CN111705182A

CN111705182A - 15-5ph稀土马氏体不锈钢的制造方法

Info

Publication number: CN111705182A
Application number: CN202010360845.7A
Authority: CN
Inventors: 陈坚; 陈菊生; 向彪
Original assignee: Shanghai Jianing New Material Technology Co ltd
Current assignee: Shanghai Jianing New Material Technology Co ltd
Priority date: 2020-04-30
Filing date: 2020-04-30
Publication date: 2020-09-25

Abstract

本发明公开了一种15‑5PH稀土马氏体不锈钢的制造方法，包括钢材的酸洗、钢材的冶炼制造、钢材的锻造、钢材的热处理，所述钢材的冶炼制造过程为：选用微碳铬铁、0＃镍板、电解铜以及原生态废钢中的一种或多种组合作为原材料，对原材料进行酸洗，依次进行EF熔炼、VOD真空精炼以及ESR电渣重熔，得到钢锭。本发明的优点是：由于在EF熔炼过程中加入复合脱氧剂SiMnAlCa，经化合反应，与钢水中氧化物、硫化物形成钢渣，经过三次扒渣，可以减少非金属夹杂物，并且在熔炼后期出钢前加入占钢水的质量比为0.2‑0.3‰的微量CeNd混合稀土，可有效改善低温韧性，获得高强度、低温冲击韧性好的15‑5PH稀土马氏体不锈钢。

Description

15-5PH稀土马氏体不锈钢的制造方法

技术领域

本发明涉及冶金领域，尤其是涉及一种15-5PH稀土马氏体不锈钢的制造方法。

背景技术

15-5PH稀土马氏体不锈钢是极地环境用钢、特殊舰船用钢；屈服强度≥1000Mpa，抗拉强度≥1050Mpa，延伸率≥14%，－20℃冲击韧性≥150J、－84℃冲击韧性≥80J、－20℃CTOD≥0.2mm，夹杂物A、B类≤1级、C、D类≤0.5级。国内找不到相应钢种，而美国15-5PH较为相似，但不考核低温冲击，不考核非金属夹杂物。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种15-5PH稀土马氏体不锈钢的制造方法，该制造方法主要包括钢材的酸洗、钢材的冶炼制造、钢材的锻造以及钢材的热处理，通过在EF熔炼过程加入复合脱氧剂SiMnAlCa，有效减少非金属夹杂物，通过在出钢前加入微量CeNd混合稀土，获得高强度、低温冲击性好的15-5PH稀土马氏体不锈钢。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种15-5PH稀土马氏体不锈钢的制造方法，其特征在于所述制造方法选择微碳铬铁、0＃镍板、电解铜、原生态废钢中的一种或多种组合作为原材料进行冶炼，在出钢前加入CeNd混合稀土，所述CeNd混合稀土占钢水的质量比为0.2-0.3‰；得到15-5PH稀土马氏体不锈钢，使所述15-5PH稀土马氏体不锈钢的质量组份为：C≤0.07%、Si≤1.00%、Mn≤1.00%、Cr14.00-15.00%、Ni 3.50-5.50%、P≤0.03%、S≤0.015%、Cu 2.50-4.50%、Nb+Ta 0.15-0.45%、Mo≤0.50%，其余为Fe。

所述制造方法包括以下步骤：

（1）选择微碳铬铁、0＃镍板、电解铜、原生态废钢中的一种或多种组合作为原材料；

（2）采用稀硫酸对所述原材料进行酸洗，再用清水洗去酸渍，烘干进炉；

（3）对钢炉炉膛和钢包进行清洗，清洗的方法为冶炼1-2炉17-4PH钢；

（4）对步骤（2）中的所述原材料进行冶炼，冶炼的方式为：依次进行EF电弧炉熔炼、VOD真空精炼和ESR电渣重熔，获得钢锭；其中，在所述EF电弧炉熔炼过程中加入复合脱氧剂SiMnAlCa以将钢水中氧化物、硫化物形成化合物炉渣浮在钢水表面，经过氧化期后期、还原期、出钢前三次扒除所述化合物炉渣，以减少钢水中的非金属夹杂物；在所述EF电弧炉熔炼后期出钢前加入所述CeNd混合稀土，所述CeNd混合稀土占钢水的质量比为0.2-0.3‰，搅拌5-10分钟后出钢；

