1.本发明涉及不锈钢冶炼领域，特别涉及一种耐海水腐蚀高强度不锈钢电渣重熔渣系。
背景技术：
2.海洋占地球表面积的71％，具有丰富的各种资源，海洋资源的开采和利用中，不锈钢发挥着重要作用。随着深海资源开发的不断发展，对高强度、耐腐蚀的不锈钢需求越来越大。
3.常用的不锈钢中奥氏体不锈钢具有良好的抗海水腐蚀能力，但其强度过低而影响其使用，如屈服强度小于300mpa的铁素体不锈钢的强度过低；马氏体不锈钢虽强度高，但耐腐蚀性能较差，因而使用受到限制；奥氏体不锈钢中加热氮，可有效提高其合金强度，但由于氮活度较高，在合金中溶解度有限，进行电渣重熔过程中，而且氮含量控制不稳定，影响了不锈钢的强度及性能，并且由于电渣重熔渣系选择不当造成不锈钢中杂质元素偏高，对其加工性能、成品力学性能和耐腐蚀性能等产生不利影响，严重恶化材料力学性能和耐腐蚀性能，严重制约着该不锈钢工业推广应用。
4.因此，如何配置一种用于耐海水腐蚀高强度不锈钢的电渣重熔渣系，使经电渣重熔的合金纯度高、非金属夹杂物少、化学成分可控、耐腐蚀及力学性能优异，是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现要素：
5.本发明的目的是提供一种耐海水腐蚀高强度不锈钢的电渣重熔渣系，采用本发明所述电渣重熔渣系，通过调整氧化物含量配比，获得最佳的渣电导率、粘度及碱度，重熔后得到的不锈钢锭氮含量稳定可控、硫磷含量低、非金属夹杂物少、纯度提高，极大地改善不锈钢的内部组织，有助于不锈钢获得优良的耐腐蚀性能和力学性能。
6.本发明的技术方案是：
7.耐海水腐蚀高强度不锈钢电渣重熔渣系，该渣系各组分的重量百分含量为：
8.caf
2 25-30％；mgf
2 20-30％；a2o
3 20.01-25.0％；cao 20.01-25.0％；so
2 0.1-0.99％；杂质总量《0.8％。
9.较好的技术方案是，所述重熔渣系各组分的重量百分含量为：
10.caf
2 25.0-30.0％；mgf
2 22.0-28.0％；a2o
3 21.0-24.0％；cao 21.0-24.0％；sio
2 0.2-0.8％；杂质总量《0.8％。
11.较好的技术方案是，所述重熔渣系各组分的重量百分含量为：
12.caf
2 26.0-29.0％；mgf
2 23.0-25.0％；a2o
3 21.0-24.0％；cao 21.0-24.0％；sio
2 0.25-0.45％；杂质总量≤0.45％。
13.所述杂质包含mno、tio2、cao、feo，其中其中mno≤0.1％，tio2≤0.15％，feo≤0.2％。
14.相对于传统渣系(如caf
2-al2o3渣系、caf
2-cao-al2o3三元渣系、caf
2-cao-al2o
3-mgo四元渣系)，本发明提供的电渣重熔渣系具有以下优点：
15.本发明电渣重熔渣系中含mgf2，可降低渣的液线温度，改善流动性，流动性的渣才能保证高温下渣池热对流，使铸锭径向温度均匀，利于去气脱硫等物化反应的进行，利于形成薄渣皮，提高铸锭表面质量。如果mgf2含量低于22％，则起不到上述作用；但mgf2含量过高(超过28％)，就会造成渣系的熔点及粘度过低，引起电导率过高，从而引起夹杂物去除效果降低。因此mgf2含量控制在22.0-28.0％之间。
