一步法生产高氮奥氏体不锈钢的方法及步骤

　　本发明属于钢铁的冶炼制造领域，具体涉及一步法生产高氮奥氏体不锈钢的方法。

　　背景技术：

　　八十年代末开始受到世界普遍重视的氮合金化的高氮合金钢，包括高氮不锈钢和高氮工具钢等材料，尤其高氮不锈钢，由于其节约镍等优良的性能，受到各国的重视，甚至被作为战略性结构材料。

　　高氮不锈钢较普遍地采用加压冶炼技术，在高压下冶炼高氮钢，产品的铸造受限于差压铸造技术，现有技术大多数均是在较高压力下铸造产品，而在常压下冶炼或铸锭只有少量报道。国内报道的高氮护环钢钢锭，仅提供了稍高于0.6％的氮含量数据。超过0.65％n的高氮不锈钢冶金产品，国内冶金生产者还没有实现商业化市场供给。

　　高氮不锈钢铸造产品不能普及应用，主要原因在于：高氮奥氏体不锈钢的冶炼方法过于复杂，在常压或低压下浇注，其凝固过程中，过饱和氮的析出和氮气溢出易形成气孔，分布于铸锭或铸件产品中。

　　技术实现要素：

　　本发明的目的在于提供一种氮含量高，无气孔缺陷的一步法生产高氮奥氏体不锈钢的方法，以解决背景技术中存在的问题。

　　为实现上述目的，本发明是采用如下技术方案实现的：

　　一步法生产高氮奥氏体不锈钢的方法，具体包括以下工序：

　　(1)、将含铬废钢(cr13废钢)与含锰废钢(20mn23al废钢)加入电炉进行冶炼，控制锰含量为10-20％，铬含量为15％-24％；然后将钢水转入到氮氧精炼炉精炼工位进行精炼，控制钢水温度为1470-1520℃，精炼过程全程通入氮气，并控制氮气的流量为1800-2000nm3/h；

　　(2)将顶枪枪位固定在2.8米，顶枪温度控制在1650～1680℃，进行吹氧脱碳工序；开吹1分钟后，加入微碳铬铁粉、钼铁粉和渣料，加料速度控制在0.5～1.0吨/min；脱碳结束后，控制碳含量为0.015％-0.025％，并加入低碳锰硅和电解锰合金化，将钢水升温到1670℃-1730℃，并进行加硅铁吹氧升温还原操作，解决升温过程锰的氧化，每加入1吨硅铁需吹氧气40～45m3；

　　(3)加除渣剂除渣2～3次，除渣结束后加入氮锰合金，此时通入氮气的流量为810-1200nm3/h，搅拌，之后加入萤石进行脱硫，脱硫时进行氮氩切换，并全程吹氩，氩气流量为50～75m3/min，吹氩处理之后将钢水温度调整至1492-1498℃，依靠氩气对溶解氮的排斥效应实现氮含量的精准控制，再将钢水出钢到模铸包内即可；

　　其中，所述含铬废钢为cr13废钢和/或高碳铬铁；含锰废钢为20mn23al废钢。

　　所述吹氩处理的过程为：先以流量80-150l/min进行吹氩15-25分钟，之后以流量22-16l/min进行吹氩10-15分钟。

　　本发明的有益效果为：本发明提供的方法在常压下即可操作，而且操作简单，工艺条件容易控制，冶炼的高氮奥氏体不锈钢氮含量在0.65％以上，且不会有气孔缺陷。

　　具体实施方式

　　为使本领域技术人员清楚理解本发明的技术方案及其优点和效果，下面对本发明进一步详细描述，但并不用于限定本发明的保护范围。

　　实施例1

　　以冶炼100kgcr21mn22mo2.5n0.8高氮奥氏体不锈钢为例，高氮钢的化学成分如下表(％，重量百分数)：

　　一步法生产高氮奥氏体不锈钢的方法，具体包括以下工序：

　　(1)、将含铬废钢(cr13废钢)与含锰废钢(20mn23al废钢)加入电炉进行冶炼，控制锰含量为10-20％，铬含量为15％-24％；然后将钢水转入到氮氧精炼炉精炼工位进行精炼，控制钢水温度为1470-1520℃，精炼过程全程通入氮气，并控制氮气的流量为1800-2000nm3/h；

