專利名稱：使用中頻爐熔煉超級(jí)第三代雙相不銹鋼的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料的冶煉技術(shù)類。它具體涉及ー種使用普通設(shè)備熔煉超級(jí)第三代雙相不銹鋼的方法。
背景技術(shù)：
隨著近世紀(jì)エ業(yè)的發(fā)展，各種新技術(shù)、新エ藝、新材料不斷涌現(xiàn)。不銹鋼就是ー種典型的正在不斷發(fā)展著的新型高級(jí)合金材料。普通雙相不銹鋼是指它的金相組織為鐵素體固溶相和奧氏體固溶相兩相組成，這ニ個(gè)相中，較少的相，其含量也不應(yīng)低于40%。通過(guò)正確控制化學(xué)成份和熱處理工藝，使奧氏體不銹鋼所具有的優(yōu)良韌性和焊接特性與鐵素鐵不銹鋼所具有的高強(qiáng)度和耐氯化物應(yīng)カ腐蝕性能結(jié)合在一起，使雙相不銹鋼有更好的不銹、耐蝕和力學(xué)性能。不僅如此，它還具有導(dǎo)熱系數(shù)大、線膨脹系數(shù)小等優(yōu)良綜合特性。普通雙相不銹鋼在技術(shù)上的發(fā)展大體分為三個(gè)階段第一代雙相不銹鋼是上世紀(jì)四十年代由美國(guó)開發(fā)的。但由于它的含碳量較高O. 1% C)，其焊接時(shí)會(huì)失去相平衡， 沿晶粒邊界析出碳化物，使上述雙相不銹鋼綜合性能下降；第二代不銹鋼是經(jīng)德、英、法、瑞典和前蘇聯(lián)進(jìn)一歩研究，使雙相不銹鋼的成分在超低碳O. 03C%)條件下再增加氮就能減輕鉻、鎳等元素在雙相中濃度分布的差異，從而明顯的進(jìn)一步提高其耐蝕性；第三代雙相不銹鋼是在上世紀(jì)八十年代開始發(fā)展至今，它是在第二代雙相不銹鋼的基礎(chǔ)上，提高其鑰含量達(dá)4%和氮含量最高達(dá)到0.3%，并根據(jù)不同需要，研制出多種雙相不銹鋼牌號(hào)，使其形成耐應(yīng)カ腐蝕、耐孔蝕、耐縫隙腐蝕、耐疲勞腐蝕、耐磨損腐蝕更好的多個(gè)品種的所謂超級(jí)雙相不銹鋼。目前，這種超級(jí)雙相不銹鋼近十年在煉油、石化、造紙、化肥、輕エ、食品、能源、特別是除硫環(huán)保設(shè)備制造等エ業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用得十分廣泛，井能制造出多種復(fù)雜異形鑄件。由于技術(shù)難度高，世界上只有極少數(shù)國(guó)家能生產(chǎn)該種材質(zhì)的鑄件。美國(guó)喬斯林鋼公司研制成功世界第一臺(tái)15t的AOD爐(ArgonOxyenDecarbari-Lation)。它使用的是IS氧脫碳法，此法是從爐側(cè)壁風(fēng)ロ吹入被氬稀釋了的氧氣，此種措施能確保吹入爐內(nèi)的氧氣全部參與反應(yīng)。氣體以高速吹入熔池深處，能使鋼液和爐渣充分混合，増加了溶池中的反應(yīng)速度，因而在短時(shí)間里就能使高鉻鋼液順利地脫碳至極低，而金屬則不致過(guò)分氧化。目前在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)不銹鋼鑄件的企業(yè)一般都沒(méi)有AOD爐，因其價(jià)格昂貴，購(gòu)一臺(tái)進(jìn)ロ的2t生產(chǎn)率的AOD爐就需2000萬(wàn)左右人民幣。此后，國(guó)外及國(guó)內(nèi)少數(shù)エ廠又使用電孤爐-AOD爐雙聯(lián)或中頻電爐(或電孤爐)-VOD爐生產(chǎn)此鋼種。只使用普通中頻電爐和一般技術(shù)是不能生產(chǎn)出此類合金符合用戶要求的鑄件，當(dāng)前，天津市的企業(yè)對(duì)此類合金的中大型鑄件生產(chǎn)就是空白。天津市東瑞鋼鐵鑄造有限公司從2007年開始，接受采購(gòu)商德國(guó)伊伯羅(北京)公司的這種超級(jí)耐蝕雙相不銹鋼材質(zhì)大型電廠除硫泵閥體和蝶板鑄件產(chǎn)品的訂貨，該產(chǎn)品重200-1200公斤，尺寸約Φ 350- Φ 2000毫米左右，屬于高強(qiáng)度、超耐腐蝕和耐磨材料，其技術(shù)要求極嚴(yán)格，不準(zhǔn)許出現(xiàn)裂紋、氣孔、縮孔、縮松、砂孔等缺陷。對(duì)于面前技術(shù)條件柯刻、エ藝難度極高的現(xiàn)實(shí)且經(jīng)濟(jì)條件并不充分的情況下正呼喚著ー種新的エ藝方法的出現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決使用AOD爐熔煉不銹鋼產(chǎn)品成本太高的問(wèn)題特
