wěn)定化工藝來生產(chǎn)含Ti奧氏體不銹鋼，該方法對生產(chǎn)工藝要求十分嚴格，難以掌握，生產(chǎn)難度大，稍有疏忽就可能由于產(chǎn)品表面夾雜問題造成廢品。由于含Ti奧氏體不銹鋼連鑄坯很容易產(chǎn)生夾雜缺陷，表面質(zhì)量差、廢品比例高，所以軋制前要對坯料進行認真的修磨，以清除表面皮下夾雜缺陷，導致修磨工作量大，金屬損耗多。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有含鈦奧氏體不銹鋼冶煉方法的上述不足，本發(fā)明提供一種工藝難度較小，容易掌握，表面質(zhì)量高，廢品率低的含Ti奧氏體不銹鋼的冶煉方法。本發(fā)明針對Ti單穩(wěn)定化工藝在實際生產(chǎn)中存在的主要問題為表面質(zhì)量差、金屬損耗多和廢品比例高，本發(fā)明公開了Nb—Ti雙穩(wěn)定化方法，采用該方法可有效解決上述問題。表1列出了按GB、JIS及EN對含Ti奧氏體不銹鋼中Ti含量的控制要求，Ti含量滿足下限即可滿足標準要求。但要實現(xiàn)完全穩(wěn)定化，避免晶間腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生，僅按上述標準規(guī)定的Ti含量控制是不夠的。生產(chǎn)實踐表明，要實現(xiàn)完全穩(wěn)定化，必須使含Ti奧氏體不銹鋼中的Ti含量》6XC，才能保證晶間腐蝕結(jié)果完好、不出現(xiàn)裂紋。Nb—Ti雙穩(wěn)定化冶煉方法的基本思路是利用Nb即可以穩(wěn)定C又不易氧化的特點，在LF爐進行Nb和Ti的合金化，把產(chǎn)品Ti含量控制在標準規(guī)定的下限，這時候產(chǎn)品Ti含量不能滿足》6XC，為完全穩(wěn)定C而需要的那部分Ti改由加入Nb進行補足，補Nb量滿足(0.5xNb+Ti)^6xC(注Nb原子量93，Ti原子量48，補Nb量應是所需Ti量的2倍)。這樣即確保上述鋼種獲得良好的表面質(zhì)量及耐晶間腐蝕性能，又確保產(chǎn)品Ti含量滿足標準要求。Nb—Ti雙穩(wěn)定化是在LF爐實現(xiàn)的。鋼水到LF后加入石灰、螢石、鋁粉調(diào)渣，調(diào)渣結(jié)束后加入FeNb，F(xiàn)eNb收得率按98。/。計算，1Crl8Ni9Ti鋼中目標[Nb]0.20%，OCrl8NilOTi、SUS321和X6CrNiTilO-8鋼中目標[Nb]0.10%;在出站前25分鐘，溫度為1540。C時喂硅鈣線4米/噸，喂線結(jié)束弱攪2分鐘，加入FeTi，1Crl8Ni9Ti鋼中目標[11]0.10°/。，0Crl8Nil0Ti、SUS321和X6CrNiTilO-8鋼中目標[Ti]0.150/0，保證滿足(0.5Nb+Ti)^6C;基于上述思路，本含鈦奧氏體不銹鋼的冶煉方法發(fā)明對含Ti奧氏體不銹鋼中的Ti、Nb含量具體控制如下，產(chǎn)品成分(重量％)設(shè)計詳見表2。(鋼中其他成分Si、Mn、P、S、Cr、Ni按原標準要求中限控制。)本含鈦奧氏體不銹鋼的冶煉方法主要是把下述成分(重量％)的鋼水C^O.025%Si0.30%—0.50%Mn0.90%—30%P^O.030%S^O.005%Ni17.10%-17.50%Cr9.10%-9.40%N^O.015%其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)，溫度^162(TC，加入到LF精煉爐中精煉，LF精煉爐精煉的步驟如下-1)鋼水到LF爐后加入石灰(4.5Kg/噸鋼)、螢石(1.8Kg/噸鋼)、鋁粉(0.6Kg/噸鋼)調(diào)渣；2)調(diào)渣結(jié)束后加入FeNb，F(xiàn)eNb收得率按98%計算，加入量是使Nb為鋼水的0.10%_0.20%;3)在出站前25分鐘，溫度為1540。