（5）采用大压机，应用FM法，对所述钢锭进行强压快锻，锻造比≥3，锻后扩氢退火，得到锻件；

（6）所述锻件依次进行1040℃±10℃的固溶热处理、760±10℃的调质处理和480±10℃时效处理，得到15-5PH稀土马氏体不锈钢。

所述稀硫酸的溶质质量分数为5%。

所述复合脱氧剂SiMnAlCa的质量组份为：Si 7-8%、Mn 18-19%、Al 5-5.5%、Ca 4-4.5%、其余为Fe。

所述冶炼过程采用台阶式分部加热方法：在20℃—560℃之间每小时升温50℃，保温1-2小时；在560℃—860℃之间每小时升温80℃，保温1-2小时；在860℃—1200℃之间每小时升温100℃，保温2-3小时。

所述15-5PH稀土马氏体不锈钢的质量组份为：C 0.06%、Si 0.47%、Mn 0.56%、Cr14.10%、Ni 4.50%、P 0.015%、S 0.009%、Cu 3.60%、Nb+Ta 0.35%、Mo 0.43%，其余为Fe。

本发明的优点是：在EF熔炼过程加入复合脱氧剂SiMnAlCa，使复合脱氧剂经化合反应与钢中氧化物硫化物形成钢渣，经三次扒渣，净化钢水，从而有效减少非金属夹杂物；在出钢前加入占钢水的质量比为0.2-0.3‰的CeNd混合稀土，能有效改善低温韧性，使15-5PH稀土马氏体不锈钢的各项性能达到极地环境用钢的标准，符合设计要求。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

实施例：本实施例具体涉及一种15-5PH稀土马氏体不锈钢的制造方法，具体包括以下步骤：

（1）选择微碳铬铁、0＃镍板、电解铜以及原生态废钢中的一种或多种组合作为原材料；此处的原生态废钢是指洁净、无铁锈、无油腻、无污染块料废钢。

（2）采用溶质质量分数为5%的稀硫酸对原材料进行酸洗，再用清水洗去酸渍，烘干进炉；因需要严格考核非金属夹杂物，因此要对原材料进行酸洗。

（3）对钢炉炉膛和钢包进行清洗，清洗的方法为冶炼1-2炉17-4PH钢；从而将炉膛和钢包壁上的残余元素如W、Ti、Sn、Bi等有害元素带走，炉膛、钢包壁上的元素与15-5PH稀土马氏体不锈钢相同。

（4）对步骤（2）中的原材料进行冶炼，冶炼的方式为：依次进行EF电弧炉熔炼、VOD真空精炼和ESR电渣重熔，获得钢锭。

其中：

在EF电弧炉熔炼过程中加入复合脱氧剂SiMnAlCa以使钢水中氧化物、硫化物形成化合物炉渣浮在钢水表面，复合脱氧剂SiMnAlCa的质量组份为：Si 7-8%、Mn 18-19%、Al 5-5.5%、Ca 4-4.5%、其余为Fe，经过氧化期后期、还原期、出钢前三次扒除化合物炉渣，以减少钢水中的非金属夹杂物。

在EF电弧炉熔炼后期出钢前加入占钢水的质量比为0.2-0.3‰的CeNd（铈、钕）混合稀土，搅拌5-10分钟后出钢；能有效改善15-5PH稀土马氏体不锈钢的低温韧性，使其能够承受－40℃、－80℃的低温。

