CN107385144A - 沉淀硬化马氏体不锈钢17‑4ph冶炼工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于不锈钢冶炼领域,尤其涉及一种沉淀硬化马氏体不锈钢17‑4PH冶炼工艺,采用EAF/IF‑LF‑VOD‑LF‑VD‑IC的工艺路线,通过冶炼电炉低磷、低五害元素的初炼钢液、中频熔化合金与电炉出钢工业勾兑后进入LF精炼炉调整化学成分,扒渣后进入VOD真空吹氧、初步还原,再到精炼炉全面还原精调合金,VD脱气、模铸浇钢的冶炼方式生产出低碳、低气体、低夹杂的、低五害元素的17‑4PH不锈钢。本发明的目的在于克服现有技术中17‑4PH冶炼得到的钢中H、O、N含量较高严重影响产品使用性能的缺点而提供一种低气体含量、低夹杂物的沉淀硬化马氏体不锈钢17‑4PH冶炼工艺。
Description
技术领域
本发明属于不锈钢冶炼领域,尤其涉及一种沉淀硬化马氏体不锈钢17-4PH冶炼工艺。
背景技术
17-4PH作为典型的沉淀硬化马氏体不锈钢,具有良好的耐腐蚀性,被广泛的应用于海洋平台、食品制造、航天等领域。通常的17-4PH冶炼采用AOD脱碳、还原精调合金出钢经弱搅拌后直接浇铸成电极坯的方式,这种生产方式下虽然碳得到了有效控制,但是钢中H、O、N含量较高,一般H在3-4ppm、氧在20-40ppm、N在100-200ppm之间,严重影响产品的使用性能,不能适应低气体低夹杂物的市场需求。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中17-4PH冶炼得到的钢中H、O、N含量较高严重影响产品使用性能的缺点而提供一种低气体含量、低夹杂物的沉淀硬化马氏体不锈钢17-4PH冶炼工艺。
为了实现上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:一种沉淀硬化马氏体不锈钢17-4PH冶炼工艺,该冶炼工艺的步骤如下:
步骤S01:采用五害元素较低的废钢、生铁作为电炉原料,电炉经过熔化、氧化前期低温脱磷,冶炼低磷、低五害的钢水,电炉出钢[C]≤0.05%、[P]≤0.003%,[As]≤0.010%,[Sn]≤0.006%,[Pb]≤0.005%,[Sb]≤0.005%,[Bi]≤0.005%,出钢过程按照吨钢2-3Kg铝铁进行脱氧避免溢渣;
步骤S02:采用中频炉熔化合金,如铬铁、镍或者铜板,与电炉初炼钢水勾兑;
步骤S03:对经步骤S02勾兑后钢液进入精炼炉进行还原脱硫,如下调整化学成分C:0.30-0.45%,Si: ≤0.50%,Mn:0.30-0.50%,P:≤0.025%,S:≤0.015%,Ni:3.00-5.00%,Cr:15.0-17.5%,Cu:3.00-5.00%,温度大于1600℃吊包扒渣后进入VOD;
步骤S04:将步骤S03处理后的钢液调入VD罐,取样分析碳、硅、锰、铬合金元素的含量,计算吹氧量,开始抽真空在真空度200mbar下开始下枪真空吹氧,吹氧结束后继续抽真空进行真空碳脱氧,一定时间后破空取样,再盖上罐盖抽真空至100mbar下加入石灰、硅铁、铝进行初步还原;
步骤S05:将步骤S04初步还原后的钢液吊回精炼炉继续还原脱氧,按照目标值精调成分;
步骤S06:将步骤S05精调钢水重新吊入VD罐进行最终的脱气,确保VD后定H≤2.0ppm,N≤100ppm;
步骤S07:将步骤S06弱搅拌时间、温度符合工艺的钢液转运到模铸浇钢车上,经过对车采用氩气保护浇铸成所需锭型的电极坯;
步骤S08:将步骤S07浇铸的电极坯按照脱模时间脱模,温度550-650℃进入退火炉退火或热送。
所述步骤S02中,按照C:0.3-0.40%,Cr:14-16%,Ni:4-5%,Cu:3-4%,Si≤0.50%进行计算配料,熔清后温度≥1630℃出钢与电炉初炼钢水勾兑。
所述步骤S03钢液吊入精炼炉按照石灰吨钢1-2kg,电石吨钢0.5-1.5kg,铝线吨钢1.5-2.5米进行脱氧脱硫,送电过程用Al粉1~3kg/t保持还原气氛,温度大于1630℃吊包扒渣;
所述步骤S04中下氧枪吹氧进入预吹阶段:初始流量吹2~3min,氧气压力≥0.8MPa,随着碳氧反应的进行进入主吹阶段,逐步降低设定真空度至100mbar;逐步提高氧气流量至1100Nm³/h;氩气流量参考40~60NL/min;逐步减低氧枪高度,根据CO浓度曲何罐内反应情况的信息确定停氧时机,吹氧结束后继续抽真空进行真空碳脱氧,10min后破空取样,再盖上罐盖继续抽100mbar真空度下加入石灰吨钢4-6kg、硅铁吨钢3-5kg、铝块吨钢0.5-1.5kg进行初步还原,保持10-20min破空,吊回精炼炉。