C時喂硅轉(zhuǎn)線4米/噸，喂線結(jié)束弱攪拌2分鐘；4)加入FeTi，加入量是使Nb為鋼水的O.10%—0.15%，保證滿足(0.5Nb十Ti)》6C;加FeTi時，加料處底吹氬流量設(shè)定400Nl/min，另一側(cè)底吹設(shè)定80Nl/min;加入FeTi攪拌2-3分后底吹設(shè)置為弱攪，弱攪時間不小于15分鐘；5)鋼水的成分(重量％)達下述值時出站，C^O.04%Si0.40%—0.70%Mn0.80%-1.50%P^O.030%S^O.005%Ni17.02%-17.80%Cr9.02%-9.15o/oN￡0.015%，(0.5Nb+Ti)^6C，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)，溫度^152(TC，澆注成連鑄坯。冶煉1Crl8Ni9Ti鋼時，上述的LF精煉爐精煉過程中，在步驟2)加FeNb時，F(xiàn)eNb收得率按98%計算，加入量是使Nb為鋼水0.20%;在步驟4)加入FeTi時，加入量是使Nb為鋼水0.10%。冶煉0Crl8Nil0Ti、SUS321和X6CrNiTilO-8鋼時，上述的LF精煉爐精煉過程中，在步驟2)加FeNb時，F(xiàn)eNb收得率按98y。計算，加入量是使Nb為鋼水0.10%;在步驟4)加入FeTi時，加入量是使Nb為鋼水0.15%。從鐵水冶煉開始，本含鈦奧氏體不銹鋼的冶煉方法包括下述依次步驟:一、轉(zhuǎn)爐冶煉將高爐鐵水加入轉(zhuǎn)爐中冶煉，進行脫C、脫P、脫S處理，處理后的鐵水中的P^0.015X，S^O.015%,Si0.200.30%;二、電爐冶煉電爐加入不銹廢鋼和高碳鉻鐵，熔化后將轉(zhuǎn)爐處理后的鋼水加入電爐進行冶煉，鋼水的成分(重量％)達下述值時出爐。C1.30%—2.50%SiO.10%—0.30%Mn^O.50%P^O.025%(3)將上述制得的TiNiAlCr錠材放入真空熱處理爐內(nèi)進行熱處理，在真空度2XlCT3Pa，熱處理溫度1000。C下保溫12小時后，隨爐冷卻，即得到本發(fā)明要求的Ti44Ni49Al5Cr2高溫合金材料。采用線切割方法，在上述制得的Ti44Ni49Al5Cr2高溫合金材料中切取直徑d=6mm，高度h=9mm的圓柱體作為力學性能測試樣品，采用MTS-880型萬能材料實驗機進行壓縮壓力一應變測試，壓縮應變速率為0.2mm/min,在600。C下測得屈服強度為1350MPa,在65(TC下測得屈服強度為llOOMPa。采用線切割方法切取3mmX6mmX2Amm的三點彎曲試樣，測試合金的室溫斷裂韌性，測得合金在18t:時的斷裂韌性為38MPa'm1/2。采用線切割方法切取長L=10mm,寬W=5mm，高H-5mm的長方體樣品作為密度和抗高溫氧化性能測試樣品，測得合金密度P=6.20g/cm3;將Ti44Ni49Al5Cr2高溫合金置于600。C的靜態(tài)空氣中保持IOO小時后，測得氧化增重為0.005mg/cm2;將Ti44Ni49Al5Cr2高溫合金置于800。C的靜態(tài)空氣中保持100小時后，測得氧化增重為5mg/cm2。其它不同溫度條件下的狀況請參見圖1所示。圖中示出1^44^4^150:2高溫合金材料在18°C、600°C、650°C、700°C和800°C溫度下的壓縮試驗結(jié)果。本發(fā)明的Ti"N"9Al5Cr2高溫合金材料在800。C時的屈服強度最低，而在600。