一種18Ni-200鋼錠及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種18Ni-200鋼錠的制備方法，其中，該方法包括：將煉鋼原料加入到真空感應(yīng)爐中進(jìn)行熔煉，所述熔煉包括依次進(jìn)行熔化處理、精煉處理、調(diào)樣處理和澆注成型，將所述澆注成型的鋼錠作為真空自耗爐的電極棒進(jìn)行重熔并結(jié)晶，然后將所述結(jié)晶后的鋼錠進(jìn)行冷卻。本發(fā)明還公開了由上述方法所得的18Ni-200鋼錠。通過本發(fā)明的方法制得的18Ni-200鋼錠可以獲得強(qiáng)度較高、變形性能較好且截面大的18Ni-200鋼棒。
【專利說明】-種18Ni-200鋼錠及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種18Ni-200鋼錠及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 18Ni_200鋼是18Ni系列鋼中的200級鋼種，屬于馬氏體時效鋼，具有良好的強(qiáng)韌 性。然而，18Ni-200鋼由于合金元素含量高且對其力學(xué)性能和成型性能等方面性能的要求 極其苛刻，故其生產(chǎn)工藝非常難以掌控，特別是對于大截面該類鋼棒的生產(chǎn)來說，隨著鋼棒 尺寸的增加，由于鋼棒中化學(xué)成分分布不均勻，導(dǎo)致鋼棒各種各樣的缺陷，因此更需要優(yōu)質(zhì) 的18Ni-200鋼錠才能夠更好的控制大截面該類鋼棒的性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，提供一種能夠得到力學(xué)性能 和成型性能優(yōu)良的18Ni-200鋼棒（特別是大截面的18Ni-200鋼棒）的18Ni-200鋼錠的 制備方法及其制得的18Ni-200鋼錠。
[0004] 本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過深入研究發(fā)現(xiàn)，將鋼錠控制在特定的組成成分的范圍內(nèi)后， 將該鋼錠用作真空自耗爐的電極棒進(jìn)行重熔并結(jié)晶，然后以特定的冷卻方式進(jìn)行冷卻，能 夠較好的控制鋼內(nèi)部的化學(xué)成分的均勻分布且避免出現(xiàn)偏析缺陷，然后由該鋼錠依次可以 獲得無偏析和粗晶等低倍缺陷的低倍組織合格的鋼材。
[0005] 由此，本發(fā)明提供了一種18Ni-200鋼錠的制備方法，其中，該方法包括：將煉鋼原 料加入到真空感應(yīng)爐中進(jìn)行熔煉，所述熔煉包括依次進(jìn)行熔化處理、精煉處理、調(diào)樣處理和 澆注成型，將所述澆注成型的鋼錠作為真空自耗爐的電極棒進(jìn)行重熔并結(jié)晶，然后將所述 結(jié)晶后的鋼錠進(jìn)行冷卻，
[0006] 其中，所述煉鋼原料的配料使得所得鋼錠中含有：Ni :17. 5-19重量％，Co :8-9重 量％，Mo :1-1. 5 重量％，A1 :0· 05-0. 15 重量％，Ti :0· 15-0. 25 重量％，C :彡 0· 03 重量％， Si :彡0· 01重量％，Μη :< 0· 1重量％，S :彡0· 01重量％，P :彡0· 01重量％ ;所述調(diào)樣處 理使得所得鋼錠中含有：Ca :0. 03-0. 07重量％，Zr :0. 01-0. 04重量％，Β :0. 001-0. 005重 量％ ;
[0007] 所述冷卻的條件包括：先通入400-600Pa的氦氣將所述結(jié)晶后的鋼錠冷卻至 400-800°C，再空冷至 15-40°C。
[0008] 本發(fā)明還提供了一種由上述方法制得的18Ni-200鋼錠，其中，該鋼錠的組成成 分為：Ni :17· 5-19 重量％，Co :8-9 重量％，Mo :1-1. 5 重量％，A1 :0· 05-0. 15 重量％，Ti : 0. 15-0. 25 重量％，Ca :0. 03-0. 07 重量％，Zr :0. 01-0. 04 重量％，B :0. 001-0. 005 重量％， C :彡 0· 03 重量％，Si :彡 0· 01 重量％，Mn :< 0· 1 重量％，S :< 0· 01 重量％，P :< 0· 01 重 量％，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
[0009] 通過本發(fā)明的18Ni-200鋼錠的制備方法，能夠獲得化學(xué)成分的均勻分布且避 免出現(xiàn)偏析缺陷，得到低倍組織的鋼錠，采用該鋼錠能夠獲得強(qiáng)度較高、變形性能較好 的大截面的18Ni-200鋼棒，如后述實(shí)施例所記載的一樣，通過采用本發(fā)明的鋼錠所制 得的18Ni-200鋼棒的抗拉強(qiáng)度Rm彡1400MPa，屈服強(qiáng)度RpO. 2彡1350MPa，斷后延伸率 A彡10%，斷面收縮率Z彡50%，沖擊功Akv彡80J，斷裂韌性KIC彡llOMPa · m1/2,機(jī)械性 能硬度HRC > 40,直徑可達(dá)到400mm以上，且低倍組織無偏析和粗晶等缺陷。
