一种18Ni-200钢棒及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种18Ni-200钢棒的制备方法，其中，该方法包括：将钢锭作为真空自耗炉的电极棒进行重熔并结晶，然后冷却结晶后的钢锭；接着，将冷却后的钢锭依次进行均热、镦拔、回炉和精锻。本发明还公开了由上述方法所得的18Ni-200钢棒。通过本发明的方法制得的18Ni-200钢棒强度较高、变形性能较好且截面大。
【专利说明】-种18Ni-200钢棒及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种18Ni-200钢棒及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 18Ni-200钢是ISNi系列钢中的200级钢种，属于马氏体时效钢，具有良好的强初 性。然而，18Ni-200钢棒由于合金元素含量高且对其力学性能和成型性能等方面性能的要 求极其苛刻，故其生产工艺非常难W掌控。特别是对于大截面该类钢棒来说，随着尺寸的增 力口，钢棒中化学成分分布不均匀，导致钢棒自身存在各种各样的缺陷，因而，大截面的钢棒 板的性能更是难W控制，因此，本领域渴望获得大截面且高性能的18Ni-200钢棒。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种能够得到力学性能 和成型性能优良的18Ni-200钢棒（特别是大截面的18Ni-200钢棒）的制备方法及其制得 的ISNi-200钢棒。
[0004] 本发明的发明人经过深入研究发现，将钢锭控制在特定的组成成分的范围内后， 将该钢锭用作真空自耗炉的电极棒进行重烙并结晶，然后W特定的冷却方式进行冷却，能 够较好的控制钢内部的化学成分的均匀分布且避免出现偏析缺陷，然后再将该冷却后的钢 锭依次进行均热、激拔、回炉和精锻后，得到无偏析和粗晶等低倍缺陷的低倍组织合格的 钢，所得钢棒在保持较高的强度的同时又能够具有较好的变形性能，从而获得较大截面的 钢棒。
[0005] 由此，本发明提供了一种18Ni-200钢棒的制备方法，其中，该方法包括：将钢锭作 为真空自耗炉的电极棒进行重烙并结晶，然后冷却结晶后的钢锭；接着，将冷却后的钢锭依 次进行均热、激拔、回炉和精锻，
[0006] 其中，所述钢锭的组成成分为；Ni ;17. 5-19重量％，Co ;8-9重量％，Mo :1-1. 5重 量％，Al ;0. 05-0. 15 重量％，Ti ;0. 15-0. 25 重量％，Ca ;0. 03-0. 07 重量％，Zr ;0. 01-0. 04 重量％，B ;0. 001-0. 005 重量％，C 0. 03 重量％，Si 0. Ol 重量％，Mn 0. 1 重量％， S 0. Ol重量％，P 0. Ol重量％，余量为铁和不可避免的杂质；
[0007] 所述冷却的条件包括；先通入400-600Pa的氮气将所述结晶后的钢锭冷却至 400-800°C，再空冷至 15-40°C。
[0008] 本发明还提供了一种由上述方法制得的18Ni-200钢棒。
[0009] 通过本发明的18Ni-200钢棒的制备方法，能够获得强度较高、变形性能较好的大 截面的18Ni-200钢棒，如后述实施例所记载的一样，通过本发明的方法所得到的18Ni-200 钢棒的抗拉强度HOOMPa，屈服强度化0. 2 > 1350MPa，断后延伸率10%，断面收 缩率Z > 50%，冲击功Akv > 80J，断裂初性KIC > IlOMPa ? mi/2,机械性能硬度HRC > 40， 直径可达到400mm W上，且低倍组织无偏析和粗晶等缺陷。
[0010] 本发明的其它特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予W详细说明。
【具体实施方式】