16.本发明所述电渣重熔渣系中添加组分sio2，可降低渣系的熔点，提高渣系的高温塑性，并改变重熔电渣钢锭中夹杂物的形态，由铝酸盐夹杂变为硅酸盐夹杂，降低了有害夹杂物，增强电渣重熔钢锭后续的可加工性能。电渣重熔渣系中加入cao将增大渣的碱度，提高脱硫效率，极大地降低了不锈钢中有害的硫化物，改善了钢的纯洁度，提高了不锈钢的综合性能。如果sio2含量过少，则起不到上述作用；但含量过高(超过0.8％)，就会与渣中的caf2发生反应，从而造成渣系不稳定，而且还会引起不锈钢中sio2含量增加，从而降低不锈钢的纯洁度。因此sio2含量为控制在0.2-0.8％之间。
17.本发明所述电渣重熔渣系在重熔耐海水腐蚀高强度不锈钢时，渣池内部与外界气体隔离，有效控制了钢中氮含量的稳定，并降低重熔电渣钢锭中元素硫、磷的含量，有效提高电渣重熔钢锭表面及内部质量。
18.通过渣料配比调整并改善渣的表面张力、粘度及电导率，有效降低重熔电渣钢锭中夹杂物的含量，避免重熔电渣钢锭中氮的大幅变化，重熔电渣钢锭的纯净度高，质量良好。
19.本发明所述渣系，用于电渣重熔得到的钢锭中氮含量高切稳定可控，电渣重熔钢锭纯净度高，力学及耐海水腐蚀性能优异，后续的可加工性能良好。
20.本发明所用caf2、mgf2、al2o3、cao、sio2均为纯度为99.5％的市售产品。
21.采用所述渣系制备出的不锈钢，提高了钢的纯度，有效控制了合金中氮的含量，减少了有害杂质元素，大大改善不锈钢的冷热加工性能及成材率，并获得优异的力学性能和耐腐蚀性能，申请人实验结果表明，所得不锈钢的室温拉伸断裂强度为820-865mpa，屈服强度为470-485mpa，断裂延伸率为40-45％。
22.本发明所述不锈钢可广泛应用于海洋舰艇关键材料、深海海洋资源开采、石油工业开发零部件等方面；此外还可以用作汽车、一般器械工程等方面，是替换300系列不锈钢的最佳候选材料之一。
具体实施方式
23.实施例1
24.1)自熔电极棒的制备
25.取表1各组分，总重31kg，采用真空感应熔炼并浇注制备成φ100mm的耐海水腐蚀高强度不锈钢自熔电极棒。
26.表1耐海水腐蚀不锈钢的成分配比wt％
27.csimnncumocrnife0.0250.660.230.321.815.5021.4024.27余量
28.2)配置电渣重熔渣系
29.称取caf
2 1.70kg、mgf
2 1.48kg、al2o
3 1.40kg、cao 1.40kg、sio
2 0.020kg，其中杂质含量小于0.8％，杂质为不可避免的杂质，包括mno、tio2、feo，其中mno≤0.1％，tio2≤0.15％，feo≤0.2％，配置成总重为6kg的电渣重熔渣系。
30.3)电渣重熔
31.将配置好的电渣重熔渣料在搅拌机内搅拌45min混合均匀，在840℃条件下烘烤4小时后，用石墨电极棒化渣，至渣料熔融状态后倒入直径为170mm的结晶器中。采用单立柱单臂电渣炉，将真空感应熔炼制得的耐海水腐蚀不锈钢自熔电极棒插入熔融的渣料中，通电起弧，调整熔炼电压37v，电流3600a。自熔电极棒受电阻热作用缓慢下降并熔化，熔化后的自熔电极棒液滴穿过熔融的渣料，在结晶器底部重新结晶得电渣锭，熔炼完毕前，热补缩5次，制备得到φ170mm电渣重熔钢锭。