[0010] 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。

【具體實(shí)施方式】
[0011] 以下對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體 實(shí)施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0012] 本發(fā)明提供一種18Ni_200鋼錠的制備方法，其中，該方法包括：將煉鋼原料加 入到真空感應(yīng)爐中進(jìn)行熔煉，所述熔煉包括依次進(jìn)行熔化處理、精煉處理、調(diào)樣處理和澆 注成型，將所述澆注成型的鋼錠作為真空自耗爐的電極棒進(jìn)行重熔并結(jié)晶，然后將所述結(jié) 晶后的鋼錠進(jìn)行冷卻，其中，所述煉鋼原料的配料使得所得鋼錠中含有：Ni :17. 5-19重 量％，Co :8-9 重量％，Mo :1-1. 5 重量％，A1 :0· 05-0. 15 重量％，Ti :0· 15-0. 25 重量％，C : 彡0· 03重量％，Si :彡（λ 01重量％，Μη :彡（λ 1重量％，S :彡（λ 01重量％，P :彡（λ 01重 量％;所述調(diào)樣處理使得所得鋼錠中含有：Ca :0. 03-0. 07重量％，Zr :0. 01-0. 04重量％，Β : 0. 001-0. 005重量％;所述冷卻的條件包括：先通入400-600Pa的氦氣將所述結(jié)晶后的鋼錠 冷卻至400-800°C，再空冷至15-40°C。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明，所述煉鋼原料包括金屬鎳、金屬鈷、金屬鑰、金屬鋁、金屬鈦和金屬 鐵。所述金屬鎳、金屬鈷、金屬鑰、金屬鋁、金屬鈦和金屬鐵可以為本領(lǐng)域常規(guī)的用于煉 制18Ni系列鋼的各種金屬，例如，所述金屬鎳為l#Ni等；所述金屬鈦為鈦板邊、鈦切頭、 海綿鈦等；所述金屬鐵為純鐵、IF鋼等，特別優(yōu)選采用經(jīng)過EF+LF+V0D冶煉提純?nèi)コ?C、 Si、Mn、S、P、H、0、N等有害元素的IF鋼作為金屬鐵。所述煉鋼原料的配料使得最終所得 鋼錠中含有的：Ni :17· 5-19 重量％，Co :8-9 重量％，Mo :1-1. 5 重量％，A1 :0· 05-0. 15 重 量％，Ti :0· 15-0. 25 重量％，C :彡（λ 03 重量％，Si :彡（λ 01 重量％，Mn :彡（λ 1 重量％，S : < 0. 01重量％, Ρ 0. 01重量％。優(yōu)選地，所述煉鋼原料的配料使得最終所得鋼錠中含 有：Ni :18-18. 5 重量％，Co :8· 2-8. 8 重量％，Mo :1. 1-1. 3 重量％，Α1 :0· 08-0. 15 重量％， Ti :0· 2-0. 25 重量％，C :0· 001-0. 007 重量％，Si :0· 005-0. 01 重量％，Μη :0· 001-0. 01 重 量％，5 :0. 0001-0. 005重量％，Ρ :0. 0001-0. 008重量％雖然所述煉鋼原料的配料可以按照 上述組成進(jìn)行配料，但是為了獲得更為優(yōu)質(zhì)的鋼錠，優(yōu)選情況下，將所述煉鋼原料中的部分 金屬鈦和金屬鋁（例如10-40重量％的金屬鈦和0-40重量％的金屬鋁）預(yù)留下來作為調(diào) 樣處理的加料。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明，在真空感應(yīng)爐內(nèi)的熔化處理是指將所述煉鋼原料加入到所述真空感 應(yīng)爐內(nèi)后，通過調(diào)節(jié)一定的真空度和電功率，將所述煉鋼原料進(jìn)行熔融混合的過程。優(yōu)選 地，所述熔化處理的條件包括：電功率為1300-1600KW，真空度彡5Pa，時間為0. Ι-lh。而熔 化處理初期，由于真空度不能立即滿足< 5Pa的情況，優(yōu)選地，在真空度大于5Pa時，電功率 為200-400KW。在熔化處理后期所述冶煉原料達(dá)到全熔狀態(tài)，該全熔的鋼水溫度優(yōu)選控制在 1500-1600°C范圍內(nèi)，更優(yōu)選為 1530-1560°C。
[0015] 當(dāng)熔化處理完成后對該全熔的鋼水進(jìn)行精煉處理。由于真空感應(yīng)爐冶煉相對于 電弧爐、非真空感應(yīng)爐等爐子的冶煉過程來說，真空感應(yīng)爐冶煉過程沒有爐渣，故其脫氧、 去氣、去除夾雜等任務(wù)均要在精煉期完成。優(yōu)選地，所述精煉處理的條件包括：電功率為 1200-1600KW，真空度彡2Pa，溫度為1500-1600°C，工頻攪拌下時間為20-40min (或者，無工 頻攪拌時的精煉時間為60-80min)。經(jīng)過該精煉處理后的鋼水的成分更加均勻還能夠脫氧 和去氣。為了縮短處理時間，更優(yōu)選地，在精煉處理時采用工頻攪拌（工頻攪拌是指電磁攪 拌的工頻檔）。