C800。C之間屈服強度為較佳狀態(tài)。該TiNiAlCr髙溫合金材料與具有相同Al原子百分比的TiNiAl高溫合金相比，在600"C80(TC之間具有更好的屈服強度、斷裂韌性和高溫抗氧化性能。實施例2:制T^Nis。AV^高溫合金材料(1)稱取44at。/。純度為99.9%的鈦、50at。/。純度為99.9。/。的鎳、5at。/。純度為99.9%的鋁和1aty。純度為99.9%的鴇；(2)將上述鈦、鎳、鋁和鎢原料放入非自耗真空電弧爐內(nèi)，抽真空至5Xl(r3Pa,充入高純氬氣至1.01X105Pa，然后在3400°C熔煉成TiNiAlW錠材；(3)將上述制得的TiNiAlW錠材放入真空熱處理爐內(nèi)進行熱處理，在真空度2Xl(T3Pa，熱處理溫度1000。C下保溫12小時后，隨爐冷卻，即得到本發(fā)明要求的Ti^N^AlsWi髙溫合金材料。該T^Ni5。AlsW,高溫合金材料的密度p=6.35g/cm3。該Ti44Ni5。AlsWi高溫合金材料在18。C時的斷裂韌性為30MPam1/2。五、澆注澆注全過程采用無氧化保護澆注，鋼包長套管插入中間包鋼液中，鋼包水口與套管連接處采用氬氣保護，中間包鋼液使用覆蓋劑覆蓋，從而在澆注過程中實現(xiàn)鋼液與空氣的隔離。中包溫度與對應拉速控制見表3表3<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>本發(fā)明的Nb—Ti雙穩(wěn)定化方法利用Nb具有穩(wěn)定C的作用且不易氧化的特點，有效解決了Ti單穩(wěn)定化方法在實際生產(chǎn)中存在的產(chǎn)品表面質(zhì)量差、鑄坯金屬損耗多和廢品比例高的問題。經(jīng)過生產(chǎn)實際驗證，該方法效果良好，有效的解決了含Ti奧氏體不銹鋼生產(chǎn)工藝難題，不僅產(chǎn)品質(zhì)量得到大幅提高，并且晶腐檢驗全部合格，取得了可觀的經(jīng)濟效益。兩種工藝效果對比見表4。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>綜上所述，采用Nb-Ti雙穩(wěn)定化方法來替代Ti單穩(wěn)定化工藝，能夠滿足產(chǎn)品晶間腐蝕性能的要求，同時提高產(chǎn)品表面質(zhì)量，明顯降低了廢品率，降低綜合成本。具體實施方式實施例一本實施例是1Crl8Ni9Ti含鈦奧氏體不銹鋼的鈦穩(wěn)定化方法。工藝流程BOF轉(zhuǎn)爐一EAF電爐一AOD氬氧爐一LF—CCM連鑄一、轉(zhuǎn)爐冶煉將高爐鐵水加入轉(zhuǎn)爐中冶煉，進行脫C、脫P、脫S處理，處理后的鐵水中的P0.012%S0.010%Si0.26%;二、電爐冶煉電爐加入不銹廢鋼和高碳鉻鐵，熔化后將轉(zhuǎn)爐處理后的鐵水加入電爐進行冶煉，鋼水的成分達下述值時出爐。鋼水成分為C1.92%Si0.22%Mn0.35%P0.021%S0.009%Ni5.42%Cr17.53%其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)，出爐溫度1665°C。三、A0D精煉將電爐冶煉的鋼水加到A0D爐精煉，氧化期結(jié)束后采用硅鐵還原，加入低碳鉻鐵和Ni合金調(diào)整成分，鋼水的成分達下述值時出爐。鋼水成分為C0.021%Si0.45%Mn1.13%P0.025%S0.003%Ni17.25%Cr9.26%N0.012%其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)，出鋼溫度1636°C。