[0011] W下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0012] 本发明提供一种18Ni-200钢棒的制备方法，其中，该方法包括：将钢锭作为真空 自耗炉的电极棒进行重烙并结晶，然后冷却结晶后的钢锭；接着，将冷却后的钢锭依次进行 均热、激拔、回炉和精锻，其中，所述钢锭的组成成分为Ni ; 17. 5-19重量％ ,Co ;8-9重量％， Mo :1-1. 5 重量％，Al ;0. 05-0. 15 重量％，Ti ;0. 15-0. 25 重量％，Ca ;0. 03-0. 07 重量％， Zr ;0. 01-0. 04 重量％，B ;0. 001-0. 005 重量％，C 0. 03 重量％ ,Si 0. Ol 重量％ ,Mn : 《0. 1重量％，S 0. Ol重量％，P 0. Ol重量％，余量为铁和不可避免的杂质；所述冷 却的条件包括；先通入400-600化的氮气将所述结晶后的钢锭冷却至400-80(TC，再空冷至 15-40〇C。
[0013] 根据本发明，所述18Ni-200钢棒为18Ni系列200级钢种，虽然钢锭的组成在上述 范围内，即可获得本发明的18Ni-200钢棒，为了获得更好的力学性能的钢棒，优选情况下， 所述钢锭的组成成分为；Ni :18-18. 5重量％，Co ;8. 2-8. 8重量％，Mo ;1. 1-1. 3重量％，A1 ; 0. 08-0. 15 重量％，Ti ;0. 2-0. 25 重量％，Ca ;0. 04-0. 06 重量％，Zr ;0. 02-0. 04 重量％，B : 0. 002-0. 004 重量％，C ;0. 001-0. 007 重量％，Si ;0. 005-0. Ol 重量％，Mn ;0. 001-0. Ol 重 量％，S ;0. 0001-0. 005重量％，P ;0. 0001-0. 008重量％，余量为铁和不可避免的杂质。
[0014] 根据本发明，作为真空自耗炉的电极棒的钢锭可W通过本领域常规的冶炼方法来 获得，只要其组成满足上述要求即可。为了获得化学成分更为均匀的钢，优选情况下，该钢 锭的制备方法包括；将炼钢原料加入到真空感应炉中进行烙炼，所述烙炼包括依次进行烙 化处理、精炼处理、调样处理和德注成型。
[0015] 其中，所述炼钢原料包括金属媒、金属钻、金属钢、金属铅、金属铁和金属铁。所述 金属媒、金属钻、金属钢、金属铅、金属铁和金属铁可W为本领域常规的用于炼制18Ni系列 钢的各种金属，例如，所述金属媒为l#Ni等；所述金属铁为铁板边、铁切头、海绵铁等；所述 金属铁为纯铁、IF钢等，特别优选采用经过EF+LF+V0D冶炼提纯去除了 C、Si、Mn、S、P、H、 〇、N等有害元素的IF钢作为金属铁。所述炼钢原料的加入量除了金属铁和金属铅W外，都 按照所要得到的钢锭的组成来进行配比，而部分金属铁和金属铅（例如10-40重量％的金 属铁和0-40重量％的金属铅）作为调样处理的加料而预留下来。
[0016] 其中，在真空感应炉内的烙化处理是指将所述炼钢原料加入到所述真空感应炉内 后，通过调节一定的真空度和电功率，将所述炼钢原料进行烙融混合的过程。优选地，所 述烙化处理的条件包括：电功率为1300-1600KW，真空度《5Pa，时间为0. 1-比。而烙化处 理初期，由于真空度不能立即满足《5Pa的情况，优选地，在真空度大于5Pa时，电功率为 200-400KW。在烙化处理后期所述冶炼原料达到全烙状态，该全烙的钢水温度优选控制在 1500-1600°C范围内，更优选为 1530-1560°C。
[0017] 当烙化处理完成后对该全烙的钢水进行精炼处理。由于真空感应炉冶炼相对于 电弧炉、非真空感应炉等炉子的冶炼过程来说，真空感应炉冶炼过程没有炉渣，故其脱氧、 去气、去除夹杂等任务均要在精炼期完成。优选地，所述精炼处理的条件包括：电功率为 1200-1600KW，真空度《2Pa，温度为1500-160(TC，工频揽拌下时间为20-40min (或者，无工 频揽拌时的精炼时间为60-80min)。经过该精炼处理后的钢水的成分更加均匀还能够脱氧 和去气。为了缩短处理时间，更优选地，在精炼处理时采用工频揽拌（工频揽拌是指电磁揽 拌的工频档）。