[0016] 待精煉處理結(jié)束后對鋼水進(jìn)行調(diào)樣處理。所述調(diào)樣處理包括先將預(yù)留的部分金屬 鈦和金屬鋁根據(jù)取樣后的鋼水的組成狀況進(jìn)行加料，當(dāng)鋼水成分經(jīng)調(diào)樣處理后符合本發(fā)明 所要制備的18Ni-200鋼錠的組成后，優(yōu)選地，通入氬氣進(jìn)行攪拌，并加入含鈣物料、含鋯物 料和含硼物料，含鈣物料、含鋯物料和含硼物料的加入量并沒有特別的限定，只要使得加入 后的鋼水中 Ca :0. 03-0. 07 重量％，Zr :0. 01-0. 04 重量％，B :0. 001-0. 005 重量％即可；優(yōu) 選地，所述調(diào)樣處理使得所得鋼錠中含有：Ca :0. 04-0. 06重量％，Zr :0. 02-0. 04重量％，B : 0. 002-0. 004重量％。所述含鈣物料例如可以為金屬鈣等；所述含鋯物料例如可以為海綿 鋯等；所述含硼物料例如可以為硼鐵等。
[0017] 將調(diào)樣處理后的鋼水澆注成型，即可獲得用于作為真空自耗爐的電極棒的鋼錠。 所述澆注成型是將鋼水澆注到鋼錠模中，再進(jìn)行冷卻和脫模。所述澆注的條件優(yōu)選包括：出 鋼溫度為1500-1600°c，出鋼速度為400-800kg/min。在本發(fā)明中，為了獲得良好成型的鋼 錠，優(yōu)選地，預(yù)留1-10重量％ (更優(yōu)選1-8重量％)的鋼水用于對澆注后期的鋼錠的縮孔 進(jìn)行補(bǔ)縮。將補(bǔ)縮完成后的鋼錠進(jìn)行冷卻，優(yōu)選地，先在l〇_5〇°C /min的冷卻速度下冷卻至 1000-1300°C后破空，再模冷至600-KKKTC。優(yōu)選地，先模冷至600-KKKTC后脫模，脫模后 再空冷至室溫。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明，將具有本發(fā)明的組成的鋼錠，特別是上述方法制得的鋼錠，作為真空 自耗爐的電極棒進(jìn)行重熔并結(jié)晶，然后將結(jié)晶后的鋼錠進(jìn)行冷卻。
[0019] 在本發(fā)明中，為了獲得表面質(zhì)量更好、力學(xué)性能高且低倍組織合格的電極棒，需要 保證重熔后的鋼錠化學(xué)成分均勻且表面質(zhì)量良好，優(yōu)選將作為電極棒的鋼錠先進(jìn)行切除處 理和表面磨光處理。所述切除處理用于將補(bǔ)縮不良的部分切除；所述表面磨光處理用于獲 得表面質(zhì)量良好的電極棒。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明，作為真空自耗爐的電極棒在通電情況下就會熔化，熔化的鋼水滴入 結(jié)晶器中結(jié)晶。優(yōu)選情況下，所述重熔的熔化速度為2-10kg/min，更優(yōu)選為4-6kg/min。如 果重熔的熔化速度過快，可能會存在晶粒度大小不均勻等的缺陷；如果重熔的熔化速度過 慢，可能會存在鋼錠凝固不連續(xù)等缺陷。而采用2-10kg/min的熔化速度（更優(yōu)選4-6kg/ min的熔化速度）時，可以保證電極棒穩(wěn)定地熔化，還可以獲得晶粒度大小均勻、鋼錠表面 良好的優(yōu)點(diǎn)。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明，對所述真空自耗爐的條件并沒有特別的限定，只要能夠達(dá)到上述熔 化速度即可，優(yōu)選地，所述真空自耗爐的條件包括：真空度為0. 3-lPa，熔煉電壓20-25V，熔 煉電流為8000-9000A。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明，為了獲得表面質(zhì)量較高的鋼，優(yōu)選地，將所述電極棒的1-10重量％ (更優(yōu)選為1-8重量％ )用于對結(jié)晶后的鋼錠的補(bǔ)縮，即由于鋼水滴入結(jié)晶器中結(jié)晶時，由 于鋼水表面張力的作用，使得鋼錠表面將存在縮孔，本發(fā)明為了避免鋼錠形成的較大的縮 孔導(dǎo)致后來鍛造后的鋼的表面質(zhì)量差而影響其加工塑性的品質(zhì)，本發(fā)明優(yōu)選在結(jié)晶后期， 將1-10重量％ (更優(yōu)選1-8重量％ )的電極棒用于填補(bǔ)結(jié)晶后形成的鋼錠表面上的縮孔。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明，將所述結(jié)晶后的鋼錠進(jìn)行冷卻，所述冷卻的條件包括：先通入 400-600Pa的氦氣（是指通入的氦氣使得壓強(qiáng)升至400-600Pa)將所述結(jié)晶后的鋼錠冷卻 至400-800°C，再空冷至室溫（例如15-40°C )。優(yōu)選情況下，所述冷卻的條件包括：先通入 400-600Pa的氦氣將所述結(jié)晶后的鋼錠冷卻至400-600°C，再空冷至20-40°C。在本發(fā)明中， 通過使用氦氣（可以由氦氣壓縮機(jī)提供）來進(jìn)行冷卻，可以更進(jìn)一步減少鋼錠成分偏析的 程度，從而使得所得的鋼棒的低倍組織更加均勻，即盡可能避免徑向偏析和環(huán)狀花樣等缺 陷。
[0024] 在本發(fā)明中，先以較快的速度進(jìn)行冷卻，再以較慢的速度進(jìn)行空冷，通過這樣的特 定的分階段的冷卻方式，可以降低鋼錠的偏析程度，并獲得化學(xué)成分更加均勻的鋼錠。
