CN112063912A - 塑料模具用马氏体不锈钢氮合金化方法 - Google Patents

塑料模具用马氏体不锈钢氮合金化方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112063912A
CN112063912A CN202011001981.3A CN202011001981A CN112063912A CN 112063912 A CN112063912 A CN 112063912A CN 202011001981 A CN202011001981 A CN 202011001981A CN 112063912 A CN112063912 A CN 112063912A
Authority
CN
China
Prior art keywords
nitrogen
furnace
stainless steel
martensitic stainless
alloying
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011001981.3A
Other languages
English (en)
Inventor
肖强
李俊洪
罗许
吴欣荣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd filed Critical Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Priority to CN202011001981.3A priority Critical patent/CN112063912A/zh
Publication of CN112063912A publication Critical patent/CN112063912A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C33/00—Making ferrous alloys
    • C22C33/04—Making ferrous alloys by melting
    • C22C33/06—Making ferrous alloys by melting using master alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/04—Removing impurities by adding a treating agent
    • C21C7/072—Treatment with gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/10—Handling in a vacuum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C2007/0093—Duplex process; Two stage processes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Abstract

本发明公开了一种塑料模具用马氏体不锈钢氮合金化方法，属于不锈钢合金化冶炼技术领域。本发明为解决塑料模具氮成分均匀以及有害气体控制的问题，提供一种塑料模具用马氏体不锈钢氮合金化方法，包括：电炉冶炼；LF炉精炼；VD炉氮合金化；浇注。本发明控制铬、碳合金化含量，在常压下采用氮化铬铁进行氮合金化，实现了各成分精度的准确控制，并且能有效控制氢含量，解决了氮成分稳定性不足和有害气体的问题，降低了氮合金化成本。