[0018] 待精炼处理结束后对钢水进行调样处理。所述调样处理包括先将预留的部分金属 铁和金属铅根据取样后的钢水的组成状况进行加料，当钢水成分经调样处理后符合本发明 所要制备的18Ni-200钢的组成后，优选地，通入氮气进行揽拌，并加入含巧物料、含铅物料 和含测物料，含巧物料、含铅物料和含测物料的加入量并没有特别的限定，只要使得加入后 的钢水中 Ca ;〇. 03-0. 07 重量％ ,Zr ;0. 01-0. 04 重量％，B ;0. 001-0. 005 重量％ 即可。所述 含巧物料例如可W为金属巧等；所述含铅物料例如可W为海绵铅等；所述含测物料例如可 W为测铁等。
[0019] 将调样处理后的钢水德注成型，即可获得用于作为真空自耗炉的电极棒的钢锭。 所述德注成型是将钢水德注到钢锭模中，再进行冷却和脱模。所述德注的条件优选包括：出 钢温度为1500-160(TC，出钢速度为400-800kg/min。在本发明中，为了获得良好成型的钢 锭，优选地，预留1-10重量％ (更优选1-8重量％ )的钢水用于对德注后期的钢锭的缩孔 进行补缩。将补缩完成后的钢锭进行冷却，优选地，先在l〇-5(TC /min的冷却速度下冷却至 1000-130(TC后破空，再模冷至600-100(TC。优选地，先模冷至600-100(TC后脱模，脱模后 再空冷至室温。
[0020] 根据本发明，将具有本发明的组成的钢锭，特别是上述方法制得的钢锭，作为真空 自耗炉的电极棒进行重烙并结晶，然后将结晶后的钢锭进行冷却。
[0021] 在本发明中，为了获得表面质量更好、力学性能高且低倍组织合格的电极棒，需要 保证重烙后的钢锭化学成分均匀且表面质量良好，优选将作为电极棒的钢锭先进行切除处 理和表面磨光处理。所述切除处理用于将补缩不良的部分切除；所述表面磨光处理用于获 得表面质量良好的电极棒。
[0022] 根据本发明，作为真空自耗炉的电极棒在通电情况下就会烙化，烙化的钢水滴入 结晶器中结晶。优选情况下，所述重烙的烙化速度为2-lOkg/min，更优选为4-化g/min。如 果重烙的烙化速度过快，可能会存在晶粒度大小不均匀等的缺陷；如果重烙的烙化速度过 慢，可能会存在钢锭凝固不连续等缺陷。而采用2-lOkg/min的烙化速度（更优选4-化g/ min的烙化速度）时，可W保证电极棒稳定地烙化，还可W获得晶粒度大小均匀、钢锭表面 良好的优点。
[0023] 根据本发明，对所述真空自耗炉的条件并没有特别的限定，只要能够达到上述烙 化速度即可，优选地，所述真空自耗炉的条件包括：真空度为0. 3-lPa，烙炼电压20-25V，烙 炼电流为8000-9000A。
[0024] 根据本发明，为了获得表面质量较高的钢，优选地，将所述电极棒的1-10重量％ (更优选为1-8重量％ )用于对结晶后的钢锭的补缩，即由于钢水滴入结晶器中结晶时，由 于钢水表面张力的作用，使得钢锭表面将存在缩孔，本发明为了避免钢锭形成的较大的缩 孔导致后来锻造后的钢的表面质量差而影响其加工塑性的品质，本发明优选在结晶后期， 将1-10重量％ (更优选1-8重量％ )的电极棒用于填补结晶后形成的钢锭表面上的缩孔。
[0025] 根据本发明，将所述结晶后的钢锭进行冷却，所述冷却的条件包括；先通入 400-600化的氮气（是指通入的氮气使得体系压强升至400-600Pa)将所述结晶后的钢锭冷 却至400-80(TC，再空冷至室温（例如15-4CTC )。优选情况下，所述冷却的条件包括；先通 入400-600化的氮气将所述结晶后的钢锭冷却至400-60(TC，再空冷至20-4(TC。在本发明 中，通过使用氮气（可W由氮气压缩机提供）来进行冷却，可W更进一步减少钢锭成分偏析 的程度，从而使得所得的钢棒的低倍组织更加均匀，即尽可能避免径向偏析和环状花样等 缺陷。