[0025] 本發(fā)明還提供了由上述方法制備的18Ni-200鋼錠，該鋼錠的組成成分為：Ni : 17. 5-19 重量％，Co :8-9 重量％，Mo :1-1. 5 重量％，A1 :0· 05-0. 15 重量％，Ti :0· 15-0. 25 重量％，Ca :0. 03-0. 07 重量％，Zr :0. 01-0. 04 重量％，B :0. 001-0. 005 重量％，C :彡 0. 03 重量％，Si :彡0.01重量％，Μη :彡（λ 1重量％，S :彡0.01重量％，P :彡0.01重量％， 余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。優(yōu)選地，所述鋼錠的組成成分為：Ni :18-18. 5重量％, Co : 8. 2-8. 8 重量 ％，Mo :L 1-L 3 重量 ％，A1 :0· 08-0. 15 重量 ％，Ti :0· 2-0. 25 重量 ％，Ca : 0. 04-0. 06 重量％，Zr :0. 02-0. 04 重量％，B :0. 002-0. 004 重量％，C :0. 001-0. 007 重量％， Si :0· 005-0. 01 重量％，Mn :0· 001-0. 01 重量％，S :0· 0001-0. 005 重量％，P :0· 0001-0. 008 重量％，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
[0026] 本發(fā)明的18Ni-200鋼錠化學(xué)成分的均勻分布、沒有偏析缺陷，能夠用于制備性能 優(yōu)良的18Ni-200鋼棒，特別是大截面的18Ni-200鋼棒。本發(fā)明對所述18Ni-200鋼棒的制 備方法并沒有特別的限定，可以采用18Ni系列鋼棒的常規(guī)的制備方法，例如將自真空自耗 爐而出的冷卻后的鋼錠依次進(jìn)行均熱、鐓拔、回爐和精鍛，即可獲得18Ni-200鋼棒。
[0027] 其中，將冷卻后的鋼錠先進(jìn)行均熱。所述均熱是將冷卻后的鋼錠進(jìn)行加熱處理， 優(yōu)選情況下，所述均熱包括：以l-l〇°C /min的加熱速度升溫至1200-1300°C，然后保溫 10-40h后，再以1-5°C /min的冷卻速度降溫至1100-1180°C，然后保溫l_5h。經(jīng)過所述均 熱處理后，鋼錠將發(fā)生成分趨于更加均勻，從而更容易獲得較高強(qiáng)度、較高變形性能和較大 截面的鋼棒。
[0028] 其中，將均熱后的鋼錠進(jìn)行鐓拔，優(yōu)選情況下，所述鐓拔的條件包括：開鍛溫度 彡1050°C，終鍛溫度為彡850°C，時間為5-20min (每次鐓拔的時間）。更優(yōu)選地，所述鐓拔 的條件包括：開鍛溫度1050-1100°C，終鍛溫度為850-900°C，時間為5-15min (每次鐓拔的 時間）。所述鐓拔的次數(shù)可以為1-4次，優(yōu)選為2-3次。
[0029] 優(yōu)選地，在4500t壓機(jī)內(nèi)進(jìn)行兩鐓兩拔，且第二次鐓拔時間比第一次鐓拔時間長， 這樣可以解決第一次鐓拔完回爐過程造成組織粗大的問題，從而可以使得所得鋼板具有更 好的晶粒度。
[0030] 其中，每次鐓拔結(jié)束都會回爐進(jìn)行再燒以達(dá)到鐓拔所需的開鍛溫度，優(yōu)選情況下， 每次鐓拔結(jié)束后回爐再燒的條件包括：溫度為1050-1150°C，時間為30-60min，包括最后一 次鐓拔結(jié)束后的回爐條件可以采用上述回爐條件。
[0031] 在鐓拔結(jié)束后再進(jìn)行精鍛，精鍛的開鍛溫度即為回爐加熱后的鋼的溫度。優(yōu) 選情況下，所述精鍛的條件包括：開煅溫度為900-1170°C，終鍛溫度為700-900°C，時間 為5-30min。更優(yōu)選地，所述精鍛的條件包括：開鍛溫度為1000-1150°C，終鍛溫度為 800-900°C，時間為5-20min。優(yōu)選地，所述精鍛是在1800t精鍛機(jī)上進(jìn)行的，并進(jìn)行一個火 次鍛造成形。
[0032] 將精鍛后的鋼進(jìn)行空冷至室溫（15-40°C )。
[0033] 通過采用本發(fā)明的方法制得18Ni-200鋼錠可以制得直徑為400mm以上大截面的 鋼棒，并且在本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所得18Ni-200鋼的抗拉強(qiáng)度Rm > 1400MPa， 優(yōu)選為1490-1520MPa ;屈服強(qiáng)度RpO. 2彡1350MPa，優(yōu)選為1380-1410MPa ;斷后延伸率 A彡10 %，優(yōu)選為12-20 %;斷面收縮率Z彡50 %，優(yōu)選為52-60 %;沖擊功Akv彡80J，優(yōu)選為 81-100J ;斷裂韌性 KIC 彡 llOMPa ·ι?1/2,優(yōu)選為 113-125MPa ·ι?1/2 ;機(jī)械性能硬度 HRC 彡 40， 優(yōu)選為45-60 ;且低倍組織的黑斑、白斑、徑向偏析和環(huán)狀花樣都達(dá)到Α級且無粗晶。