Description

塑料模具用马氏体不锈钢氮合金化方法
技术领域
本发明属于不锈钢合金化冶炼技术领域，具体涉及一种塑料模具用马氏体不锈钢氮合金化方法。
背景技术
在钢铁材料中，氮通常作为有害元素予以控制，随着奥氏体不锈钢的发展，以氮、锰替镍合金化技术的应用，将氮的质量百分数提高到了4000ppm以上。氮合金化通常在LF炉/AOD炉中通过低吹高纯氮气或者加入氮化铬铁的方式实现合金化，前者成本低，氮收得率和成分控制精度较低，而后者可较为精确控制合金成分，但成本相对较高。因此，如何低成本、高效率以及高精度实现氮合金化，是各大企业追求的目标。
塑料模具用马氏体不锈钢中以铬不锈为代表，具备较好的耐蚀性以及优良的综合力学性能。近些年，国外著名特殊钢公司(例如：奥地利百禄、瑞典一胜百、德国格里兹、日本大同等)已经开发出了氮质量百分数在0.2％以上的高氮铬不锈马氏体钢，相对于不含氮，耐蚀性能得到了较大的提高，但是为了满足钢中氮含量的要求，均采用了高压冶金设备。对于国内特钢厂而言，高压冶金设备的引入成本和材型的范围，限制了氮的使用，因此将重点关注在常压下冶炼铬不锈系列马氏体不锈钢氮合金化的生产。
CN201910804468.9公开了一种高性能塑料模具钢及其制造方法，其在矿热炉中冶炼铬铁合金铁水，并将铁水温度保持在AOD精炼炉入炉所需铬铁合金铁水的温度范围内，兑入AOD炉进行脱碳、脱硫、吹氮合金化及加入硅钙钡合金和钒钛等的合金化操作；出钢后转入LF炉精炼，进行合金化及控温操作，在温度1550～1600℃下出炉，将钢液浇注入钢锭模中，得到精炼模具钢钢锭。该方法虽然具有较低氮合金化成本，但氮元素的成分精度难以控制，同时少了真空脱气的冶金环节，可能造成钢液中有害气体含量超标。
CN201910803296.3公开了一种不锈钢材料及其制备方法和应用，其涉及奥氏体不锈钢氮合金化，在熔炼炉的精熔体中充入由氨气与氩气按3：1的体积比混合而成的混合气体，至熔炼炉内的气压达到280MPa，保压2.5min，得到含氮的合金熔体；但其采用气体合金化，仍然存在氮成分稳定性不足和有害气体的问题。
发明内容
本发明为解决塑料模具氮成分均匀以及有害气体控制的问题，提供一种塑料模具用马氏体不锈钢氮合金化方法，其包括以下步骤：
A、电炉冶炼：电炉将废钢融化并脱P后，倒入LF炉中进行精炼；
B、LF炉精炼：前期吹入氩气搅拌，并在完成金属元素合金化后，将铬元素质量百分数控制在目标铬含量以下0.1～0.2％、碳质量百分数控制在目标碳含量以下0.01～0.02％，然后改吹高纯氮气；吹入高纯氮气的同时，将钢水温度加热到1580～1590℃；
C、VD炉氮合金化：将LF炉钢包调入VD炉中，抽真空后，吹入高纯氮气，使炉内气压升高，***破空后加入高纯氮化铬铁细粉末，期间保持高纯氮气的吹入；
D、浇注：氮合金化完成后，停止氮气吹入，待钢液温度降至1545～1550℃时，掉包浇注成锭。
其中，上述塑料模具用马氏体不锈钢氮合金化方法，步骤B中，所述目标铬含量为12.5～14.5％；所述目标碳含量为0.3～0.45％。
其中，上述塑料模具用马氏体不锈钢氮合金化方法，步骤B中，吹高纯氮气的时间为15～20min。
其中，上述塑料模具用马氏体不锈钢氮合金化方法，步骤C中，抽真空的时间为12～15min。
其中，上述塑料模具用马氏体不锈钢氮合金化方法，步骤C中，使炉内气压升高到0.8～1个标准大气压。
其中，上述塑料模具用马氏体不锈钢氮合金化方法，步骤C中，氮化铬铁细粉末的加入量为270～280kg。
其中，上述塑料模具用马氏体不锈钢氮合金化方法，步骤C中，所述氮化铬铁的元素质量百分比为Cr：N：C＝60～70％：10～20％：0.01～0.02％，其余为Fe和不可避免的杂质。
其中，上述塑料模具用马氏体不锈钢氮合金化方法，步骤C中，所述氮化铬铁的粒径为5～7mm。
其中，上述塑料模具用马氏体不锈钢氮合金化方法，步骤D中，所述氮合金化完成的时间为氮化铬铁加入8～10min后。
本发明的有益效果：
本发明控制铬、碳合金化含量，在常压下采用氮化铬铁进行氮合金化，实现了各成分精度的准确控制，并且能有效控制氢含量，解决了氮成分稳定性不足和有害气体的问题，降低了氮合金化成本。
具体实施方式
具体的，塑料模具用马氏体不锈钢氮合金化方法，包括以下步骤：
A、电炉冶炼：电炉将废钢融化并脱P后，倒入LF炉中进行精炼；