[002引在本发明中，先W较快的速度进行冷却，再W较慢的速度进行空冷，通过该样的特 定的分阶段的冷却方式，可W降低钢锭的偏析程度，并获得化学成分更加均匀的钢锭。
[0027] 根据本发明，将冷却后的钢锭先进行均热。所述均热是将冷却后的钢锭进行加热 处理，优选情况下，所述均热包括；W I-IOC /min的加热速度升温至1200-130(TC，然后保 温10-4化后，再W 1-5C /min的冷却速度降温至IlOO-Iiscrc，然后保温1-化。经过所述 均热处理后，钢锭将发生成分趋于更加均匀，从而更容易获得较高强度、较高变形性能和较 大截面的钢棒。
[0028] 根据本发明，将均热后的钢锭进行激拔，优选情况下，所述激拔的条件包括；开锻 温度> 105(TC，终锻温度为> 85(TC，时间为5-20min (每次激拔的时间）。更优选地，所述 激拔的条件包括：开锻温度1050-110(TC，终锻温度为850-90(TC，时间为5-15min(每次激 拔的时间）。所述激拔的次数可W为1-4次，优选为2-3次。
[0029] 在本发明的一种优选实施方式中，优选在450化压机内进行两激两拔，且第二次 激拔时间比第一次激拔时间长，该样可W解决第一次激拔完回炉过程造成组织粗大的问 题，从而可W使得所得钢板具有更好的晶粒度。
[0030] 在本发明中，每次激拔结束都会回炉进行再烧W达到激拔所需的开锻温度，优选 情况下，每次激拔结束后回炉再烧的条件包括；温度为1050-115(TC，时间为30-60min，包 括最后一次激拔结束后的回炉条件可W采用上述回炉条件。
[0031] 在激拔结束后再进行精锻，精锻的开锻温度即为回炉加热后的钢的温度。优 选情况下，所述精锻的条件包括；开锻温度为900-117(TC，终锻温度为700-90(TC，时间 为5-30min。更优选地，所述精锻的条件包括；开锻温度为1000-115(TC，终锻温度为 800-90(TC，时间为5-20min。在本发明的一种优选的实施方式中，所述精锻是在ISOOt精锻 机上进行的，并进行一个火次锻造成形。
[0032] 将精锻后的钢进行空冷至室温（15-4(rC )。
[0033] 本发明还提供了由上述方法制得的18Ni-200钢棒。
[0034] 通过采用本发明的方法，可W制得直径为400mm W上大截面的钢棒，并且在本 发明的一种优选的实施方式中，所得18Ni-200钢棒的抗拉强度Rm > HOOMPa,优选为 1490-1520MPa ;屈服强度化0. 2 > 1350MPa，优选为 1380-1410MPa ;断后延伸率10%，优 选为12-20% ;断面收缩率Z > 50%，优选为52-60% ;冲击功Akv > 80J，优选为81-100J ; 断裂初性KIC > IlOMPa ? mi/2,优选为ll3-125MPa ? mi/2 ;机械性能硬度HRC > 40,优选为 45-60 ;且低倍组织的黑斑、白斑、径向偏析和环状花样都达到A级且无粗晶。
[00巧]W下将通过实施例对本发明进行详细描述。
[0036] W下实施例和对比例中，
[0037] 抗拉强度Rm、屈服强度化0. 2、断后延伸率A和断面收缩率Z是通过GB/T228中记 载的方法进行测量的；
[0038] 冲击功Akv通过GB/T229中记载的方法进行测量的；
[0039] 断裂初性KIC通过GBT4161中记载的方法进行测量的；
[0040] 机械性能硬度HRC通过GB/T230中记载的方法进行测量的；
[0041] 低倍组织是通过美国标准ASTM A604中记载的方法进行测量的。
[0042] 实施例1
[0043] 本实施例用于说明本发明的18Ni-200钢棒及其制备方法。