[0034] 以下將通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0035] 以下實(shí)施例和對比例中，
[0036] 抗拉強(qiáng)度Rm、屈服強(qiáng)度RpO. 2、斷后延伸率A和斷面收縮率Z是通過GB/T228中記 載的方法進(jìn)行測量的；
[0037] 沖擊功Akv通過GB/T229中記載的方法進(jìn)行測量的；
[0038] 斷裂韌性KIC通過GBT4161中記載的方法進(jìn)行測量的；
[0039] 機(jī)械性能硬度HRC通過GB/T230中記載的方法進(jìn)行測量的；
[0040] 低倍組織是通過美國標(biāo)準(zhǔn)ASTM A604中記載的方法進(jìn)行測量的。
[0041] 實(shí)施例1
[0042] 本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的18Ni-200鋼錠及其制備方法。
[0043] 將l#Ni (購自金川集團(tuán)有限公司）、1#鈷（購自南京南試化學(xué)試劑有限公司的牌 號C〇99. 80)、金屬鑰（購自寶雞市巨潤稀有金屬有限公司牌號M01)、金屬鋁（購自蘇州優(yōu) 鋯納米材料有限公司牌號UG-ALA)、海綿鈦（購自寶雞市錦秀稀有金屬有限公司牌號0級） 和純鐵（購自鞍鋼公司的IF鋼且經(jīng)過EF+LF+V0D冶煉提純）按照所得鋼錠含有的：Ni : 18. 1 重量％，Co :8. 6 重量％，Mo :1. 25 重量％，A1 :0. 14 重量％，Ti :0. 24 重量％，C :0. 005 重量％，Si :0. 01重量％，Mn :0. 01重量％，S :0. 005重量％，P :0. 005重量％進(jìn)行配料（其 中，金屬鋁和海綿鈦各預(yù)留下其重量的1/3)并加入到真空感應(yīng)爐內(nèi)，在真空度為5Pa下、 電功率為1500KW下進(jìn)行熔化處理60min (在開始的lOmin內(nèi)，由于真空度高于5Pa，電功率 保持300KW)，全熔的鋼水溫度為1550°C ;然后在工頻攪拌下，控制真空度為2Pa、電功率為 1500KW進(jìn)行精煉處理30min ;然后，取樣分析，并用預(yù)留的金屬鋁和海綿鈦進(jìn)行調(diào)樣，知道 鋼水的成分滿足表1的組成即可，接著在充入氬氣攪拌下，加入硼鐵（購自錦州海鑫金屬材 料有限公司牌號F eB2(lCa5-A)、金屬鈣（CAS :7440-70-2)、海綿鋯（購自錦州盛泉鐵合金有限 公司牌號HZR-01)使得所得鋼水中的B、Ca、Zr滿足Ca :0. 05重量％，Zr :0. 02重量％，B : 0. 003重量％的組成即可；然后將鋼水在出鋼溫度為1560°C下、以400kg/min的出鋼速度澆 注到直徑為606mm鋼錠模中，并剩余3重量％的鋼水對鋼錠模中的鋼錠進(jìn)行補(bǔ)縮；以25°C / min的速度冷卻補(bǔ)縮后的鋼錠至1200°C后破空，再冷卻至800°C后脫模，再空冷至室溫，得 到鋼錠A1 (其成分如表1所示）。
[0044] 將所得的鋼錠A1的補(bǔ)縮不良的部分切除，并將其表面磨光。然后將其作為真空自 耗爐的電極棒進(jìn)行重熔，以5kg/min的熔化速度將電擊棒進(jìn)行熔化（重熔的條件為：真空 度為0. 4Pa，熔煉電壓為22V，熔煉電流為8800A)，熔化的鋼水則滴入直徑為660mm的結(jié)晶 器中結(jié)晶，待電極棒還剩余6重量％時，將其作為結(jié)晶器中的鋼錠的補(bǔ)縮材料對鋼錠的縮 孔進(jìn)行補(bǔ)縮處理；將補(bǔ)縮后的結(jié)晶器中的鋼錠充入500Pa的氦氣冷卻至600°C后，將鋼錠脫 模并空冷至室溫。將該空冷后的鋼錠進(jìn)行均熱，均熱的條件為：先以2. 3°C /min的升溫速 度將其加熱至1250°C，保溫25h后，再以1. 3°C /min的降溫速度將其降溫至1170°C后保溫 3h，然后再降至1050°C送入4500t的壓機(jī)中進(jìn)行一次鐓拔8min，終鍛溫度為850°C，至直徑 為630mm，再回爐加熱在1050°C加熱40min，在送入4500t的壓機(jī)中進(jìn)行一次鐓拔lOmin，終 鍛溫度為850°C，至直徑為530mm，再回爐加熱在1120°C加熱40min，然后在1800t精鍛機(jī)中 進(jìn)行一個火次鍛造20min，終鍛溫度為850°C，鍛后直徑為400mm，然后空冷至室溫獲得直徑 為400mm的18Ni-200鋼棒，其低倍組織：黑斑、白斑、徑向偏析和環(huán)狀花樣都達(dá)到了 A級且 無粗晶；抗拉強(qiáng)度Rm、屈服強(qiáng)度RpO. 2、斷后延伸率A、斷面收縮率Z、沖擊功Akv、斷裂韌性 KIC和機(jī)械性能硬度HRC見表2所示。
[0045] 實(shí)施例2
[0046] 本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的18Ni_200鋼錠及其制備方法。