四、LF精練鋼水到LF后加入石灰800Kg、螢石300Kg、鋁粉100Kg調(diào)渣，調(diào)渣結(jié)束后加入FeNb530Kg，在出站前25分鐘，溫度為1542。C時喂硅f丐線650米，喂線結(jié)束弱攪2.3分鐘，加入FeTi550Kg，加FeTi時，加料處底吹氬流量402Nl/min，另一側(cè)底吹81Nl/min;加入FeTi攪拌3.5分鐘，之后底吹設(shè)置為弱攪，弱攪時間15.3分鐘。鋼水的成分達下述值時出站。鋼水成分為C0.031%Si0.61%Mn1.13%P0.022%S0.002%Ni17.22%Cr9.16%N0.014%Nb0.21%Ti0.09%其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)，出站溫度1525°C。五、澆注澆注全過程采用無氧化保護澆注，鋼包長套管插入中間包鋼液中，鋼包水口與套管連接處采用氬氣保護，中間包鋼液使用覆蓋劑覆蓋，從而在澆注過程中實現(xiàn)鋼液與空氣的隔離。中包溫度及拉速見表5:表5鑄坯寬度mm中包溫度(°C)拉速m/min123514901.12實施例二本實施例是OCrl8NilOTi含鈦奧氏體不銹鋼的鈦穩(wěn)定化方法。工藝流程-BOF轉(zhuǎn)爐一EAF電爐一AOD氬氧爐一LF—CCM連鑄一、轉(zhuǎn)爐冶煉將高爐鐵水加入轉(zhuǎn)爐中冶煉，進行脫C、脫P、脫S處理，處理后的鐵水中的P0.014%S0.015%Si0.28%;二、電爐冶煉電爐加入不銹廢鋼和高碳鉻鐵，熔化后將轉(zhuǎn)爐處理后的鐵水加入電爐進行冶煉，鋼水的成分達下述值時出爐。鋼水成分為C2.01%Si0.21%Mn0.42%P0.029%S0.014%Ni5.63%Cr17.69%其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)，出爐溫度1667°C。三、AOD精煉將電爐冶煉的鋼水加到AOD爐精煉，氧化期結(jié)束后采用硅鐵還原，加入低碳鉻鐵和Ni合金調(diào)整成分，鋼水的成分達下述值時出爐。鋼水成分為C0.024%Si0.49%Mn1.26%P0.032%S0.002%Ni17.31%Cr9.32%N0.012%其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)，出爐溫度為1648°C。四、LF精練鋼水到LF后加入石灰800Kg、螢石300Kg、鋁粉100Kg調(diào)渣，調(diào)渣結(jié)束后加入FeNb260Kg，在出站前25分鐘，溫度為1544。C時喂硅拷線640米，喂線結(jié)束弱攪2.2分鐘，加入FeTi820Kg，加FeTi時，加料處底吹氬流量403Nl/min，另一側(cè)底吹82Nl/min;加入FeTi攪拌3.3分鐘，之后底吹設(shè)置為弱攪，弱攪時間15.1分鐘。鋼水的成分達下述值時出站。鋼水成分為C0.028o/oSi0.6o/oMn1.120/oP0.022o/oS0.002%Ni17.30%Cr9.20%N0.012%Nb0.09%Ti0.16%其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)，出站溫度1529"C。五、澆注澆注全過程采用無氧化保護澆注，鋼包長套管插入中間包鋼液中，鋼包水口與套管連接處采用氬氣保護，中間包鋼液使用覆蓋劑覆蓋，從而在澆注過程中實現(xiàn)鋼液與空氣的隔離。中包溫度及對應拉速見表6:表6鑄坯寬度mm中包溫度(°c)拉速m/min123514951.11SUS321、X6CrMTil8-10是成分與0Crl8Nil0Ti相同的鋼種，冶煉方法與實施例二的相同。