[0044] 将l#Ni (购自金川集团有限公司）、1#钻（购自南京南试化学试剂有限公司的牌 号Co99. 80)、金属钢（购自宝鸡市巨润稀有金属有限公司牌号M01)、金属铅（购自苏州优 铅纳米材料有限公司牌号UG-ALA)、海绵铁（购自宝鸡市锦秀稀有金属有限公司牌号0级） 和纯铁（购自鞍钢公司的IF钢且经过EF+LF+V0D冶炼提纯）按照所得钢锭含有的；Ni ; 18. 1 重量 ％，Co ;8.6 重量 ％，Mo :1.25 重量 ％，A1 ;0. 14 重量 ％，Ti :0.24 重量 ％，C;0.005 重量％ ,Si :0.01重量％ ,Mn :0.01重量％，S :0.005重量％，P :0.005重量％进行配料（其 中，金属铅和海绵铁各预留下其重量的1/3)并加入到真空感应炉内，在真空度为5化下、 电功率为1500KW下进行烙化处理60min (在开始的IOmin内，由于真空度高于5Pa，电功率 保持300KW)，全烙的钢水温度为155CTC ;然后在工频揽拌下，控制真空度为2Pa、电功率为 1500KW进行精炼处理30min ;然后，取样分析，并用预留的金属铅和海绵铁进行调样，知道 钢水的成分满足表1的组成即可，接着在充入氮气揽拌下，加入测铁（购自锦州海蠢金属材 料有限公司牌号化BscA.g-A)、金属巧（CAS :7440-70-2)、海绵铅（购自锦州盛泉铁合金有限 公司牌号监R-Ol)使得所得钢水中的B、Ca、Zr满足Ca ;0. 05重量％，Zr ;0. 02重量％，B : 0. 003重量％的组成即可；然后将钢水在出钢温度为156(TC下、W 400kg/min的出钢速度德 注到直径为606mm钢锭模中，并剩余3重量％的钢水对钢锭模中的钢锭进行补缩；W 25C / min的速度冷却补缩后的钢锭至120(TC后破空，再冷却至80(TC后脱模，再空冷至室温，得 到钢锭Al (其成分如表1所示）。
[0045] 将所得的钢锭Al的补缩不良的部分切除，并将其表面磨光。然后将其作为真空自 耗炉的电极棒进行重烙，W化g/min的烙化速度将电击棒进行烙化（重烙的条件为；真空 度为0. 4Pa，烙炼电压为22V，烙炼电流为8800A)，烙化的钢水则滴入直径为660mm的结晶 器中结晶，待电极棒还剩余6重量％时，将其作为结晶器中的钢锭的补缩材料对钢锭的缩 孔进行补缩处理；将补缩后的结晶器中的钢锭充入500化的氮气冷却至60(TC后，将钢锭脱 模并空冷至室温。将该空冷后的钢锭进行均热，均热的条件为：先W 2. 3C /min的升温速 度将其加热至125(TC，保温2化后，再W 1. 3°C /min的降温速度将其降温至117(TC后保温 池，然后再降至l〇5(TC送入4500t的压机中进行一次激拔8min，终锻温度为85(TC，至直径 为630mm，再回炉加热在105(TC加热40min，在送入4500t的压机中进行一次激拔lOmin，终 锻温度为850°C，至直径为530mm，再回炉加热在112(TC加热40min，然后在180化精锻机中 进行一个火次锻造20min，终锻温度为85(TC，锻后直径为400mm，然后空冷至室温获得直径 为400mm的18Ni-200钢棒，其低倍组织：黑斑、白斑、径向偏析和环状花样都达到了 A级且 无粗晶；抗拉强度Rm、屈服强度化0. 2、断后延伸率A、断面收缩率Z、冲击功Akv、断裂初性 KIC和机械性能硬度HRC见表2所示。
[004引 实施例2
[0047] 本实施例用于说明本发明的18Ni-200钢棒及其制备方法。
[004引将l#Ni (购自金川集团有限公司）、1#钻（购自南京南试化学试剂有限公司的牌 号Co99. 80)、金属钢（购自宝鸡市巨润稀有金属有限公司牌号M01)、金属铅（购自苏州优 铅纳米材料有限公司牌号UG-ALA)、海绵铁（购自宝鸡市锦秀稀有金属有限公司牌号0级） 和纯铁（购自鞍钢公司的IF钢且经过EF+LF+V0D冶炼提纯）按照所得钢锭含有的：=Ni ; 18. 5 重量％，Co ;8. 2 重量％，Mo ;1.3 重量％，A1 ;0. 1 重量％，Ti ;0. 23 重量％，C;0. 007 重 量％，Si ;0. 008重量％，Mn ;0. 019重量％，S ;0. 004重量％，P ;0. 