一種重熔高強(qiáng)度不銹鋼的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種重熔高強(qiáng)度不銹鋼的方法，其特征在于：先熔煉含有錳及鉻的Fe-Mn-Cr吸氮合金熔體，然后在較低的熔體溫度下將高氮鋼廢舊料逐步加入到吸氮合金熔體中，再按設(shè)計(jì)的高氮鋼成分配比配入含氮合金，待完全熔化并均勻后出爐澆注。其解決了高氮鋼廢舊料回收再熔煉氮含量不足問題，可以控制用高氮鋼廢舊料熔煉為新高氮鋼的氮含量并接近或不低于原高氮鋼廢舊料的氮含量。
【專利說明】一種重熔高強(qiáng)度不銹鋼的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種重熔高強(qiáng)度不銹鋼的方法，是一種常壓重熔冶煉高氮不銹鋼的方法，屬于鋼鐵冶煉領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]高氮不銹鋼(以下稱高氮鋼)以其節(jié)鎳、耐蝕、高強(qiáng)度、高塑性等優(yōu)異性能受到矚目，作為高強(qiáng)韌同時(shí)耐蝕不銹的新型鋼種可在更寬闊更復(fù)雜的領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。
[0003]高氮鋼(N ^ 0.6wt%)在冶煉時(shí)氮較難加入并易從熔體中逸出形成氮?dú)?，因此一般采用高壓力下冶煉，同樣，把高氮鋼重新熔回熔體，也要采用高壓力下回熔，否則也會(huì)使熔體中的氮大量逸出。200810050792.8專利申請(qǐng)?zhí)岢隽顺合聦⒏叩t鐵加入Fe-Mn熔體冶煉高氮鋼的方法，201210458675.1專利申請(qǐng)也提出了常壓下將氮化錳加入Fe-Cr熔體冶煉高氮鋼的方法，使高氮鋼常壓下生產(chǎn)成為可能。但是在高氮鋼鋼錠、鑄件及加工生產(chǎn)過程中，會(huì)產(chǎn)生許多高氮鋼廢舊料(如澆注冒口料、中注管料、料頭、切削、廢鑄件、廢舊制品等)，如不能將其回爐并重新得到較高氮含量的高氮鋼，將會(huì)降低廢舊料回收價(jià)值和造成廢舊料浪費(fèi)，而實(shí)驗(yàn)表明這些高氮鋼廢舊料在常壓下經(jīng)重新熔化凝固或兌入新鋼水時(shí)會(huì)有大量的氮逸出，使得到的高氮鋼的氮含量大幅降低(一般降至0.5wt%以下)，從而降低了高氮鋼的含氮量等級(jí)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種重熔高強(qiáng)度不銹鋼的方法，其可使高氮鋼廢舊料回收重熔并獲得較高氮含量的高氮鋼熔煉方法；其是先熔煉部分含有大量錳、鉻及鑰等強(qiáng)吸氮元素的吸氮合金熔體，再將高氮鋼廢舊料在較低的熔體溫度下逐步加入到吸氮合金熔體中，這樣可使高氮鋼廢舊料中的氮在廢舊料熔化時(shí)及時(shí)與熔體吸氮元素接觸并溶入熔體，從而大大降低氮?dú)獾男纬?，隨后再按高氮鋼新料(不包括廢舊料，下同)成分配比配入相應(yīng)的含氣合金，獲得聞氣含量的聞氣鋼。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種重熔高強(qiáng)度不銹鋼的方法，其特征在于:先熔煉含有錳及鉻的Fe-Mn-Cr吸氮合金熔體，然后在較低的熔體溫度下將高氮鋼廢舊料逐步加入到吸氮合金熔體中，再按設(shè)計(jì)的高氮鋼成分配比配入含氮合金，待完全熔化并均勻后出爐澆注，具體步驟如下:
1)先熔煉Fe-Mn-Cr吸氮合金熔體:將金屬鐵及微碳鉻鐵加入熔化爐中加熱熔化為鐵熔體或鐵-鉻熔體后，再加入金屬錳，形成鐵-錳熔體或鐵-錳-鉻熔體，其中金屬鐵用量按高氮鋼新料成分配比添加30~50wt%,金屬猛添加量按高氮鋼新料成分配比添加10~25wt%,微碳鉻鐵添加量按高氮鋼新料成分配比添加0-20wt% ;所有固態(tài)料熔化形成熔體后保持熔體溫度在1450°C~1550°C范圍內(nèi)；
2)將高氮鋼廢舊料分一次或多次加入到吸氮合金熔體中，其添加高氮鋼廢舊料的重量是高氮鋼新料重量的1/5-3倍，添加過程保持熔體溫度在1450°C~1550°C范圍內(nèi)；3)向已熔入高氮鋼廢舊料的熔體添加含氮合金，添加速度<300kg/min ;含氮合金包括氮化鉻鐵、高氮鉻鐵、氮化錳，其中:氮化鉻鐵添加量按高氮鋼新料成分配比添加10~35wt%,高氮鉻鐵添加量按高氮鋼新料成分配比添加0-25wt%,氮化猛添加量按高氮鋼新料成分配比添加0-10wt% ;添加過程保持熔體溫度在1450°C~1550°C范圍內(nèi)；
4)待熔體中固態(tài)料完全熔化后繼續(xù)均勻攪拌O~15min，然后快速將溫度升至1550°C~1650°C后出爐澆注。
[0006]所述的添加高氮鋼廢舊料過程的熔體溫度保持在1450°C~1500°C范圍內(nèi)。
[0007]所述的向熔體添加含氮合金的添加速度200kg/min。
[0008]所述的向熔體添加含氮合金過程的熔體溫度保持在1450°C~1500°C范圍內(nèi)。
[0009]所述的金屬鐵為工業(yè)純鐵或?yàn)樘己?.lwt%的低碳鋼。
[0010]所述的微碳鉻鐵的碳含量0.lwt%,鉻含量為60~70wt%。
[0011]所述的含氮合金，其氮化鉻鐵的鉻含量為60~70 wt%,高氮鉻鐵的鉻含量為60~70 wt%，氮化錳的錳含量約為90 wt%。
[0012]除向熔體添加上述合金外，還可向熔體添加其它元素的合金或金屬，總添加量按高氮鋼新料成分配比添加O~8wt%;其主要元素含量為:鑰5.0wt%，鈮0.5wt%，銅^ 3.0wt%,欽< 0.5wt%, 0.5wt%,稀土< 0.5wt%。
[0013]所述的冶煉過程的脫S、脫P(yáng)、脫O及造渣、除渣方法為常規(guī)煉鋼操作方法。
[0014]本發(fā)明的積極效果是解決了高氮鋼廢舊料回收再熔煉氮含量不足問題，可以控制用高氮鋼廢舊料熔煉為新高氮鋼的氮含量，其氮含量可以接近或不低于原高氮鋼廢舊料的
氮含量。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述:
試驗(yàn)用材料為工業(yè)純鐵(C < 0.05wt%)、高氮鉻鐵(N=8wt%, Cr=60wt%)、氮化鉻鐵(N=3wt%, Cr=60wt%)> 微碳絡(luò)鐵(C=0.03wt%, Cr=60wt%)> 氮化猛(N=7wt%, Mn=90wt%)> 電解金屬猛(Mn ^ 98wt%);高氮鋼廢舊料(C=0.03wt%, N=0.85wt%, Mn=18wt%, Cr=20wt%,Mo=L 0wt%, Fe=58wt%,余量為其它元素)。
[0016]試驗(yàn)用熔化爐采用為一臺(tái)5T中頻感應(yīng)爐；每次試驗(yàn)制備高氮鋼重量約5000kg。
[0017]試驗(yàn)設(shè)計(jì)新高氮鋼成分為:C < 0.05wt%, Cr=18~20wt%, Mn=15~18wt%,N ^ 0.8wt%，Mo、S1、S、P等其它元素3wt%，余量為Fe ；
實(shí)施例1
取高氮鋼廢舊料3700kg ;配制高氮鋼新料約1300kg，其中工業(yè)純鐵610kg，氮化鉻鐵160kg，高氮鉻鐵110kg，微碳鉻鐵160kg，電解金屬錳240kg，氮化錳20kg。