[0047] 將l#Ni (購自金川集團(tuán)有限公司）、1#鈷（購自南京南試化學(xué)試劑有限公司的牌 號C〇99. 80)、金屬鑰（購自寶雞市巨潤稀有金屬有限公司牌號M01)、金屬鋁（購自蘇州優(yōu) 鋯納米材料有限公司牌號UG-ALA)、海綿鈦（購自寶雞市錦秀稀有金屬有限公司牌號0級） 和純鐵（購自鞍鋼公司的IF鋼且經(jīng)過EF+LF+V0D冶煉提純）按照所得鋼錠含有的：Ni : 18. 5 重量％，Co :8. 2 重量％，Mo :1. 3 重量％，A1 :0. 1 重量％，Ti :0. 23 重量％，C :0. 007 重 量％，Si :0. 008重量％，Mn :0. 019重量％，S :0. 004重量％，P :0. 006重量％進(jìn)行配料（其 中，金屬鋁和海綿鈦各預(yù)留下其重量的1/4)并加入到真空感應(yīng)爐內(nèi)，在真空度為4Pa下、 電功率為1400KW下進(jìn)行熔化處理60min (在開始的lOmin內(nèi)，由于真空度高于5Pa，電功率 保持300KW)，全熔的鋼水溫度為1540°C ;然后在工頻攪拌下，控制真空度為2Pa、電功率為 1500KW進(jìn)行精煉處理35min ;然后，取樣分析，并用預(yù)留的金屬鋁和海綿鈦進(jìn)行調(diào)樣，知道 鋼水的成分滿足表1的組成即可，接著在充入氬氣攪拌下，加入硼鐵（購自錦州海鑫金屬材 料有限公司牌號F eB2(lCa5-A)、金屬鈣（CAS :7440-70-2)、海綿鋯（購自錦州盛泉鐵合金有限 公司牌號HZR-01)使得所得鋼水中的B、Ca、Zr滿足Ca :0. 06重量％，Zr :0. 03重量％，B : 0. 004重量％的組成即可；然后將鋼水在出鋼溫度為1570°C下、以500kg/min的出鋼速度澆 注到直徑為606mm鋼錠模中，并剩余4重量％的鋼水對鋼錠模中的鋼錠進(jìn)行補(bǔ)縮；以30°C / min的速度冷卻補(bǔ)縮后的鋼錠至1KKTC后破空，再冷卻至700°C后脫模，再空冷至室溫，得 到鋼錠A2 (其成分如表1所示）。
[0048] 將所得的鋼錠A2的補(bǔ)縮不良的部分切除，并將其表面磨光。然后將其作為真空自 耗爐的電極棒進(jìn)行重熔，以4kg/min的熔化速度將電擊棒進(jìn)行熔化（重熔的條件為：真空 度為0. 5Pa，熔煉電壓為24V，熔煉電流為8500A)，熔化的鋼水則滴入直徑為660mm的結(jié)晶 器中結(jié)晶，待電極棒還剩余7重量％時，將其作為結(jié)晶器中的鋼錠的補(bǔ)縮材料對鋼錠的縮 孔進(jìn)行補(bǔ)縮處理；將補(bǔ)縮后的結(jié)晶器中的鋼錠充入600Pa的氦氣冷卻至500°C后，將鋼錠脫 模并空冷至室溫。將該空冷后的鋼錠進(jìn)行均熱，均熱的條件為：先以4°C /min的升溫速度 將其加熱至1280°C，保溫20h后，再以2°C /min的降溫速度將其降溫至1150°C后保溫4h， 然后再降至1080°C送入4500t的壓機(jī)中進(jìn)行一次鐓拔13min，終鍛溫度為880°C，至直徑為 600mm，再回爐加熱在1080°C加熱30min，在送入4500t的壓機(jī)中進(jìn)行一次鐓拔15min，終鍛 溫度為880°C，至直徑為500mm，再回爐加熱在1140°C加熱30min，然后在1800t精鍛機(jī)中進(jìn) 行一個火次鍛造15min，終鍛溫度為860°C，鍛后直徑為400mm，然后空冷至室溫獲得直徑為 400mm的18Ni-200鋼棒，其低倍組織：黑斑、白斑、徑向偏析和環(huán)狀花樣都達(dá)到了 A級且無 粗晶；抗拉強(qiáng)度Rm、屈服強(qiáng)度RpO. 2、斷后延伸率A、斷面收縮率Z、沖擊功Akv、斷裂韌性KIC 和機(jī)械性能硬度HRC見表2所示。
[0049] 實(shí)施例3
[0050] 本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的18Ni_200鋼錠及其制備方法。
[0051] 將l#Ni (購自金川集團(tuán)有限公司）、1#鈷（購自南京南試化學(xué)試劑有限公司的牌 號C〇99. 80)、金屬鑰（購自寶雞市巨潤稀有金屬有限公司牌號M01)、金屬鋁（購自蘇州優(yōu) 鋯納米材料有限公司牌號UG-ALA)、海綿鈦（購自寶雞市錦秀稀有金屬有限公司牌號0級） 和純鐵（購自鞍鋼公司的IF鋼且經(jīng)過EF+LF+V0D冶煉提純）按照所得鋼錠含有的：Ni : 18. 2 重量％，Co :8. 8 重量％，Mo :1. 15 重量％，A1 :0. 08 重量％，Ti :0. 2 重量％，C :0. 006 重量％，Si :0.01重量％，Mn :0.015重量％，S :0.005重量％，P :0.005重量％進(jìn)行配料（其 中，金屬鋁和海綿鈦各預(yù)留下其重量的1/5)并加入到真空感應(yīng)爐內(nèi)，在真空度為5Pa下、 電功率為1600KW下進(jìn)行熔化處理50min (在開始的5min內(nèi)，由于真空度高于5Pa，電功率 保持300KW)，全熔的鋼水溫度為1560°C ;然后在工頻攪拌下，控制真空度為2Pa、電功率為 1500KW進(jìn)行精煉處理40min ;然后，取樣分析，并用預(yù)留的金屬鋁和海綿鈦進(jìn)行調(diào)樣，知道 鋼水的成分滿足表1的組成即可，接著在充入氬氣攪拌下，加入硼鐵（購自錦州海鑫金屬材 料有限公司牌號FeB 2(lCa5-A)、金屬鈣（CAS :7440-70-2)、海綿鋯（購自錦州盛泉鐵合金有 限公司牌號HZR-01)使得所得鋼水中的B、Ca、Zr滿足Ca :0. 04重量％，Zr :0. 04重量％， B :0. 0025重量％的組成即可；然后將鋼水在出鋼溫度為1540°C下、以600kg/min的出鋼速 度澆注到直徑為606mm鋼錠模中，并剩余3重量％的鋼水對鋼錠模中的鋼錠進(jìn)行補(bǔ)縮；以 20°C /min的速度冷卻補(bǔ)縮后的鋼錠至1250°C后破空，再冷卻至600°C后脫模，再空冷至室 溫，得到鋼錠A3 (其成分如表1所示）。