B、LF炉精炼：前期吹入氩气搅拌，并在完成金属元素合金化后，将铬元素质量百分数控制在目标铬含量以下0.1～0.2％、碳质量百分数控制在目标碳含量以下0.01～0.02％，然后改吹高纯氮气；吹入高纯氮气的同时，将钢水温度加热到1580～1590℃；
C、VD炉氮合金化：将LF炉钢包调入VD炉中，抽真空后，吹入高纯氮气，使炉内气压升高，***破空后加入高纯氮化铬铁细粉末，期间保持高纯氮气的吹入；
D、浇注：氮合金化完成后，停止氮气吹入，待钢液温度降至1545～1550℃时，掉包浇注成锭。
本发明中，电炉冶炼、及LF炉精炼中前期吹氩和金属元素合金化可采用本领域内常规操作，并且本领域内塑料模具用马氏体不锈钢的目标铬含量一般为12.5～14.5％，目标碳含量一般为0.3～0.45％，而本发明后期加入氮化铬铁进行氮合金化，因此需要对金属元素合金化时的实际铬含量和碳含量进行调整：经试验，金属元素合金化后，将铬元素质量百分数控制在目标铬含量以下0.1～0.2％、碳质量百分数控制在目标碳含量以下0.01～0.02％，能与氮化铬铁加入量向匹配。
本发明步骤B中，吹高纯氮气的时间为15～20min，以完成LF炉精炼。
本发明步骤C中，抽真空的时间为12～15min；然后吹入高纯氮气，使炉内气压升高到0.8～1个标准大气压，在低压环境下完成氮合金化。
本发明针对40t钢包炉，，步骤C中，控制氮化铬铁细粉末的加入量为270～280kg，从而实现C、Cr、N等成分的精准控制；所述氮化铬铁的元素质量百分比为Cr：N：C＝70％：10％：0.02％，其余为Fe和不可避免的杂质，并控制氮化铬铁的粒径为5～7mm，使其更容易融化。
下面通过实施例对本发明作进一步详细说明，但并不因此将本发明保护范围限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
本实施例塑料模具用马氏体不锈钢氮合金化的具体操作如下：
A、采用40t电炉+LF炉+VD炉流程进行冶炼。电炉将废钢融化并脱P后，倒入LF炉中进行精炼；
B、LF炉精炼：a、先期吹入氩气搅拌，并在完成金属元素合金后，控制铬元素质量百分数为13.3％(目标值为13.45％)、碳质量百分数为0.35％(目标值0.37％)，然后改吹高纯氮气约17min；b、吹入高纯氮气的同时，将钢水温度通过电极加热到1590℃；
C、VD炉氮合金化：将LF炉钢包调入VD炉中，抽真空约15min后，吹入高纯氮气增加使炉内气压升高99000Pa，***破空后加入280kg高纯氮化铬铁细粉末，期间保持高纯氮气的吹入；氮化铬铁主要元素质量百分比为Cr：N：C＝70％：10％：0.02％，其余为Fe和不可避免的杂质，其的粒径为5.5mm；
D、浇注：氮化铬铁加入10min后，停止氮气吹入，待钢液温度降至1550℃时，掉包浇注成锭。
最终，在成品材上取样检测碳、铬、氮元素含量如表1所示。
表1主要元素含量(wt％)
化学元素 目标值 实际值
C 0.35 0.358
Cr 13.45 13.5
N 0.09 0.853
H ＜0.0001 0.000045
实施例2
本实施例塑料模具用马氏体不锈钢氮合金化方法的具体操作如下：
A、采用40t电炉+LF炉+VD炉流程进行冶炼。电炉将废钢融化并脱P后，倒入LF炉中进行精炼；
B、LF炉精炼：a、先期吹入氩气搅拌，并在完成金属元素合金后，控制铬元素质量百分数为16.66％(目标值为16.8％)、碳质量百分数为0.4％(目标值0.42％)，然后改吹高纯氮气约16min；b、吹入高纯氮气的同时，将钢水温度通过电极加热到1590℃；
C、VD炉氮合金化：将LF炉钢包调入VD炉中，抽真空约14min后，吹入高纯氮气增加使炉内气压升高99500Pa，***破空后加入275kg高纯氮化铬铁细粉末，期间保持高纯氮气的吹入；氮化铬铁主要元素质量百分比为Cr：N：C＝70％：10％：0.02％，其余为Fe和不可避免的杂质，其粒径为5mm；
D、浇注：氮化铬铁加入10min后，停止氮气吹入，待钢液温度降至1550℃时，掉包浇注成锭。
最终，在成品材上取样检测碳、铬、氮元素含量如表2所示。
表2主要元素含量(wt％)
化学元素 目标值 实际值
C 0.42 0.426
Cr 16.8 16.75
N 0.1 0.11
H ＜0.0001 0.00005
由实施例1和2可知，采用本发明氮合金化方法，实现了各成分精度的准确控制，并且能有效控制氢含量，解决了氮成分稳定性不足和有害气体的问题；同时在常压下采用氮化铬铁进行氮合金化，降低了氮合金化成本。