006重量％进行配料（其 中，金属铅和海绵铁各预留下其重量的1/4)并加入到真空感应炉内，在真空度为4化下、 电功率为1400KW下进行烙化处理60min (在开始的IOmin内，由于真空度高于5Pa，电功率 保持300KW)，全烙的钢水温度为154CTC ;然后在工频揽拌下，控制真空度为2Pa、电功率为 1500KW进行精炼处理35min ;然后，取样分析，并用预留的金属铅和海绵铁进行调样，知道 钢水的成分满足表1的组成即可，接着在充入氮气揽拌下，加入测铁（购自锦州海蠢金属材 料有限公司牌号化BscA.g-A)、金属巧（CAS :7440-70-2)、海绵铅（购自锦州盛泉铁合金有限 公司牌号监R-Ol)使得所得钢水中的B、Ca、Zr满足Ca ;0. 06重量％，Zr ;0. 03重量％，B : 0. 004重量％的组成即可；然后将钢水在出钢温度为157(TC下、W5(K)kg/min的出钢速度德 注到直径为606mm钢锭模中，并剩余4重量％的钢水对钢锭模中的钢锭进行补缩；W 3(TC / min的速度冷却补缩后的钢锭至Iiocrc后破空，再冷却至70(TC后脱模，再空冷至室温，得 到钢锭A2 (其成分如表1所示）。
[0049] 将所得的钢锭A2的补缩不良的部分切除，并将其表面磨光。然后将其作为真空自 耗炉的电极棒进行重烙，W 4kg/min的烙化速度将电击棒进行烙化（重烙的条件为；真空 度为0. 5Pa，烙炼电压为24V，烙炼电流为8500A)，烙化的钢水则滴入直径为660mm的结晶 器中结晶，待电极棒还剩余7重量％时，将其作为结晶器中的钢锭的补缩材料对钢锭的缩 孔进行补缩处理；将补缩后的结晶器中的钢锭充入600化的氮气冷却至50(TC后，将钢锭脱 模并空冷至室温。将该空冷后的钢锭进行均热，均热的条件为：先W 4C /min的升温速度 将其加热至128(TC，保温2化后，再W 2°C /min的降温速度将其降温至115(TC后保温化， 然后再降至l〇8(TC送入4500t的压机中进行一次激拔13min，终锻温度为88(TC，至直径为 600mm，再回炉加热在108(TC加热30min，在送入4500t的压机中进行一次激拔15min，终锻 温度为880°C，至直径为500mm，再回炉加热在114(TC加热30min，然后在180化精锻机中进 行一个火次锻造15min，终锻温度为86(TC，锻后直径为400mm，然后空冷至室温获得直径为 400mm的18Ni-200钢棒，其低倍组织：黑斑、白斑、径向偏析和环状花样都达到了 A级且无 粗晶；抗拉强度Rm、屈服强度化0. 2、断后延伸率A、断面收缩率Z、冲击功Akv、断裂初性KIC 和机械性能硬度HRC见表2所示。
[0050] 实施例3
[0051] 本实施例用于说明本发明的18Ni-200钢棒及其制备方法。
[005引将l#Ni (购自金川集团有限公司）、1#钻（购自南京南试化学试剂有限公司的牌 号Co99. 80)、金属钢（购自宝鸡市巨润稀有金属有限公司牌号M01)、金属铅（购自苏州优 铅纳米材料有限公司牌号UG-ALA)、海绵铁（购自宝鸡市锦秀稀有金属有限公司牌号0级） 和纯铁（购自鞍钢公司的IF钢且经过EF+LF+V0D冶炼提纯）按照所得钢锭含有的；Ni ; 18. 2 重量％，Co ;8. 8 重量％，Mo ;1. 15 重量％，Al ;0. 08 重量％，Ti ;0. 2 重量％，C ;0. 006 重量％，Si ;0. Ol重量％，Mn ;0. 015重量％，S ;0. 005重量％，P ;0. 005重量％进行配料（其 中，金属铅和海绵铁各预留下其重量的1/5)并加入到真空感应炉内，在真空度为5化下、 电功率为1600KW下进行烙化处理50min (在开始的5min内，由于真空度高于5Pa，电功率 保持300KW)，全烙的钢水温度为156(TC ;然后在工频揽拌下，控制真空度为2Pa、电功率为 1500KW进行精炼处理40min ;然后，取样分析，并用预留的金属铅和海绵铁进行调样，知道 钢水的成分满足表1的组成即可，接着在充入氮气揽拌下，加入测铁（购自锦州海蠢金属材 料有限公司牌号化BwQ.s-A)、金属巧（CAS :7440-70-2)、海绵铅（购自锦州盛泉铁合金有 限公司牌号监R-Ol)使得所得钢水中的B、Ca、Zr满足化；0. 