一种真空感应炉快速冶炼低氮不锈钢的方法
【专利摘要】本发明公开了一种真空感应炉快速冶炼低氮不锈钢的方法，属于钢铁冶金技术领域，包括有以下步骤：（1）钢铁料及不易氧化合金料一起加入真空感应炉坩埚内；（2）先抽真空，然后给电加热，直至钢铁料熔清；（3）熔清后测温并保持真空度与温度进行精炼；（4）计算所需氮气压力，然后向炉内充入该压力的氮气进行增氮合金化；（5）在氮气气氛下进行其他合金料的合金化，并在计划浇钢时间进行浇注。本发明利用氮气进行氮合金化，利用氮气气氛保护进行其他元素的合金化，反应过程平稳可控，冶炼周期短，达到快速、准确冶炼低氮不锈钢的目的。
【专利说明】
一种真空感应炉快速冶炼低氮不锈钢的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种真空感应炉快速冶炼低氮不锈钢的方法，属于钢铁冶金领域。
【背景技术】
[0002] 氮是一种强烈奥氏体形成元素，比镍作用强27倍，在不锈钢中常被用来代替昂贵 的镍，并且氮还可在复杂的奥氏体钢中借氮化物的析出而产生弥散硬化，改善钢的力学性 能和耐腐蚀性能。因此，可在无显著影响脆性的情况下加入氮来提高热强性。
[0003] 目前真空感应炉冶炼含氮不锈钢，主要采用在氩气气氛下填加氮化合金进行增氮 合金化。但是在真空感应炉内充氩加氮化合金，钢中氮的收得率不稳定，增氮量不易控制； 为了避免集中产生大量气泡，氮化合金只能分批逐量加入，严重拖慢生产节奏;加入氮化合 金时带起的烟尘，不利于真空下炉况的观察;采用氮化合金进行合金化，生产成本较高。
【发明内容】
[0004] 本发明提供一种真空感应炉快速冶炼低氮不锈钢的方法，利用氮气进行氮合金 化，利用氮气气氛保护进行其他元素的合金化，反应过程平稳可控，冶炼周期短，达到快速、 准确冶炼低氮不锈钢的目的。
[0005] 本发明所采取的技术方案是： 一种真空感应炉快速冶炼低氮不锈钢的方法，包括有以下步骤： (1) 钢铁料及不易氧化合金料一起加入真空感应炉坩埚内； (2) 先抽真空，然后给电加热，直至钢铁料熔清； (3) 熔清后测温并保持真空度与温度进行精炼； (4) 计算所需氮气压力，然后向炉内充入该压力的氮气； (5) 在氮气气氛下进行其他合金料的合金化，并在计划浇钢时间进行浇注 进一步的，步骤(1)中的不易氧化合金料为随炉加入。
[0006] 进一步的，步骤(1)中不易氧化合金料为含Cr、Ni、Mo的合金料。
[0007] 进一步的，步骤(1)中钢铁料熔化加热时真空度<5Pa。
[0008] 进一步的，步骤(3)溶清后保持IPa以下的真空度2_3min。
[0009] 进一步的，步骤(4)中根据钢液温度、钢液面面积及计划浇钢时间计算所需氮气压 力，氮气压力P按照下式计算:P=〇 · 45 ω . t-1. H-1. (0 · 001T-0 · 48)-1，其中ω为氮含量目标 值，ppm; t为反应时间，min; Η为炉体坩埚高度，m; Τ为钢液温度，°C。
[0010] 进一步的，步骤(5)中，其他合金料的合金化为添加易氧化合金料。
[0011] 进一步的，步骤(5)中，氮与其他合金料合金化完成后立即浇注。
[0012] 进一步的，上述低氮不锈钢为氮含量〇 . 〇〇2%-〇 . 08%，络含量10%_20%的低氮不锈 钢。
[0013] Cr、Ni、Mo的化学性质不如Fe元素活泼或者和Fe元素近似，称为不易氧化元素;化 学性质比Fe元素活泼的元素为易氧化元素，因此将含Cr、Ni、Mo元素的合金料称作不易氧化 合金料，其他合金料称作易氧化合金料。
[0014] 本发明采用真空处理去除原料中的氮，并通过计算充氮气氛所需氮气压力，达到 精确控制不锈钢中氮含量的目的，通过随炉加入难氧化合金料、利用氮合金化过程中的氮 气保护加入其它易氧化合金元素的方式，达到缩短冶炼时间的目的。
[0015] 本发明针对真空感应炉冶炼低氮不锈钢钢种，使其氮含量偏差精确控制在± 4PPm，包括氮的合金化在内的整个合金化过程小于15分钟，冶炼周期小于2h，能够达到快 速、准确冶炼低氮不锈钢的目的。
[0016] 采用上述技术方案所产生的有益效果在于： (1) 本发明利用氮气进行氮合金化，利用氮气气氛保护进行其他元素的合金化，反应过 程平稳可控，冶炼周期短，达到快速、准确冶炼低氮不锈钢的目的； (2) 使用氮气代替氮化合金进行氮合金化，大量节省成本； (3) 通过钢液温度、钢液面面积及计划浇钢时间计算所需氮气压力，计算精确，使其氮 含量偏差精确控制在±4PPm，达到精确控制钢中氮含量的目的。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合实施例对本发明做进一步地说明； 实施例1:采用50kg真空感应炉冶炼316L含氮不锈钢。