[0018]具體的熔煉步驟:
1)向中頻感應(yīng)爐加入全部工業(yè)純鐵和微碳鉻鐵，待熔化后加入全部電解金屬錳，調(diào)整其熔體溫度為1450°c ；
2)向爐內(nèi)逐步添加高氮鋼廢舊料，保持熔體溫度1450°C，直至全部熔為熔體；
3)向爐內(nèi)逐步添加高氮鉻鐵，添加速度為100kg/min，保持熔體溫度1450°C；
4)向爐內(nèi)逐步添加氮化鉻鐵，添加速度為100kg/min，保持熔體溫度1450°C；5)向爐內(nèi)逐步添加氮化錳，添加速度為50kg/min，保持熔體溫度1450°C；
6)含氮合金全部添加完成后，保持熔體溫度為1450°C，同時(shí)利用中頻爐的電磁攪拌作用攪拌Imin后，將熔體溫度升至1600°C并脫氧出渣后進(jìn)行取樣和出爐澆注。
[0019]檢測(cè)獲得高氮鋼4953kg，檢測(cè)其主要化學(xué)成分為:C=0.034wt%, Cr=19.6wt%，Μη=17.6wt%, N=0.85wt%, Fe=59.0wt%，余為其它元素。
[0020]實(shí)施例2
取高氮鋼廢舊料1000kg ;配制高氮鋼新料約4000kg，其中工業(yè)純鐵1870kg，氮化鉻鐵1330kg,電解金屬錳650kg，氮化錳150kg。
[0021]熔煉步驟:
1)向中頻感應(yīng)爐加入全部工業(yè)純鐵，待熔化后加入全部電解金屬錳，調(diào)整其熔體溫度為1500°C之間；
2)向爐內(nèi)逐步添加高氮鋼廢舊料，保持熔體溫度1500°C，直至全部熔為熔體；
3)向爐內(nèi)逐步添加氮化鉻鐵，添加速度為300kg/min，保持熔體溫度1500°C；
4)向爐內(nèi)逐步添加氮化錳，添加速度為100kg/min，保持熔體溫度1500°C；
5)含氮合金全部添加完成后，保持熔體溫度為1500°C，同時(shí)利用中頻爐的電磁攪拌作用攪拌Imin后，將熔體溫度 升至1650°C并脫氧出渣后進(jìn)行取樣和出爐澆注。
[0022]檢測(cè)獲得高氮鋼4960kg，檢測(cè)其主要化學(xué)成分為:C=0.031wt%, Cr=19.3wt%，Μη=17.7wt%, N=0.81wt%, Fe=58.5wt%，余為其它元素。
[0023]
實(shí)施例3
取高氮鋼廢舊料2500kg ;配制高氮鋼新料約2500kg，其中工業(yè)純鐵610kg，氮化鉻鐵490kg，高氮鉻鐵160kg，微碳鉻鐵140kg，電解金屬錳500kg。
[0024]熔煉步驟:
1)向中頻感應(yīng)爐加入全部工業(yè)純鐵和微碳鉻鐵，待熔化后加入全部電解金屬錳，調(diào)整其熔體溫度為1480°C之間；
2)向爐內(nèi)逐步添加高氮鋼廢舊料，保持熔體溫度1550°C之間，直至全部熔為熔體；
3)向爐內(nèi)逐步添加高氮鉻鐵，添加速度為100kg/min，保持熔體溫度1550°C；
4)向爐內(nèi)逐步添加氮化鉻鐵，添加速度為200kg/min，保持熔體溫度1550°C；
5)含氮合金全部添加完成后，保持熔體溫度為1550°C，同時(shí)利用中頻爐的電磁攪拌作用攪拌Imin后，將熔體溫度升至1600°C并脫氧出渣后進(jìn)行取樣和出爐澆注。
[0025]檢測(cè)獲得高氮鋼4956kg，檢測(cè)其主要化學(xué)成分為:C=0.035wt%, Cr=18.5wt%，Μη=17.2wt%, N=0.84wt%, Fe=60.4wt%，余為其它元素。