Claims (9)

1.塑料模具用马氏体不锈钢氮合金化方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、电炉冶炼：电炉将废钢融化并脱P后，倒入LF炉中进行精炼；
B、LF炉精炼：前期吹入氩气搅拌，并在完成金属元素合金化后，将铬元素质量百分数控制在目标铬含量以下0.1～0.2％、碳质量百分数控制在目标碳含量以下0.01～0.02％，然后改吹高纯氮气；吹入高纯氮气的同时，将钢水温度加热到1580～1590℃；
C、VD炉氮合金化：将LF炉钢包调入VD炉中，抽真空后，吹入高纯氮气，使炉内气压升高，***破空后加入高纯氮化铬铁细粉末，期间保持高纯氮气的吹入；
D、浇注：氮合金化完成后，停止氮气吹入，待钢液温度降至1545～1550℃时，掉包浇注成锭。
2.根据权利要求1所述的塑料模具用马氏体不锈钢氮合金化方法，其特征在于：步骤B中，所述目标铬含量为12.5～14.5％；所述目标碳含量为0.3～0.45％。
3.根据权利要求1所述的塑料模具用马氏体不锈钢氮合金化方法，其特征在于：步骤B中，吹高纯氮气的时间为15～20min。
4.根据权利要求1所述的塑料模具用马氏体不锈钢氮合金化方法，其特征在于：步骤C中，抽真空的时间为12～15min。
5.根据权利要求1所述的塑料模具用马氏体不锈钢氮合金化方法，其特征在于：步骤C中，使炉内气压升高到0.8～1个标准大气压。
6.根据权利要求1所述的塑料模具用马氏体不锈钢氮合金化方法，其特征在于：步骤C中，氮化铬铁细粉末的加入量为270～280kg。
7.根据权利要求6所述的塑料模具用马氏体不锈钢氮合金化方法，其特征在于：步骤C中，所述氮化铬铁的元素质量百分比为Cr：N：C＝60～70％：10～20％：0.01～0.02％，其余为Fe和不可避免的杂质。
8.根据权利要求6所述的塑料模具用马氏体不锈钢氮合金化方法，其特征在于：步骤C中，所述氮化铬铁的粒径为5～7mm。
9.根据权利要求1～8任一项所述的塑料模具用马氏体不锈钢氮合金化方法，其特征在于：步骤D中，所述氮合金化完成的时间为氮化铬铁加入8～10min后。
CN202011001981.3A 2020-09-22 2020-09-22 塑料模具用马氏体不锈钢氮合金化方法 Pending CN112063912A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011001981.3A CN112063912A (zh) 2020-09-22 2020-09-22 塑料模具用马氏体不锈钢氮合金化方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011001981.3A CN112063912A (zh) 2020-09-22 2020-09-22 塑料模具用马氏体不锈钢氮合金化方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112063912A true CN112063912A (zh) 2020-12-11