提出本方案-使用中頻爐熔煉超級(jí)第三代雙相不銹鋼的方法。它能使用普通設(shè)備加上
特殊的技術(shù)措施做出高質(zhì)量要求的第三代雙相不銹鋼產(chǎn)品零件，它具有經(jīng)濟(jì)效果突出的特點(diǎn)。
按如上構(gòu)思本發(fā)明所提出的使用中頻爐熔煉超級(jí)第三代雙相不銹鋼的方法，其特征是采用了如下的技術(shù)措施①采用了燒結(jié)鎂鋁尖晶石砂MAS-50和電熔鎂鋁尖晶石砂各50 %，混料制成復(fù)合堿性耐火材料的爐襯，粒度尺寸為O 30mm,其中< I. Omm者不得超過(guò)5% ;②經(jīng)其爐底加裝吹氬裝置，在修砌中頻爐底時(shí)安裝可快速裝拆的中性耐火材料的彌散型透氣磚，使吹氬氣泡分散性高。③熔煉時(shí)用快速熱電偶測(cè)溫，當(dāng)鋼液溫度達(dá)1560 1580°C時(shí)從爐底的吹氬裝置噴氬，氣源壓カ為P = O. 01 O. 02MPA,使噴氣壓力能吹動(dòng)爐內(nèi)鋼液，液面有微微翻動(dòng)，吹氬時(shí)間為10-20分鐘；④使用了 316L回爐料或超級(jí)第三代雙相不銹鋼回爐料為主合計(jì)占40-60 %左右，加配純鐵及其他爐料60-40 %左右；⑤經(jīng)熔化吹氬氣精煉熔煉后，用取樣器取出鋼液做光譜分析其成份，用含氮量在3 5%的氮化鉻鐵增氮達(dá)到要求值氮含量為O. 12 O. 22%，用爐前光譜儀測(cè)定至合格成分出鋼；⑥使用能保證了鋼液純凈性的底注式的堿性自發(fā)熱包襯鋼包承接熔化的鋼液。采用本方案能體現(xiàn)如下的優(yōu)越性①本方案的特色是用普通中頻爐代替了價(jià)格高昂的AOD爐，克服了柯刻技術(shù)難度和嚴(yán)格的エ藝條件，使得大大降低了成本，有極高的經(jīng)濟(jì)效果；②本方案采用了爐底吹氬精煉，它采用了中性耐火材料制成的彌散型透氣磚使?fàn)t底吹氬措施可以實(shí)現(xiàn)?、墼谌蹮挄r(shí)掌握鋼液在1560 1580°C時(shí)吹氬，壓カ在P = 0.01
0.02MPA，吹10 20分鐘，使鋼液面出現(xiàn)微微翻動(dòng)即可；④爐料的成分也要嚴(yán)格控制，以316L回爐料或超級(jí)第三代雙相不銹鋼回爐料為主，合計(jì)占40%-60左右，加配純鐵及其他爐料60%-40左右，其它爐料都應(yīng)做除油除污處理；⑤必須使用底注式的堿性自發(fā)熱包襯鋼包來(lái)傳遞鋼水，保證了鋼水的純凈；⑥由于嚴(yán)格要求エ藝條件就能在簡(jiǎn)單設(shè)備上生產(chǎn)出高級(jí)產(chǎn)品，形成可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明是為解決在簡(jiǎn)單條件下能生產(chǎn)熔煉出高級(jí)合金材料，它使用了普通的中頻電爐，再加上關(guān)鍵的技術(shù)措施，該技術(shù)措施包括爐襯采用燒結(jié)鎂鋁尖晶石砂MAS-50和電熔鎂鋁尖晶石砂各50%，混料制成復(fù)合堿性耐火材料的爐襯，粒度組為O 30_，其中< I. Omm者不得超過(guò)5%。爐底加裝吹氬裝置，吹氬用中性耐火材料的彌散型透氣磚，使吹氬氣泡分散性高。熔煉時(shí)當(dāng)鋼液溫度達(dá)1560 1580°C時(shí)從爐底的吹氬裝置噴氬，手控氬氣供氣壓カ為P = O. 01 O. 02MPA，使噴氣壓力能吹動(dòng)爐內(nèi)鋼液，液面有微微翻動(dòng)，吹IS時(shí)間為10-20分鐘。