04重量％，Zr ;0. 04重量％， B ;0. 0025重量％的组成即可；然后将钢水在出钢温度为154(TC下、W 600kg/min的出钢速 度德注到直径为606mm钢锭模中，并剩余3重量％的钢水对钢锭模中的钢锭进行补缩；W 2(TC /min的速度冷却补缩后的钢锭至125(TC后破空，再冷却至60(TC后脱模，再空冷至室 温，得到钢锭A3 (其成分如表1所示）。
[0053] 将所得的钢锭A3的补缩不良的部分切除，并将其表面磨光。然后将其作为真空自 耗炉的电极棒进行重烙，W化g/min的烙化速度将电击棒进行烙化（重烙的条件为；真空度 为0. 7Pa，烙炼电压为24V，烙炼电流为9000A)，烙化的钢水则滴入直径为660mm的结晶器 中结晶，待电极棒还剩余5重量％时，将其作为结晶器中的钢锭的补缩材料对钢锭的缩孔 进行补缩处理；将补缩后的结晶器中的钢锭充入400化的氮气冷却至70(TC后，将钢锭脱模 并空冷至室温。将该空冷后的钢锭进行均热，均热的条件为：先W 6C /min的升温速度将 其加热至130(TC，保温1她后，再W 4°C /min的降温速度将其降温至116(TC后保温3.化， 然后再降至l〇7(TC送入4500t的压机中进行一次激拔lOmin，终锻温度为83(TC，至直径为 620mm，再回炉加热在107(TC加热50min，在送入4500t的压机中进行一次激拔12min，终锻 温度为830°C，至直径为510mm，再回炉加热在Iiocrc加热50min，然后在180化精锻机中进 行一个火次锻造16min，终锻温度为87(TC，锻后直径为400mm，然后空冷至室温获得直径为 400mm的18Ni-200钢棒，其低倍组织：黑斑、白斑、径向偏析和环状花样都达到了 A级且无 粗晶；抗拉强度Rm、屈服强度化0. 2、断后延伸率A、断面收缩率Z、冲击功Akv、断裂初性KIC 和机械性能硬度HRC见表2所示。
[0054] 实施例4
[00巧]根据实施例1所述的方法，所不同的是，均热时当125CTC下保温25h后直接降温至 激拔的开锻温度，获得直径为400mm的18Ni-200钢棒，其低倍组织：黑斑、白斑、径向偏析和 环状花样都达到了 A级且无粗晶；抗拉强度Rm、屈服强度化0. 2、断后延伸率A、断面收缩率 Z、冲击功Akv、断裂初性KIC和机械性能硬度HRC见表2所示。
[005引 对比例1
[0057] 根据实施例1所述的方法，所不同的是，钢锭的组成为；Ni ;17. 2重量％，Co ;7. 5 重量％，Mo ;2 重量％，A1 ;0. 15 重量％，Ti ;0. 25 重量％，Ca ;0. 05 重量％，Zr ;0. 02 重量％， B ;0. 003 重量％，C ;0. 005 重量％，Si ;0. Ol 重量％，Mn ;0. Ol 重量％，S ;0. 003 重量％， P ;0. 005重量％，余量为铁和不可避免的杂质，获得直径为400mm的18Ni-200钢棒，其低 倍组织：黑斑、白斑、径向偏析和环状花样都达到了 A级且无粗晶；抗拉强度Rm、屈服强度 化0. 2、断后延伸率A、断面收缩率Z、冲击功Akv、断裂初性KIC和机械性能硬度HRC见表2 所示。
[0058] 对比例2
[0059] 根据实施例I所述的方法，所不同的是，将结晶后的钢锭直接空冷至60(TC，获得 直径为400mm的18Ni-200钢棒，其低倍组织：黑斑和白斑达到了 A级，但是径向偏析和环状 花样达到B级，且无粗晶；抗拉强度Rm、屈服强度化0. 2、断后延伸率A、断面收缩率Z、冲击 功Akv、断裂初性KIC和机械性能硬度HRC见表2所示。
[0060] 表 1
[0061]
