一种航天航空用轻质高强度不锈钢的冶炼方法与流程

文档序号:16503661发布日期:2019-01-05 08:54阅读:314来源:国知局

本发明涉及一种冶炼方法,尤其是涉及一种航天航空用轻质高强度不锈钢的冶炼方法,属于不锈钢冶炼技术领域。



背景技术:

航空材料是研制生产航空产品的物质保障,也是使航空产品达到人们期望的性能、使用寿命与可靠性的技术基础。由于航空材料的基础地位,以及其对航空产品贡献率的不断提高,航空材料与航空发动机、信息技术成为并列的三大航空关键技术之一,也是对航空产品发展有重要影响的六项技术之一。美国空军在《2025年航空技术发展预测报告》中指出,在全部43项航空技术中,航空材料重要性位居第二。此外,航空先进材料技术还被列为美国国防四大科技(分别为信息技术、材料技术、传感器技术和经济可承受性技术)优选项目之一,是其他三项技术的物质基础及重要组成部分。高强度铝合金、钛合金、高温合金、超高强度钢、复合材料、隐身材料及定向凝固叶片技术、定向共晶叶片技术、粉末高温合金属轮盘制造技术等,为第四代、第五代飞机的发展提供了物质保障。航空发展史证明,航空材料的每次重大突破,都会促进航空技术产生飞跃式的发展;航空材料不仅是航空事业发展的物质基础,也是航空事业发展的技术支撑。航空发动机的主要结构材料是不锈钢、高温合金和钛合金。在一台先进发动机上,高温合金和钛合金的用量分别要占到发动机总结构重量的55%~65%和25%~40%,并对许多新型高温材料提出了更高的要求,如新型高温合金和高温钛合金、高温树脂基复合材料、金属间化合物及其复合材料、热障涂层材料、金属基复合材料、陶瓷基和碳/碳复合材料等。为了提高飞机的结构效率,降低飞机结构重量系数,轻质高强度的不锈钢就非常重要了,现有的冶炼方法成本较高,需要很多的人员进行操作,综合消耗较大,提高了企业生产的综合成本。



技术实现要素:

本发明的目的在于克服上述不足,提供一种航天航空用轻质高强度不锈钢的冶炼方法,其生产效率高且成本低廉。

本发明的目的是这样实现的:

一种航天航空用轻质高强度不锈钢的冶炼方法,所述方法的步骤为:第一步初炼炉,处炼炉是将合金熔化,第二步脱碳,快速脱碳并防止铬的氧化,第三步精炼,在lf精炼炉对钢水进一步脱碳和调整成分。

进一步的,精炼过程把下述成分(重量%)的钢水:

c≤0.035%si0.35%-0.45%mn0.7%-28%

p≤0.050%s≤0.007%ni19.30%-19.50%

cr8.10%-8.40%n≤0.017%

其余为fe及不可避免的杂质,温度≥1800℃;加入到精炼炉中精炼,步骤如下:

(1)钢水到精炼炉后加入石灰、萤石与铝粉调渣;

(2)调渣结束后加入fenb,fenb收得率按99.3%计算,加入量是使nb为钢水的0.17%-0.25%;

(3)在出炉前35分钟,温度为1600℃时喂硅钙线6米/吨,喂线结束弱搅拌5分钟;

(4)加入feti,加入量是使nb为钢水的0.18%-0.22%,保证满足(0.52nb+ti)≥7c;加feti时,加料处底吹氩流量设定420nl/min,另一侧底吹设定78nl/min;加入feti搅拌5-6分后底吹设置为弱搅,弱搅时间不小于30分钟;

(5)钢水的成分(重量%)达下述值时出炉,

c≤0.05%si0.50%-0.80%mn0.90%-1.60%

p≤0.040%s≤0.007%ni19.02%-19.30%

cr8.89%-9.35%n≤0.019%,(0.52nb+ti)≥7c,

其余为fe及不可避免的杂质,温度≥1600℃,浇注成铸坯。

进一步的,加fenb时,加入量是使nb为钢水0.18%;加入feti时,加入量是使nb为钢水0.12%。

进一步的,加fenb时,fenb收得率按99.3%计算,加入量是使nb为钢水0.12%。

进一步的,加入feti时,加入量是使nb为钢水0.18%。

进一步的,加入feti搅拌5-6分后底吹设置为弱搅,弱搅时间不小于30分钟,可通过机械搅拌齿进行搅拌。

与现有技术相比,本发明所达到的有益效果是:

本冶炼方式对原料要求较低,电炉出钢含c达到百分之二左右即可,因此可以采用廉价的高碳fecr和百分之二十的不锈钢作为原料,降低了操作成本,不锈钢的生产周期相对较短,灵活性较好,需要的操作人员少,所以综合成本较低,企业生产中降低了原料的要求,可以采用较为低廉价价格的原料,并且减少了工作人员,降低了人员工资的消耗,为企业降低了综合生产成本。

具体实施方式

本发明涉及的一种航天航空用轻质高强度不锈钢的冶炼方法,所述方法的步骤为:

第一步初炼炉,处炼炉是将合金熔化,第二步脱碳,快速脱碳并防止铬的氧化,第三步精炼,在lf精炼炉对钢水进一步脱碳和调整成分。

精炼过程把下述成分(重量%)的钢水:

c≤0.035%si0.35%-0.45%mn0.7%-28%

p≤0.050%s≤0.007%ni19.30%-19.50%

cr8.10%-8.40%n≤0.017%

其余为fe及不可避免的杂质,温度≥1800℃;加入到精炼炉中精炼,步骤如下:

(1)钢水到精炼炉后加入石灰、萤石与铝粉调渣;

(2)调渣结束后加入fenb,fenb收得率按99.3%计算,加入量是使nb为钢水的0.17%-0.25%;

(3)在出炉前35分钟,温度为1600℃时喂硅钙线6米/吨,喂线结束弱搅拌5分钟;

(4)加入feti,加入量是使nb为钢水的0.18%-0.22%,保证满足(0.52nb+ti)≥7c;加feti时,加料处底吹氩流量设定420nl/min,另一侧底吹设定78nl/min;加入feti搅拌5-6分后底吹设置为弱搅,弱搅时间不小于30分钟;

(5)钢水的成分(重量%)达下述值时出炉,

c≤0.05%si0.50%-0.80%mn0.90%-1.60%

p≤0.040%s≤0.007%ni19.02%-19.30%

cr8.89%-9.35%n≤0.019%,(0.52nb+ti)≥7c,

其余为fe及不可避免的杂质,温度≥1600℃,浇注成铸坯。

优选的,加fenb时,加入量是使nb为钢水0.18%;加入feti时,加入量是使nb为钢水0.12%。

优选的,加fenb时,fenb收得率按99.3%计算,加入量是使nb为钢水0.12%;加入feti时,加入量是使nb为钢水0.18%。

优选的,加入feti搅拌5-6分后底吹设置为弱搅,弱搅时间不小于30分钟,可通过机械搅拌齿进行搅拌。

本发明的工作原理及使用流程:首先合金等物品加入炉中进行冶炼,进行脱c、脱p、脱s处理,处理后的铁水p≤0.050%s≤0.007%c≤0.035%;然后将不锈钢和高炭铬铁加入电炉中,熔化后将上述的熔炼炉处理之后的钢水加入电炉进行冶炼,钢水的成分达到要求后出炉,出炉后将电冶炉冶炼的钢水加到aod炉精炼,氧化期结束后采用硅铁还原,加入低碳铬铁和ni合金调整成分,钢水成分达标后出炉;最后按照上述的lf精炼步骤进行调整,加入fenb、喂硅钙线与吹氩搅拌精炼,钢水成分达到下值的时候出炉:c≤0.05%si0.50%-0.80%mn0.90%-1.60%p≤0.040%s≤0.007%ni19.02%-19.30%cr8.89%-9.35%n≤0.019%,(0.52nb+ti)≥7c,最后进行浇注,本冶炼方式对原料要求较低,电路出钢含c达到百分之二左右即可,因此可以采用廉价的高碳fecr和百分之二十的不锈钢作为原料,降低了操作成本,不锈钢的生产周期相对较短,灵活性较好,需要的操作人员少,所以综合成本较低。

另外:需要注意的是,上述具体实施方式仅为本专利的一个优化方案,本领域的技术人员根据上述构思所做的任何改动或改进,均在本专利的保护范围之内。

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