所述步骤S05按照C:0.03-0.05%,Si: 0.30-0.50%,Mn:0.30-0.50%,P:≤0.025%,S:≤0.010%,Ni:3.00-5.00%,Cr:15.0-17.5%,Cu:3.00-5.00%,Nb:0.15-0.45精调成分。
所述步骤S06中精调钢水温度1610-1630℃时吊入VD罐进行最终的脱气,在0.67mbar下保持15-20min,VD后要求定H≤2.0ppm,N≤100ppm,弱搅拌时间8min以上、温度1500-1530℃吊包浇钢。
所述步骤S07中镇静时间根据钢液温度≥5分钟,开浇温度1490℃-1515℃,采用模内充氩浇注。
本发明的技术方案产生的积极效果如下:(1)采用冲压板、剪切料、高碳废钢等低五害的废钢作为原材料合理配碳,避免使用生铁,降低生产成本;(2)采用中频炉熔化铬铁、铜、镍等合金,减轻精炼炉冶炼时间;(3)采用VOD真空吹氧得到低碳的钢液;(4)再次经过VOD彻底去除合金调整过程中钢中的H、O、N;(5)采用氩气保护浇注避免钢液接触空气二次氧化;(6)采用直接热处理避免产生应力裂纹。
具体实施方式
沉淀硬化马氏体不锈钢17-4PH冶炼工艺,采用EAF/IF-LF-VOD-LF-VD-IC的工艺路线,成分如下:C≤0.07%,Si≤1.0%,Mn≤1.0%,P≤0.025%,S≤0.010%,Ni:3.00-5.00%,Cr:15.0-17.5%,Cu:3.00-5.00%,Nb:0.15-0.45%;冶炼工艺的步骤如下:
步骤S01:采用五害元素较低的废钢、生铁作为电炉原料,电炉经过熔化、氧化前期低温脱磷,冶炼低磷、低五害的钢水,电炉出钢[C]≤0.05%、[P]≤0.003%,[As]≤0.010%,[Sn]≤0.006%,[Pb]≤0.005%,[Sb]≤0.005%,[Bi]≤0.005%,出钢过程按照吨钢2-3Kg铝铁进行脱氧避免溢渣;
步骤S02:采用中频炉熔化铬铁、镍、铜板等合金,按照C:0.3-0.40%,Cr:14-16%,Ni:4-5%,Cu:3-4%,Si≤0.50%进行计算配料,熔清后温度≥1630℃出钢与电炉初炼钢水勾兑;
步骤S03:将经步骤S02勾兑后的钢液吊入精炼炉按照石灰吨钢1-2kg,电石吨钢0.5-1.5kg,铝线吨钢1.5-2.5米进行脱氧、脱硫,送电过程用Al粉1~3kg/t保持还原气氛,按照C:0.30-0.45%,Si: 0.30-0.50%,Mn:0.30-0.50%,P:≤0.025%,S:≤0.015%,Ni:4.00-5.00%,Cr:15.00-17.00%,Cu:3.00-5.00%调整成分,温度大于1600℃吊包扒渣;
步骤S04:将步骤S03处理后的钢液调入VOD罐,取样分析C、Si、Mn、Cr、Cu、Ni等合金元素的含量,按照C、Si、Mn与氧发生氧化反应计算出吹氧量,开始抽真空在真空度200mbar下,下氧枪吹氧进入预吹阶段:初始流量吹2~3min,氧气压力≥0.8MPa,随着碳氧反应的进行进入主吹阶段,逐步降低设定真空度至100mbar;逐步提高氧气流量至1100Nm³/h;氩气流量参考40~60NL/min;逐步减低氧枪高度,根据CO浓度曲、罐内反应情况等信息确定停氧时机,吹氧结束后继续抽真空进行真空碳脱氧,10min后破空取样,再盖上罐盖继续抽100mbar真空度下加入石灰吨钢4-6kg、硅铁吨钢3-5kg、铝块吨钢0.5-1.5kg进行初步还原,保持10-20min破空,吊回精炼炉;
步骤S05:将步骤S04初步还原后的钢液吊回精炼炉继续还原脱氧,取样后按照C:0.03-0.05%,Si: 0.30-0.50%,Mn:0.30-0.50%,P:≤0.025%,S:≤0.010%,Ni:3.00-5.00%,Cr:15.0-17.5%,Cu:3.00-5.00%,Nb:0.15-0.45精调成分;
步骤S06:将步骤S06精调钢水温度1610-1630℃吊入VD罐进行最终的脱气,在0.67mbar下保持15-20min,VD后要求定H≤2.0ppm,N≤100ppm,弱搅拌时间8min以上、温度1500-1530℃吊包浇钢;
步骤S07:将步骤S06弱搅拌时间、温度符合工艺的钢液转运到模铸浇钢车上,镇静时间根据钢液温度≥5分钟,开浇温度1490℃-1515℃,采用模内充氩浇注,浇注时注意浇注速度控制,加强补缩操作及时添加保护渣;