[0052] 將所得的鋼錠A3的補(bǔ)縮不良的部分切除，并將其表面磨光。然后將其作為真空自 耗爐的電極棒進(jìn)行重熔，以6kg/min的熔化速度將電擊棒進(jìn)行熔化（重熔的條件為：真空度 為0. 7Pa，熔煉電壓為24V，熔煉電流為9000A)，熔化的鋼水則滴入直徑為660mm的結(jié)晶器 中結(jié)晶，待電極棒還剩余5重量％時，將其作為結(jié)晶器中的鋼錠的補(bǔ)縮材料對鋼錠的縮孔 進(jìn)行補(bǔ)縮處理；將補(bǔ)縮后的結(jié)晶器中的鋼錠充入400Pa的氦氣冷卻至700°C后，將鋼錠脫模 并空冷至室溫。將該空冷后的鋼錠進(jìn)行均熱，均熱的條件為：先以6°C /min的升溫速度將 其加熱至1300°C，保溫18h后，再以4°C /min的降溫速度將其降溫至1160°C后保溫3. 5h， 然后再降至1070°C送入4500t的壓機(jī)中進(jìn)行一次鐓拔lOmin，終鍛溫度為830°C，至直徑為 620mm，再回爐加熱在1070°C加熱50min，在送入4500t的壓機(jī)中進(jìn)行一次鐓拔12min，終鍛 溫度為830°C，至直徑為510mm，再回爐加熱在1KKTC加熱50min，然后在1800t精鍛機(jī)中進(jìn) 行一個火次鍛造16min，終鍛溫度為870°C，鍛后直徑為400mm，然后空冷至室溫獲得直徑為 400mm的18Ni-200鋼棒，其低倍組織：黑斑、白斑、徑向偏析和環(huán)狀花樣都達(dá)到了 A級且無 粗晶；抗拉強(qiáng)度Rm、屈服強(qiáng)度RpO. 2、斷后延伸率A、斷面收縮率Z、沖擊功Akv、斷裂韌性KIC 和機(jī)械性能硬度HRC見表2所示。
[0053] 實(shí)施例4
[0054] 根據(jù)實(shí)施例1所述的方法，所不同的是，均熱時當(dāng)1250°C下保溫25h后直接降溫至 鐓拔的開鍛溫度，獲得直徑為400mm的18Ni-200鋼棒，其低倍組織：黑斑、白斑、徑向偏析和 環(huán)狀花樣都達(dá)到了 A級且無粗晶；抗拉強(qiáng)度Rm、屈服強(qiáng)度RpO. 2、斷后延伸率A、斷面收縮率 Z、沖擊功Akv、斷裂韌性KIC和機(jī)械性能硬度HRC見表2所示。
[0055] 對比例1
[0056] 根據(jù)實(shí)施例1所述的方法，所不同的是，鋼錠的組成為：Ni :17. 2重量％, Co :7. 5 重量％，Mo :2 重量％，A1 :0. 15 重量％，Ti :0. 25 重量％，Ca :0. 05 重量％，Zr :0. 02 重量％， B :0. 003 重量％，C :0. 005 重量％，Si :0. 01 重量 ％，Μη :0. 01 重量 ％，S :0. 003 重量 ％， Ρ :0. 005重量％，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)，獲得直徑為400mm的18Ni-200鋼棒，其低 倍組織：黑斑、白斑、徑向偏析和環(huán)狀花樣都達(dá)到了 A級且無粗晶；抗拉強(qiáng)度Rm、屈服強(qiáng)度 RpO. 2、斷后延伸率A、斷面收縮率Z、沖擊功Akv、斷裂韌性KIC和機(jī)械性能硬度HRC見表2 所示。
[0057] 對比例2
[0058] 根據(jù)實(shí)施例1所述的方法，所不同的是，將結(jié)晶后的鋼錠直接空冷至600°C，獲得 直徑為400mm的18Ni-200鋼棒，其低倍組織：黑斑和白斑達(dá)到了 A級，但是徑向偏析和環(huán)狀 花樣達(dá)到B級，且無粗晶；抗拉強(qiáng)度Rm、屈服強(qiáng)度RpO. 2、斷后延伸率A、斷面收縮率Z、沖擊 功Akv、斷裂韌性KIC和機(jī)械性能硬度HRC見表2所示。
[0059] 表 1
[0060]

【權(quán)利要求】