32.制备得到的电渣重熔钢锭按gb/t 223标准进行成分分析测试，电渣重熔钢锭氮含量为0.32％，不锈钢棒材s含量为0.0017％、p含量为0.0055％，达到了提纯和改善力学性能及耐海水腐蚀性能的目的。电渣重熔钢锭表面质量良好，纯净度高。该不锈钢钢锭经1140℃温度下加热保温1h，锻造开坯成75
×
75mm方坯，方坯经1140℃温度下加热保温1h，热轧成φ35mm圆棒，并经1080℃固溶处理65min。
33.经固溶处理后的圆棒采用gb/t 228进行力学性能测试，其室温拉伸断裂强度为820mpa，屈服强度为470mpa，断裂延伸率为43％。应用于海洋舰艇关键材料、深海海洋资源开采、石油工业开发零部件等方面。此外还可以用作汽车、一般器械工程等方面，是替换300系列不锈钢的最佳候选材料之一。
34.实施例2
35.1)自熔电极棒的制备
36.取表2各组分，总重31kg，采用真空感应熔炼并浇注制备成φ100mm的耐海水腐蚀不锈钢自熔电极棒。
37.表2耐海水腐蚀不锈钢合金的成分配比wt％
38.csimnncumocrnife0.0230.670.170.351.835.5421.2024.43余量
39.2)配置电渣重熔渣系
40.称取caf
2 1.70kg、mgf
2 1.57kg、al2o
3 1.30kg、cao 1.30kg、sio
2 0.030kg，其中杂质含量小于0.8％，杂质为不可避免的杂质，包括mno、tio2、feo，其中mno≤0.1％，tio2≤0.15％，feo≤0.2％，配置成总重为6kg的电渣重熔渣系。
41.3)电渣重熔
42.将配置好的电渣重熔渣料在搅拌机内搅拌55min混合均匀，在840℃条件下烘烤5小时后，用石墨电极棒化渣，至渣料熔融状态后倒入直径为170mm的结晶器中。采用单立柱单臂电渣炉，将真空感应熔炼制得的耐海水腐蚀不锈钢自熔电极棒插入熔融的渣料中，通电起弧，调整熔炼电压35v，电流3800a。自熔电极棒受电阻热作用缓慢下降并熔化，熔化后的自熔电极棒液滴穿过熔融的渣料，在结晶器底部重新结晶得电渣锭，熔炼完毕前，热补缩5次，制备得到φ170mm电渣重熔钢锭。
43.制备得到的电渣重熔钢锭经测试，电渣重熔钢锭氮含量为0.34％，不锈钢棒材s含
量为0.0020％、p含量为0.0047％，达到了提纯和改善力学性能及耐海水腐蚀性能的目的。电渣重熔钢锭表面质量良好，纯净度高。该不锈钢钢锭经1140℃温度下加热保温1h，锻造开坯成75
×
75mm方坯，方坯经1140℃温度下加热保温1h，热轧成φ35mm圆棒，并经1080℃固溶处理65min。
44.经固溶处理后的圆棒采用gb/t 228进行力学性能测试，其室温拉伸断裂强度为835mpa，屈服强度为475mpa，断裂延伸率为45％。可应用于海洋舰艇关键材料、深海海洋资源开采、石油工业开发零部件等方面。
45.实施例3
46.1)自熔电极棒的制备
47.取表4各组分，总重31kg，采用真空感应熔炼并浇注制备成φ100mm的耐海水腐蚀不锈钢自熔电极棒。
48.表4耐海水腐蚀不锈钢合金的成分配比wt％
49.csimnncumocrnife0.0220.670.110.311.565.2421.8924.55余量
50.2)配置电渣重熔渣系
51.称取caf
2 1.75kg、mgf
2 1.52kg、al2o
3 1.35kg、cao 1.34kg、sio
2 0.04kg，其中杂质含量小于0.8％，杂质为不可避免的杂质，包括mno、tio2、feo，其中mno≤0.1％，tio2≤0.15％，feo≤0.2％，配置成总重为6kg的电渣重熔渣系。