步骤S08:将步骤S07浇铸的电极坯或钢锭按照脱模时间脱模,温度550-650℃进入退火炉退火或热送。
根据本实施例的冶炼工艺进行了两组冶炼,两组冶炼得到的产品的化学成分含量及气体含量如下两个表中:
化学成分含量(%)表1
气体(ppm)表2
Claims (7)
1.一种沉淀硬化马氏体不锈钢17-4PH冶炼工艺,其特征在于:该冶炼工艺的步骤如下:
步骤S01:采用五害元素较低的废钢、生铁作为电炉原料,电炉经过熔化、氧化前期低温脱磷,冶炼低磷、低五害的钢水,电炉出钢[C]≤0.05%、[P]≤0.003%,[As]≤0.010%,[Sn]≤0.006%,[Pb]≤0.005%,[Sb]≤0.005%,[Bi]≤0.005%,出钢过程按照吨钢2-3Kg铝铁进行脱氧避免溢渣;
步骤S02:采用中频炉熔化合金,如铬铁、镍或者铜板,与电炉初炼钢水勾兑;
步骤S03:对经步骤S02勾兑后钢液进入精炼炉进行还原脱硫,如下调整化学成分C:0.30-0.45%,Si: ≤0.50%,Mn:0.30-0.50%,P:≤0.025%,S:≤0.015%,Ni:3.00-5.00%,Cr:15.0-17.5%,Cu:3.00-5.00%,温度大于1600℃吊包扒渣后进入VOD;
步骤S04:将步骤S03处理后的钢液调入VD罐,取样分析碳、硅、锰、铬合金元素的含量,计算吹氧量,开始抽真空在真空度200mbar下开始下枪真空吹氧,吹氧结束后继续抽真空进行真空碳脱氧,一定时间后破空取样,再盖上罐盖抽真空至100mbar下加入石灰、硅铁、铝进行初步还原;
步骤S05:将步骤S04初步还原后的钢液吊回精炼炉继续还原脱氧,按照目标值精调成分;
步骤S06:将步骤S05精调钢水重新吊入VD罐进行最终的脱气,确保VD后定H≤2.0ppm,N≤100ppm;
步骤S07:将步骤S06弱搅拌时间、温度符合工艺的钢液转运到模铸浇钢车上,经过对车采用氩气保护浇铸成所需锭型的电极坯;
步骤S08:将步骤S07浇铸的电极坯按照脱模时间脱模,温度550-650℃进入退火炉退火或热送。
2.根据权利要求1所述的沉淀硬化马氏体不锈钢17-4PH冶炼工艺,其特征在于:所述步骤S02中,按照C:0.3-0.40%,Cr:14-16%,Ni:4-5%,Cu:3-4%,Si≤0.50%进行计算配料,熔清后温度≥1630℃出钢与电炉初炼钢水勾兑。
3.根据权利要求1所述的沉淀硬化马氏体不锈钢17-4PH冶炼工艺,其特征在于:所述步骤S03钢液吊入精炼炉按照石灰吨钢1-2kg,电石吨钢0.5-1.5kg,铝线吨钢1.5-2.5米进行脱氧脱硫,送电过程用Al粉1~3kg/t保持还原气氛,温度大于1630℃吊包扒渣。
4.根据权利要求1所述的沉淀硬化马氏体不锈钢17-4PH冶炼工艺,其特征在于:所述步骤S04中下氧枪吹氧进入预吹阶段:初始流量吹2~3min,氧气压力≥0.8MPa,随着碳氧反应的进行进入主吹阶段,逐步降低设定真空度至100mbar;逐步提高氧气流量至1100Nm³/h;氩气流量参考40~60NL/min;逐步减低氧枪高度,根据CO浓度曲何罐内反应情况的信息确定停氧时机,吹氧结束后继续抽真空进行真空碳脱氧,10min后破空取样,再盖上罐盖继续抽100mbar真空度下加入石灰吨钢4-6kg、硅铁吨钢3-5kg、铝块吨钢0.5-1.5kg进行初步还原,保持10-20min破空,吊回精炼炉。
5.根据权利要求1所述的沉淀硬化马氏体不锈钢17-4PH冶炼工艺,其特征在于:所述步骤S05按照C:0.03-0.05%,Si: 0.30-0.50%,Mn:0.30-0.50%,P:≤0.025%,S:≤0.010%,Ni:3.00-5.00%,Cr:15.0-17.5%,Cu:3.00-5.00%,Nb:0.15-0.45精调成分。
6.根据权利要求1所述的沉淀硬化马氏体不锈钢17-4PH冶炼工艺,其特征在于:所述步骤S06中精调钢水温度1610-1630℃时吊入VD罐进行最终的脱气,在0.67mbar下保持15-20min,VD后要求定H≤2.0ppm,N≤100ppm,弱搅拌时间8min以上、温度1500-1530℃吊包浇钢。
7.根据权利要求1-6任一项所述的沉淀硬化马氏体不锈钢17-4PH冶炼工艺,其特征在于:所述步骤S07中镇静时间根据钢液温度≥5分钟,开浇温度1490℃-1515℃,采用模内充氩浇注。
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