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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