【权利要求】
1. 一种18Ni-200钢棒的制备方法，其特征在于，该方法包括： 将钢锭作为真空自耗炉的电极棒进行重熔并结晶，然后冷却结晶后的钢锭；接着，将冷 却后的钢锭依次进行均热、镦拔、回炉和精锻， 其中，所述钢锭的组成成分为：Ni :17. 5-19重量％，Co :8-9重量％，Mo :1-1. 5重量％， A1 :0· 05-0. 15 重量 ％，Ti :0· 15-0. 25 重量 ％，Ca :0· 03-0. 07 重量 ％，Zr :0· 01-0. 04 重 量％，B :0· 001-0. 005 重量％，C :< 0· 03 重量％，Si :彡 0· 01 重量％，Μη :彡 0· 1 重量％， S :彡0. 01重量％，Ρ :彡0. 01重量％，余量为铁和不可避免的杂质； 所述冷却的条件包括：先通入400-600Pa的氦气将所述结晶后的钢锭冷却至 400-800°C，再空冷至 15-40°C。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述冷却的条件包括：先通入400-600Pa的氦气 将所述结晶后的钢锭冷却至400-600°C，再空冷至20-40°C。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述钢锭的组成成分为：Ni :18-18. 5重量％， Co :8· 2-8. 8 重量％，Mo :1. 1-1. 3 重量％，A1 :0· 08-0. 15 重量％，Ti :0· 2-0. 25 重量％，Ca : 0.04-0. 06 重量％，Zr :0.02-0. 04 重量％，B :0.002-0. 004 重量％，C :0.001-0. 007 重量％， Si :0· 005-0. 01 重量％，Mn :0· 001-0. 01 重量％，S :0· 0001-0. 005 重量％，P :0· 0001-0. 008 重量％，余量为铁和不可避免的杂质。
4. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述均热包括：以1-10°C /min的加热速度升温 至1200-1300°C，然后保温10_40h后，再以1-5°C /min的冷却速度降温至1100-1180°C，然 后保温l_5h。
5. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述镦拔的条件包括：开煅温度> 1050°C，终锻 温度为彡850°C，时间为5-20min。
6. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述回炉的条件包括：温度为1050-1200°C，时间 为 30_60min。
7. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述精锻的条件包括：开煅温度为900-117(TC， 终锻温度为700-900°C，时间为5-30min。
8. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述重熔的熔化速度为2-10kg/min，优选为 4-6kg/min〇
9. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述结晶还包括将所述电极棒的1-10重量％用 于对结晶后的钢锭的补缩。
10. -种由权利要求1-9中任意一项所述的方法制得的18Ni-200钢棒。
【文档编号】C22C38/14GK104259240SQ201410462762
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月12日 优先权日:2014年9月12日
【发明者】毕正绪, 叶文冰, 李源, 王佳明, 杨再春 申请人:攀钢集团江油长城特殊钢有限公司