Family

ID=73682259

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011001981.3A Pending CN112063912A (zh) 2020-09-22 2020-09-22 塑料模具用马氏体不锈钢氮合金化方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112063912A (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1420034A1 (ru) * 1986-05-25 1988-08-30 Ленинградский Политехнический Институт Им.М.И.Калинина Способ внепечной обработки сталей в ковше смесью ферротитана и ферроцери
CN101285148A (zh) * 2008-06-04 2008-10-15 长春工业大学 一种高氮无镍奥氏体不锈钢的制造方法
CN103114244A (zh) * 2012-12-06 2013-05-22 通裕重工股份有限公司 马氏体不锈钢冶炼工艺
CN104726646A (zh) * 2015-04-03 2015-06-24 攀钢集团成都钢钒有限公司 一种控制高温合金钢p91中氮含量的方法
CN108950140A (zh) * 2018-07-25 2018-12-07 共享铸钢有限公司 电弧炉冶炼双相不锈钢增氮的方法
CN110295310A (zh) * 2018-03-21 2019-10-01 吉林常春高氮合金研发中心有限公司 一种准确控制高氮钢氮含量的方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1420034A1 (ru) * 1986-05-25 1988-08-30 Ленинградский Политехнический Институт Им.М.И.Калинина Способ внепечной обработки сталей в ковше смесью ферротитана и ферроцери
CN101285148A (zh) * 2008-06-04 2008-10-15 长春工业大学 一种高氮无镍奥氏体不锈钢的制造方法
CN103114244A (zh) * 2012-12-06 2013-05-22 通裕重工股份有限公司 马氏体不锈钢冶炼工艺
CN104726646A (zh) * 2015-04-03 2015-06-24 攀钢集团成都钢钒有限公司 一种控制高温合金钢p91中氮含量的方法
CN110295310A (zh) * 2018-03-21 2019-10-01 吉林常春高氮合金研发中心有限公司 一种准确控制高氮钢氮含量的方法
CN108950140A (zh) * 2018-07-25 2018-12-07 共享铸钢有限公司 电弧炉冶炼双相不锈钢增氮的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
马小平等: "真空感应炉近常压气氛保护熔炼高氮马氏体不锈钢", 《材料与冶金学报》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101372721A (zh) 高真空感应炉冶炼含氮钢增氮方法
CN103160729B (zh) 中碳微合金化工程机械履带链片用钢及其生产工艺
AU2020443584B2 (en) Low-temperature high-manganese austenitic steel rapid alloying process
CN102400030A (zh) 一种真空感应炉冶炼钢水添加氮元素的方法
CN110656277A (zh) 用于汽车涡轮壳、排气管的耐热钢及其制备方法
CN108559925A (zh) 模具钢及其制备方法
CN106086598A (zh) 一种高纯净度奥氏体无磁护环钢的冶炼方法
CN102268608A (zh) 大容量高压气瓶钢及其生产方法
CN108893682B (zh) 模具钢钢坯及其制备方法
CN113088812A (zh) 一种高强韧超低温耐冲击油管头锻件毛坯及其制造方法
CN104357761A (zh) 一种含硫易切模具钢冶炼工艺
CN112695258B (zh) 一种超高锰twip钢的大容量冶炼与成分调控方法
CN108624815A (zh) 含V、Nb、Ti非调质预硬型塑料模具钢及其制备方法
CN107779787B (zh) Z2cn19-10ns核电管道用奥氏体不锈钢及钢锭生产方法
CN112831715A (zh) 一种含稀土超高纯净度的超高锰钢冶炼方法
CN116837175A (zh) 一种真空感应炉冶炼超低氧钢的方法
CN111304404A (zh) 一种用于真空感应炉氧化物冶金的包芯线及使用方法
CN112063912A (zh) 塑料模具用马氏体不锈钢氮合金化方法
CN101671762A (zh) 一种中、低合金特殊钢的生产方法
CN108315654A (zh) 含V、Ti的非调质预硬型塑料模具钢及其制备方法
CN110343811B (zh) 一种高韧性合金钢锻件的熔炼及锻造方法
CN110669901A (zh) 一种含硫易切削不锈钢的电弧炉冶炼方法
CN112725682A (zh) 一种直读光谱标准用耐候钢的冶炼方法
CN114045427B (zh) Vcd含b不锈钢的生产方法
CN113122678B (zh) 一种利用钒渣增钒炼钢的冶炼方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20201211