上述兩個實施例也可把AOD精煉后的鋼水加入到LF精煉爐中按實施例中的步驟四精煉。權(quán)利要求1、一種含鈦奧氏體不銹鋼的冶煉方法，它是把下述成分(重量％)的鋼水CSO.025%Si0.30%—0.50%Mn0.90%—30%P^0.030o/o《onn《o/、K171ao/—17;ao/rvo1ro/—o/iro/"NT《oni《o厶k_/_vyv>v_/i、ijL,，丄v^/w丄'》一//>乂咖丄vyyw乂謹iv/U丄，_國\yvz.i_y/v>其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)，溫度》162(TC;加入到LF精煉爐中精煉，LF精煉爐精煉的步驟如下1)鋼水到LF爐后加入石灰、螢石與鋁粉調(diào)渣；2)調(diào)渣結(jié)束后加入FeNb，F(xiàn)eNb收得率按98%計算，加入量是使Nb為鋼水的0.10%—0.20%;3)在出站前25分鐘，溫度為154(TC時喂硅鈣線4米/噸，喂線結(jié)束弱攪拌2分鐘；4)加入FeTi，加入量是使Nb為鋼水的O.10%—0.15%，保證滿足(0.5Nb+Ti)》6C;加FeTi時，加料處底吹氬流量設(shè)定400Nl/min,另一側(cè)底吹設(shè)定80Nl/min;加入FeTi攪拌2-3分后底吹設(shè)置為弱攪，弱攪時間不小于15分鐘；5)鋼水的成分(重量％)達下述值時出站，Si0.40%—0.70%Mn0.80%-1.50%P^O.030%S^O.005%M17.02%-17.80%Cr9.02%-9.15%N^O.015%,(0.5Nb+Ti)S6C，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)，溫度^1520。C，澆注成連鑄坯。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的含鈦奧氏體不銹鋼的冶煉方法，其特征是在步驟2)加FeNb時，加入量是使Nb為鋼水0.20%;在步驟4)加入FeTi時，加入量是使Nb為鋼水0.10%。3、根據(jù)權(quán)利要求l所述的含鈦奧氏體不銹鋼的冶煉方法，其特征是在步驟2)加FeNb時，F(xiàn)eNb收得率按98%計算，加入量是使Nb為鋼水0.10%;在步驟4)加入FeTi時，加入量是使Nb為鋼水0.15%。全文摘要一種含鈦奧氏體不銹鋼的冶煉方法，它是把AOD精煉后的鋼水加入到LF精煉爐中精煉，其步驟如下1)鋼水到LF爐后加入石灰、螢石與鋁粉調(diào)渣；2)調(diào)渣結(jié)束后加入FeNb，加入量是使Nb為鋼水的0.10％-0.20％；3)溫度為1540℃時喂硅鈣線4米/噸；4)加入FeTi，加入量是使Nb為鋼水的0.10％-0.15％，保證滿足(0.5Nb+Ti)≥6C，并攪拌；5)鋼水的成分(重量％)達下述值時出站，C≤0.04％、Si0.40％-0.70％、Mn0.80％-1.50％、P≤0.030％、S≤0.005％、Ni17.02％-17.80％、Cr9.02％-9.15％、N≤0.015％，(0.5Nb+Ti)≥6C，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)，澆注成連鑄坯。本含鈦奧氏體不銹鋼的冶煉方法工藝難度較小，容易掌握，廢品率低。文檔編號B22D11/18GK101121987SQ20071013949公開日2008年2月13日申請日期2007年9月22日優(yōu)先權(quán)日2007年9月22日發(fā)明者劉衛(wèi)東,劉春來,常國棟,王賀利申請人:山西太鋼不銹鋼股份有限公司