[0031] 图4是电弧炉+电渣重熔试样的组织中Mn元素的分布照片。
[0032] 图5是电弧炉+电渣重熔试样的组织中Mo元素的分布照片。
【具体实施方式】
[0033] 以下结合较佳实施例，对依据本发明提供的【具体实施方式】、特征及其功效，详细说 明如后；为了简单和清楚的目的，下文恰当的省略了公知技术的描述，以免那些不必要的细 节影响对本技术方案的描述。
[0034] 参见图1-5所示，一种21_10Mn7Mo焊丝的冶炼方法及用该方法制备的钢锭。引述 的材料成分单位统一为质量％。未予特别描述的量、值单位符合行业一般规定和惯常用法， 不予赘述。
[0035] 一.所述21-10Mn7Mo焊丝的冶炼方法，其中，21-10Mn7Mo钢锭的化学成分质 量％应满足：碳C彡0? 10、硅Si彡0? 8、锰Mn5. 5-8. 0、磷P彡0? 030、硫S彡0? 020、镍 Ni9. 0-11. 0、铬Crl9. 0-22. 0、钥M〇0. 5-2. 0,或/和余量为铁Fe和不可避免的杂质，或/和， Mn/Mo比控制在7-7. 5之间，在此合理配置钥锰成分比的效果包括有效避免金属锰在重熔 过程容易烧损的问题。
[0036] 具体描述金属钥、锰元素在不锈钢中的作用，其他成分的作用为一般可知，不再赘 述。
[0037] 1.金属钥Mo元素的作用。
[0038] 1. 1.钥对不锈钢的显微组织及热处理的作用
[0039] 钥作为合金元素对钢和其他合金有两个重要的作用，即提高强度和耐腐蚀性。钥 在钢中可固溶于铁素体、奥氏体和碳化物中，它是缩小奥氏体相区的元素；具有细化钢微观 晶粒而达到细晶强化的作用，当钥含量较低时，与铁、碳形成复合的渗碳体；含量较高时则 形成它自己的高硬度特殊碳化物-M 〇C/M〇2C，是钢中的强化相；钥提高钢的淬透性，其作用 较铬强，而稍逊于锰；钥提高钢的回火稳定性。作为单一合金元素存在时，增加钢的回火脆 性；与铬或锰等并存时，钥又降低或抑止因其他元素所导致的回火脆性。
[0040] 1. 2钥对不锈钢的力学性能的作用
[0041] 钥对铁素体有固溶强化作用，在不锈钢中还能形成沉淀析出相，提高钢的强度，同 时也提高碳化物的稳定性，从而提高钢的强度；钥对改善钢的延展性和韧性以及耐磨性起 到有利作用；由于钥使形变强化后的软化和恢复温度以及再结晶温度提高，并强烈提高铁 素体的蠕变抗力，有效抑制渗碳体在下的聚集，促进特殊碳化物的析出，因而成为提高钢热 强性的特别有效的合金元素，钥能改善奥氏体不锈钢的高温力学性能，比如持久、蠕变等性 能均可获较大改善。
[0042] 1. 3钥对不锈钢的物理化学及工艺性能的作用
[0043] 在还原性酸及强氧化性盐溶液中都能使钢表面钝化，因此钥可以普遍提高钢的抗 蚀性能，防止钢在氯化物溶液中的点蚀；钥含量较高(> 3质量％ )时使钢的抗氧化性恶化； 含钥不超过8质量％的钢仍可以锻、乳，但含量较高时，钢对热加工的变形抗力增高。
[0044] 综上可知，钥是形成和稳定铁素体并扩大铁素体相区的元素。
[0045] 但是，钥的加入使钢的高温变形抗力增大，加之钢中常常存在少量S铁素体因而 含钥不锈钢的热加工性比不含钥钢为差，而且钥含量越高，热加工性能越坏；钥还促进奥 氏体不锈钢中金属间相，比如〇相，k相，和Laves相等的沉淀，对钢的耐蚀性和力学 性能都会产生不利影响，特别是导致塑性，韧性下降。