1. 一種18Ni-200鋼錠的制備方法，其特征在于，該方法包括： 將煉鋼原料加入到真空感應(yīng)爐中進(jìn)行熔煉，所述熔煉包括依次進(jìn)行熔化處理、精煉處 理、調(diào)樣處理和澆注成型，將所述澆注成型的鋼錠作為真空自耗爐的電極棒進(jìn)行重熔并結(jié) 晶，然后將所述結(jié)晶后的鋼錠進(jìn)行冷卻， 其中，所述煉鋼原料的配料使得所得鋼錠中含有：Ni :17. 5-19重量％，Co :8-9重量％， Mo :1-1. 5 重量％，A1 :0· 05-0. 15 重量％，Ti :0· 15-0. 25 重量％，C :彡 0· 03 重量％，Si : < 0. 01重量％，Μη 0. 1重量％，S 0. 01重量％，P 0. 01重量％ ;所述調(diào)樣處理使 得所得鋼錠中含有：Ca :0. 03-0. 07 重量％，Zr :0. 01-0. 04 重量％，Β :0. 001-0. 005 重量％ ; 所述冷卻的條件包括：先通入400-600Pa的氦氣將所述結(jié)晶后的鋼錠冷卻至 400-800°C，再空冷至 15-40°C。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述冷卻的條件包括：先通入400-600Pa的氦氣 將所述結(jié)晶后的鋼錠冷卻至400-600°C，再空冷至20-40°C。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述煉鋼原料的配料使得所得鋼錠中含有：Ni : 18-18. 5 重量 ％，Co :8· 2-8. 8 重量 ％，Mo : 1. 1-1. 3 重量 ％，A1 :0· 08-0. 15 重量 ％，Ti : 0. 2-0. 25 重量％，C :0. 001-0. 007 重量％，Si :0. 005-0. 01 重量％，Mn :0. 001-0. 01 重量％， S :0. 0001-0. 005重量％，P :0. 0001-0. 008重量％;所述調(diào)樣處理使得所得鋼錠中含有：Ca : 0. 04-0. 06 重量％，Zr :0. 02-0. 04 重量％，B :0. 002-0. 004 重量％。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述熔化處理的條件包括：電功率為 1300-1600KW，真空度彡 5Pa，時間為 0· 1-lh。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的方法，其中，所述熔化處理使得所述冶煉原料達(dá)到全熔狀 態(tài)，該全熔狀態(tài)的鋼水溫度為1500-1600°C。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述精煉處理的條件包括：電功率為 1200-1600KW，真空度彡2Pa，溫度為1500-1600°C，時間為：在工頻攪拌下的時間20-40min 或者無攪拌下的時間為60-80min。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述調(diào)樣處理包括通入氬氣進(jìn)行攪拌，并加入含 鈣物料、含鋯物料和含硼物料使得鋼水中的Ca :0. 03-0. 07重量％，Zr :0. 01-0. 04重量％， B :0. 001-0. 005 重量％。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述澆注成型的條件包括：出鋼溫度為 1500-1600°C，出鋼速度為 400-800kg/min。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的方法，其中，在所述澆注成型后先在10-50°C /min的冷 卻速度下將所述澆注成型的鋼錠冷卻至1000-1300°C后破空，再模冷至600-1000°C。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述重熔的熔化速度為2-10kg/min，優(yōu)選為 4-6kg/min〇
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述真空自耗爐的條件包括：真空度為 0. 3-lPa，熔煉電壓20-25V，熔煉電流為8000-9000A。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述結(jié)晶還包括將所述電極棒的1-10重量％用 于對結(jié)晶后的鋼錠的補(bǔ)縮。
13. -種由權(quán)利要求1-12中任意一項(xiàng)所述的方法制得的18Ni-200鋼錠，其中，該鋼錠 的組成成分為：Ni :17· 5-19 重量％，Co :8-9 重量％，Mo :1-1. 5 重量％，A1 :0· 05-0. 15 重 量％，11 :0· 15-0. 25 重量％，Ca :0· 03-0. 07 重量％，Zr :0· 01-0. 04 重量％，B :0· 001-0. 005 重量％，C :< 0· 03 重量％，Si :< 0· 01 重量％，Μη :< 0· 1 重量％，S :< 0· 01 重量％，P : < 0. 01重量％，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
【文檔編號】C22C33/04GK104250704SQ201410462829
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月12日
【發(fā)明者】畢正緒, 葉文冰, 李源, 王佳明, 楊再春 申請人:攀鋼集團(tuán)江油長城特殊鋼有限公司