　　(2)将顶枪枪位固定在2.8米，顶枪温度控制在1650～1680℃，进行吹氧脱碳工序；开吹1分钟后，加入微碳铬铁粉、钼铁粉和渣料，加料速度控制在0.5～1.0吨/min；脱碳结束后，控制碳含量为0.015％-0.025％，并加入低碳锰硅和电解锰合金化，将钢水升温到1670℃-1730℃，并进行加硅铁吹氧升温还原操作，解决升温过程锰的氧化，每加入1吨硅铁需吹氧气40～45m3；

　　(3)加除渣剂除渣2～3次，除渣结束后加入氮锰合金，此时通入氮气的流量为810-1200nm3/h，搅拌，之后加入萤石进行脱硫，脱硫时进行氮氩切换，并全程吹氩，氩气流量为50～75m3/min，吹氩处理之后将钢水温度调整至1492-1498℃，依靠氩气对溶解氮的排斥效应实现氮含量的精准控制，再将钢水出钢到模铸包内即可；所述吹氩处理的过程为：先以流量80-150l/min进行吹氩15-25分钟，之后以流量22-16l/min进行吹氩10-15分钟。

　　材料检测：

　　实施例2

　　以冶炼100kgcr23mn21mo2.5n0.7高氮奥氏体不锈钢为例，高氮钢的化学成分如下表(％，重量百分数)：

　　一步法生产高氮奥氏体不锈钢的方法，具体包括以下工序：

　　(1)、将含铬废钢(高碳铬铁)与含锰废钢(20mn23al废钢)加入电炉进行冶炼，控制锰含量为16-20％，铬含量为20％-24％；然后将钢水转入到氮氧精炼炉精炼工位进行精炼，控制钢水温度为1490-1520℃，精炼过程全程通入氮气，并控制氮气的流量为1920-2000nm3/h；

　　(2)将顶枪枪位固定在2.8米，顶枪温度控制在1650～1680℃，进行吹氧脱碳工序；开吹1分钟后，加入微碳铬铁粉、钼铁粉和渣料，加料速度控制在0.5～1.0吨/min；脱碳结束后，控制碳含量为0.015％-0.025％，并加入低碳锰硅和电解锰合金化，将钢水升温到1670℃-1730℃，并进行加硅铁吹氧升温还原操作，解决升温过程锰的氧化，每加入1吨硅铁需吹氧气40～45m3；

　　(3)加除渣剂除渣2～3次，除渣结束后加入氮锰合金，此时通入氮气的流量为810-1200nm3/h，搅拌，之后加入萤石进行脱硫，脱硫时进行氮氩切换，并全程吹氩，氩气流量为50～75m3/min，吹氩处理之后将钢水温度调整至1492-1498℃，依靠氩气对溶解氮的排斥效应实现氮含量的精准控制，再将钢水出钢到模铸包内即可；所述吹氩处理的过程为：先以流量80-150l/min进行吹氩15-25分钟，之后以流量22-16l/min进行吹氩10-15分钟。

　　材料检测：

　　技术特征：

　　技术总结

　　一步法生产高氮奥氏体不锈钢的方法，包括以下工序：（1）、将含铬废钢与含锰废钢加入电炉进行冶炼，转入到氮氧精炼炉精炼工位进行精炼，精炼过程全程通入氮气；（2）进行吹氧脱碳工序，开吹1分钟后，加入微碳铬铁粉、钼铁粉和渣料，脱碳结束后，加入低碳锰硅和电解锰合金化，并进行加硅铁吹氧升温还原操作，（3）加除渣剂除渣，加入氮锰合金并通入氮气，之后加入萤石进行脱硫，脱硫时进行氮氩切换，并全程吹氩。该方法操作简单，能够生产氮含量高，无气孔缺陷的高氮奥氏体不锈钢。

　　技术研发人员：陈咨伟

　　受保护的技术使用者：吉林常春高氮合金研发中心有限公司

　　技术研发日：2018.03.21

　　技术公布日：2019.10.01