52.3)电渣重熔
53.将配置好的电渣重熔渣料在搅拌机内搅拌30min混合均匀，在840℃条件下烘烤6小时后，用石墨电极棒化渣，至渣料熔融状态后倒入直径为170mm的结晶器中。采用单立柱单臂电渣炉，将真空感应熔炼制得的耐海水腐蚀不锈钢自熔电极棒插入熔融的渣料中，通电起弧，调整熔炼电压37v，电流3900a。自熔电极棒受电阻热作用缓慢下降并熔化，熔化后的自熔电极棒液滴穿过熔融的渣料，在结晶器底部重新结晶得电渣锭，熔炼完毕前，热补缩5次，制备得到φ170mm电渣重熔钢锭。
54.制备得到的电渣重熔钢锭经测试，电渣重熔钢锭氮含量为0.30％，不锈钢棒材s含量为0.0023％、p含量为0.0039％，达到了提纯和改善力学性能及耐海水腐蚀性能的目的。电渣重熔钢锭表面质量良好，纯净度高。该不锈钢钢锭经1140℃温度下加热保温1h，锻造开坯成75
×
75mm方坯，方坯经1140℃温度下加热保温1h，热轧成φ35mm圆棒，并经1080℃固溶处理65min。
55.经固溶处理后的圆棒采用gb/t 228进行力学性能测试，其室温拉伸断裂强度为850mpa，屈服强度为485mpa，断裂延伸率为40％。应用于海洋舰艇关键材料、深海海洋资源开采、石油工业开发零部件等方面。
56.实施例4
57.1)自熔电极棒的制备
58.取表3各组分，总重31kg，采用真空感应熔炼并浇注制备成φ100mm的耐海水腐蚀不锈钢自熔电极棒。
59.表3耐海水腐蚀不锈钢合金的成分配比wt％
60.csimnncumocrnife
0.0220.640.150.341.885.3321.5424.19余量
61.2)配置电渣重熔渣系
62.称取caf
2 1.70kg、mgf
2 1.62kg、al2o
3 1.32kg、cao 1.32kg、sio
2 0.04kg，其中杂质含量小于0.8％，杂质为不可避免的杂质，包括mno、tio2、feo，其中mno≤0.1％，tio2≤0.15％，feo≤0.2％，配置成总重为6kg的电渣重熔渣系。
63.3)电渣重熔
64.将配置好的电渣重熔渣料在搅拌机内搅拌30min混合均匀，在840℃条件下烘烤6小时后，用石墨电极棒化渣，至渣料熔融状态后倒入直径为170mm的结晶器中。采用单立柱单臂电渣炉，将真空感应熔炼制得的耐海水腐蚀不锈钢自熔电极棒插入熔融的渣料中，通电起弧，调整熔炼电压36v，电流3700a。自熔电极棒受电阻热作用缓慢下降并熔化，熔化后的自熔电极棒液滴穿过熔融的渣料，在结晶器底部重新结晶得电渣锭，熔炼完毕前，热补缩5次，制备得到φ170mm电渣重熔钢锭。
65.制备得到的电渣重熔钢锭经测试，电渣重熔钢锭氮含量为0.34％，不锈钢棒材s含量为0.0020％、p含量为0.0036％，达到了提纯和改善力学性能及耐海水腐蚀性能的目的。电渣重熔钢锭表面质量良好，纯净度高。该不锈钢钢锭经1140℃温度下加热保温1h，锻造开坯成75
×
75mm方坯，方坯经1140℃温度下加热保温1h，热轧成φ35mm圆棒，并经1080℃固溶处理65min，
66.经固溶处理后的圆棒采用gb/t 228进行力学性能测试，其室温拉伸断裂强度为865mpa，屈服强度为475mpa，断裂延伸率为43％。应用于海洋舰艇关键材料、深海海洋资源开采、石油工业开发零部件等方面。