[0018] (1)纯铁21.77kg、钼铁1.57kg、镍板4.31kg、金属铬6.71kg-起加入真空感应炉坩 埚内。
[0019] (2)先抽真空至4Pa，然后给电加热，直至炉料熔清。
[0020] (3)熔清后测温，在真空度<lPa的条件下进行精炼3min。
[0021] (4)向炉内充入氮气至50000Pa。
[0022] (5)加入金属锰0.63kg，碳粉0.01kg进行合金化并取样，氮气气氛保持8min时进行 浇注。产品成分要求及成品成分见表1。
[0023] 表1 316L不锈钢成分要求及冶炼成品成分(wt%)
实施例2:采用500kg真空感应炉冶炼OCr 16Ni5Mo含氮不锈钢。
[0024] (1)纯铁386 · 4kg、钼铁2 · 2kg、镍板27 · 58kg、金属铬80 · 73kg-起加入真空感应炉 坩埚内。
[0025] (2)先抽真空至5Pa，后给电加热，直至炉料熔清。
[0026] (3)熔清后测温，在真空度<lPa的条件下进行精炼2.5min。
[0027] (4)向炉内充入氮气至50000Pa。
[0028] (5)加入金属锰3.08kg进行合金化并取样，氮气气氛保持9.5min时进行浇注。产品 成分要求及成品成分见表2。
[0029] 表2 0Crl6Ni5Mo不锈钢成分要求及冶炼成品成分(wt%)
实施例3:采用50kg真空感应炉冶炼X12CrMoWVNbN含氮钢。
[0030] (1)纯铁38 · 2kg、钼铁0 · 78kg、镍板0 · 324kg、金属铬4 · 5kg、钨铁0 · 565kg-起加入 真空感应炉坩埚内。
[0031] (2)先抽真空至5Pa，后给电加热，直至炉料熔清。
[0032] (3)熔清后测温，在真空度<lPa的条件下进行精炼2min。
[0033] (4)向炉内充入氮气至40000Pa。
[0034] (5)加入电解锰0.21kg、铌铁0.03kg、钒铁0.17kg进行合金化并取样，氮气气氛保 持5min20s时进行饶注。产品成分要求及成品成分见表3。
[0035] 表3 X12CrMoWVNbN含氮钢成分要求及冶炼成品成分(wt%)
【主权项】
1. 一种真空感应炉快速冶炼低氮不锈钢的方法，其特征在于包括有以下步骤： (1) 钢铁料及不易氧化合金料一起加入真空感应炉坩埚内； (2) 先抽真空，然后给电加热，直至钢铁料熔清； (3) 熔清后测温并保持真空度与温度进行精炼； (4) 计算所需氮气压力，然后向炉内充入该压力的氮气进行增氮合金化； (5) 在氮气气氛下进行其他合金料的合金化，并在计划浇钢时间进行浇注。2. 如权利要求1所述的一种真空感应炉快速冶炼低氮不锈钢的方法，其特征在于:步骤 (1)中的不易氧化合金料为随炉加入。3. 如权利要求2所述的一种真空感应炉快速冶炼低氮不锈钢的方法，其特征在于:步骤 (1)中不易氧化合金料为含Cr、Ni、Mo的合金料。4. 如权利要求1所述的一种真空感应炉快速冶炼低氮不锈钢的方法，其特征在于:钢铁 料熔化加热时真空度<5Pa。5. 如权利要求1所述的一种真空感应炉快速冶炼低氮不锈钢的方法，其特征在于:步骤 (3) 溶清后保持IPa以下的真空度2-3min。6. 如权利要求1所述的一种真空感应炉快速冶炼低氮不锈钢的方法，其特征在于:步骤 (4) 中根据钢液温度、钢液面面积及计划浇钢时间计算所需氮气压力，氮气压力P按照下式 计算:P=0 · 45 ω . t-1. H-1. (0 · 001T-0 · 48 )-1，其中ω为氮含量目标值，ppm; t为反应时间， min; Η为炉体坩埚高度，m; T为钢液温度，°C。7. 如权利要求1所述的一种真空感应炉快速冶炼低氮不锈钢的方法，其特征在于:步骤 (5) 中，其他合金料的合金化为添加易氧化合金料。8. 如权利要求1所述的一种真空感应炉快速冶炼低氮不锈钢的方法，其特征在于:步骤 (5)中，氮与其他合金料合金化完成后立即浇注。9. 如权利要求1-8所述的一种真空感应炉快速冶炼低氮不锈钢的方法，其特征在于:所 述低氮不锈钢为氮含量〇. 〇〇2%-〇. 08%，铬含量10%-20%的低氮不锈钢。
【文档编号】C22C33/04GK105970074SQ201610368476
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月30日
【发明人】高宇, 翟永臻, 李博斌, 张福利, 董廷亮
【申请人】河北钢铁股份有限公司