使用了 316L回爐料或超級(jí)第三代雙相不銹鋼回爐料為主,合計(jì)占40-60 %左右，加配純鐵及其他爐料60-40 %左右；熔化吹氬后，做爐前光譜分析成份，用含量在3-5%氮化鉻鐵增氮達(dá)到要求值。鋼水出爐后必須用底注式的堿性自發(fā)熱襯鋼包承接熔化的鋼液，以保證鋼液的純凈。以熔制德國(guó)牌號(hào)I. 4469熔爐裝入的配料舉例金屬鉻15%，純鐵24. 5，316L回爐料48 %，鎳板2. 2 %，75硅鐵O. 3 %，鑰鐵5 %，電解銅板1.2%。再加入含5 %氮的氮化鉻鐵2. 8%。我國(guó)目前尚無(wú)第三代雙相不銹鋼的標(biāo)準(zhǔn)，只能向德國(guó)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)靠攏，德國(guó)牌號(hào)
1.4469，上述配料，其獲得鋼液化學(xué)成分為C彡O. 03%, Si ( I. 0%，Μη ( I. 0%，P彡O. 035%,S 彡 O. 025%, Ni6-8%, Cr25-27%, Mo3_5%，NO. 12-0. 22%, Cul. 2-1. 3%。
經(jīng)長(zhǎng)期、多次的實(shí)驗(yàn)，再加上嚴(yán)格的エ藝條件控制，在普通中頻爐上熔煉出高 級(jí)的第三代雙相不銹鋼材料，在生產(chǎn)中顯示了明顯的經(jīng)濟(jì)效益，為鑄造界做出巨大貢獻(xiàn)。
權(quán)利要求
1.ー種使用中頻爐熔煉超級(jí)第三代雙相不銹鋼的方法，它使用中頻電爐，其特征是采用了如下的技術(shù)措施 ①采用了燒結(jié)鎂鋁尖晶石砂MAS-50和電熔鎂鋁尖晶石砂各50%，混料制成復(fù)合堿性耐火材料的爐襯，粒度尺寸為0 30mm,其中< I. Omm者不得超過(guò)5% ; ②經(jīng)其爐底加裝吹氬裝置，在修砌中頻爐底時(shí)安裝可快速裝拆的中性耐火材料的彌散型透氣磚，使吹氬氣泡分散性高。
③熔煉時(shí)用快速熱電偶測(cè)溫，當(dāng)鋼液溫度達(dá)1560 1580°C時(shí)從爐底的吹氬裝置噴氬氣，氣源壓カ為P = 0. 01 0. 02MPA，使噴氣壓力能吹動(dòng)爐內(nèi)鋼液，液面有微微翻動(dòng)，吹氬時(shí)間為10-20分鐘； ④使用了316L回爐料或超級(jí)第三代雙相不銹鋼回爐料為主，合計(jì)占40-60 %左右，カロ配純鐵及其他爐料60-40 %左右； ⑤經(jīng)熔化和將鋼液吹氬氣精煉后，用取樣器取出鋼液做光譜分析其成份，依測(cè)得的成份，算出用含氮量3 5%的氮化鉻鐵所需量，使鋼液增氮達(dá)到要求氮含量值為0. 12 0.22%，用爐前光譜儀測(cè)定至合格成分出鋼； ⑥使用能保證了鋼液純凈性的底注式的堿性自發(fā)熱包襯的鋼包承接熔化的鋼液。
全文摘要
本發(fā)明屬于金屬材料的冶煉技術(shù)類。為解決使用AOD爐熔煉第三代不銹鋼操作成本太高的問(wèn)題特提出本方案——使用中頻爐熔煉超級(jí)第三代雙相不銹鋼的方法。它是使用普通的中頻電爐，使用燒結(jié)鎂鋁尖晶石砂MAS-50和電熔鎂鋁尖晶石砂各50％混料復(fù)合堿性耐火材料的爐襯，在爐底裝中性耐火材料的彌散型透氣磚，在鋼液溫度在1560～1580℃時(shí)吹氬10～20分鐘，在爐前檢測(cè)成分，用含量在3～5％氮化鉻鐵增氮調(diào)節(jié)氮含量，出鋼水后必須用堿性自發(fā)熱包襯鋼包承接熔制合格的鋼液。經(jīng)嚴(yán)格掌握工藝操作條件在普通的中頻電爐中熔煉出第三代雙相不銹鋼產(chǎn)品。顯示出極高的經(jīng)濟(jì)效益，為鑄造行業(yè)做出技術(shù)領(lǐng)先的貢獻(xiàn)。
文檔編號(hào)C21C7/072GK102660663SQ20121017031
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月29日
發(fā)明者丁明生, 龐鳳榮 申請(qǐng)人:天津市東瑞鋼鐵鑄造有限公司