钢水再进入VOD真空精炼、真空脱气，使H含量≤1.6ppm、O含量≤20ppm。然后进行ESR电渣重熔，二次精炼，获得钢锭。

加热方法采用台阶式分部加热法：在20℃—560℃之间每小时升温50℃，保温1-2小时，在560℃—860℃之间每小时升温80℃，保温1-2小时，在860℃—1200℃之间每小时升温100℃，保温2-3小时。然后对钢锭进行整修，切除厚度占钢锭总厚度3%的顶部，再切除厚度占钢锭总厚度5%的尾部。

（5）采用大压机，应用FM法，对钢锭进行强压快锻，锻造比≥3，锻后扩氢退火，得到锻件。

（6）锻件依次进行1040℃±10℃的固溶热处理，以达到高强度和韧性最佳值，再进行760±10℃的调质处理，使溶质元素扩散均匀，最后进行480±10℃时效处理，得到15-5PH稀土马氏体不锈钢，15-5PH稀土马氏体不锈钢的标准质量组份为：C≤0.07%、Si≤1.00%、Mn≤1.00%、Cr 14.00-15.00%、Ni 3.50-5.50%、P≤0.03%、S≤0.015%、Cu 2.50-4.50%、Nb+Ta0.15-0.45%、Mo≤0.50%，其余为Fe。

按照本实施例中的制造方法所制得的15-5PH稀土马氏体不锈钢，实测质量组份为：C 0.06%、Si 0.47%、Mn 0.56%、Cr 14.10%、Ni 4.50%、P 0.015%、S 0.009%、Cu 3.60%、Nb+Ta 0.35%、Mo 0.43%，其余为Fe。

按照本实施例中的制造方法所制得的15-5PH稀土马氏体不锈钢力学性能见下表：

力学性能

经检测,可以发现按照本实施例中的制造方法所制得的15-5PH稀土马氏体不锈钢的各项性能达到极地环境用钢的标准，符合设计要求。

Claims

1.一种15-5PH稀土马氏体不锈钢的制造方法，其特征在于所述制造方法选择微碳铬铁、0＃镍板、电解铜、原生态废钢中的一种或多种组合作为原材料进行冶炼，在出钢前加入CeNd混合稀土，所述CeNd混合稀土占钢水的质量比为0.2-0.3‰；得到15-5PH稀土马氏体不锈钢，使所述15-5PH稀土马氏体不锈钢的质量组份为：C≤0.07%、Si≤1.00%、Mn≤1.00%、Cr14.00-15.00%、Ni 3.50-5.50%、P≤0.03%、S≤0.015%、Cu 2.50-4.50%、Nb+Ta 0.15-0.45%、Mo≤0.50%，其余为Fe。

2.根据权利要求1所述的一种15-5PH稀土马氏体不锈钢的制造方法，其特征在于所述制造方法包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种15-5PH稀土马氏体不锈钢的制造方法，其特征在于所述稀硫酸的溶质质量分数为5%。

4. 根据权力要求2所述的一种15-5PH稀土马氏体不锈钢的制造方法，其特征在于所述复合脱氧剂SiMnAlCa的质量组份为：Si 7-8%、Mn 18-19%、Al 5-5.5%、Ca 4-4.5%、其余为Fe。

5.根据权力要求2所述的一种15-5PH稀土马氏体不锈钢的制造方法，其特征在于所述冶炼过程采用台阶式分部加热方法：在20℃—560℃之间每小时升温50℃，保温1-2小时；在560℃—860℃之间每小时升温80℃，保温1-2小时；在860℃—1200℃之间每小时升温100℃，保温2-3小时。

6. 根据权利要求1所述的一种15-5PH稀土马氏体不锈钢的制造方法，其特征在于所述15-5PH稀土马氏体不锈钢的质量组份为：C 0.06%、Si 0.47%、Mn 0.56%、Cr 14.10%、Ni4.50%、P 0.015%、S 0.009%、Cu 3.60%、Nb+Ta 0.35%、Mo 0.43%，其余为Fe。