[0026]從上述實(shí)施例可以看出，用本發(fā)明所述的將高氮鋼廢舊料回收重新熔煉獲得的高氮鋼基本保證了較高的氮含量，并保證了 Cr、Mn含量在設(shè)計(jì)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種重熔高強(qiáng)度不銹鋼的方法，其特征在于:先熔煉含有錳及鉻的Fe-Mn-Cr吸氮合金熔體，然后在較低的熔體溫度下將高氮鋼廢舊料逐步加入到吸氮合金熔體中，再按設(shè)計(jì)的高氮鋼成分配比配入含氮合金，待完全熔化并均勻后出爐澆注，其中具體步驟如下: .1)先熔煉Fe-Mn-Cr吸氮合金熔體:將金屬鐵及微碳鉻鐵加入熔化爐中加熱熔化為鐵熔體或鐵-鉻熔體后，再加入金屬錳，形成鐵-錳熔體或鐵-錳-鉻熔體，其中金屬鐵用量按高氮鋼新料成分配比添加30~50wt%,金屬猛添加量按高氮鋼新料成分配比添加10~25wt%,微碳鉻鐵添加量按高氮鋼新料成分配比添加0-20wt% ;所有固態(tài)料熔化形成熔體后保持熔體溫度在1450°C~1550°C范圍內(nèi)； .2)將高氮鋼廢舊料分一次或多次加入到吸氮合金熔體中，其添加高氮鋼廢舊料重量為高氮鋼新料重量的1/5-3倍，添加過程保持熔體溫度在1450°C~1550°C范圍內(nèi)； .3)向已熔入高氮鋼廢舊料的熔體添加含氮合金，添加速度≤300kg/min;含氮合金包括氮化鉻鐵、高氮鉻鐵、氮化錳，其中:氮化鉻添加量按高氮鋼新料成分配比添加10~35wt%,高氮鉻鐵添加量按高氮鋼新料成分配比添加0-25wt%,氮化猛添加量按高氮鋼新料成分配比添加0-10wt% ;添加過程保持熔體溫度在1450°C~1550°C范圍內(nèi)； .4)待熔體中固態(tài)料完全熔化后繼續(xù)均勻攪拌O~15min，然后快速溫度至1550°C~.1650°C后出爐澆注。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種重熔高強(qiáng)度不銹鋼的方法，其特征在于所述的添加高氮鋼廢舊料過程的熔體溫度保持在1450°C~1500°C范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種重熔高強(qiáng)度不銹鋼的方法，其特征在于所述的向熔體添加含氮合金的添加速度< 200kg/min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種重熔高強(qiáng)度不銹鋼的方法，其特征在于所述的向熔體添加含氮合金過程的熔體溫度保持在1450°C~1500°C范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種重熔高強(qiáng)度不銹鋼的方法，其特征在于所述的金屬鐵為工業(yè)純鐵或?yàn)樘己?lt; 0.lwt%的低碳鋼。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種重熔高強(qiáng)度不銹鋼的方法，其特征在于所述的微碳鉻鐵的碳含量< 0.lwt%，鉻含量為60~70wt%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種重熔高強(qiáng)度不銹鋼的方法，其特征在于所述的含氮合金，其氮化鉻鐵的鉻含量為60~70 wt%,高氮鉻鐵的鉻含量為60~70 wt%,氮化錳的錳含量約為90 wt%0
【文檔編號(hào)】C22B9/16GK103484746SQ201310421753
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月17日
【發(fā)明者】王淮, 楊得超 申請(qǐng)人:長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)