[0046] 为使奥氏体不锈钢保持单一的奥氏体组织，随着钢中钥含量的增加，奥氏体形 成元素的含量也要相应提高，以保持钢中铁素体与奥氏体形成元素之间的平衡，因此本案 在奥氏体不锈钢中加钥后，锰的含量也相应提高。一般可知所述奥氏体形成元素是指镍、 氮、猛等。
[0047] 2.金属锰Mn元素的控制
[0048] 锰对于奥氏体的作用与镍相似。但锰的重要作用不在于形成奥氏体，而是在于它 降低钢的临界淬火速度，在冷却时增加奥氏体的稳定性，抑制奥氏体的分解，使高温下形成 的奥氏体得以保持到常温。
[0049] 在提高钢的耐腐蚀性能方面，锰的作用不大，实验表明，如钢中的含锰量从0到 10. 4质量％变化，也不能使钢在空气与酸中的耐腐蚀性能发生明显的改变。
[0050] 还有，添加Mn可以使更多的氮溶入奥氏体，而氮是强奥氏体形成元素，含0. 25质 量％的氮，形成奥氏体的能力相当于7. 5质量％的镍。
[0051] 提高焊丝中锰的含量，除了脱氧作用外，还能和硫化合生成了硫化锰（MnS)，并被 除去（即：脱硫)，故可降低由硫引起的热裂纹的倾向，同时可以提高焊丝的强度。
[0052] 但锰的含量需要有效控制，锰的含量过高容易使材料凝固时或高温使用过程中材 料组织粗大，增加材料的脆性。
[0053] 3.本案21_10Mn7Mo与已有技术的材料化学成分质量％对比，见表1。
[0054] 表1 :两种材料的化学成分
【主权项】
1. 一种21-10Mn7Mo钢锭，其中，所述钢锭化学成分质量％包括：碳C彡0. 10、硅 Si 彡 0? 8、锰 Mn5. 5-8. 0、磷 P 彡 0? 030、硫 S 彡 0? 020、镍 Ni9. 0-11. 0、铬 Crl9. 0-22. 0、钥 MoO. 5-2. 0 ;Mn/Mo 比控制在 7-7. 5 ; 或，所述钢锭化学成分质量％由碳C彡0. 10、硅Si彡0. 8、锰Mn5. 5-8. 0、磷P彡0. 030、 硫S彡0? 020、镍Ni9. 0-11. 0、铬Crl9. 0-22. 0、钥MoO. 5-2. 0,和余量为铁Fe和不可避免的 杂质组成；Mn/Mo比控制在7-7. 5。
2. 根据权利要求1所述的21-10Mn7Mo钢锭，其中，Mn/Mo比控制为7-7. 1，或7. 2-7. 3， 或 7. 4-7. 5。
3. 根据权利要求1或2所述的钢锭，其中，制备它通过的冶炼步骤包括：第一步骤用电 弧炉返回吹氧法冶炼电渣重熔电极和第二步骤用电渣重熔进行精炼，所述第一步骤，其中， 钢液温度达到1400-1600°C，在高温下实现高铬钢液去碳保铬；所述第一步骤的工艺过程 依次是：补炉、装料、熔化期、氧化期、还原期、出钢、浇铸重熔电极；或/和，在补炉步骤中： 补炉材料应用卤水搅拌，不得用清水搅拌；或/和，在装料步骤中：Ni、Mo放在炉内相对高温 的区域，不能放在电弧作用区。
4. 根据权利要求3所述的钢锭，其中，所述第一步骤中熔化期电极的控制是：电极穿井 阶段带阻抗，采用大功率送电；或/和，分批加入石灰料、萤石料，用于稳定电弧；或/和，熔 化期吹氧的控制：在炉温达到950°C以上时开始吹氧，氧压控制在不大于0. 4MPa ;或/和， 熔化期脱磷的控制：炉料熔化后期，当钢液含碳量满足预设值时，进行低温脱磷，适时补加 石灰或碎矿石，炉门自动流渣去磷；或/和，所述补加矿石的时机和量的控制：分批次加入 矿石，每批矿量设置为3_4kg或4_5kg，相邻的批次之间间隔3-4分钟或4-5分钟。
5. 根据权利要求3-4之一所述的钢锭，其中，所述第一步骤中氧化期是脱磷、脱碳；除 气：包括除氮、除氢；去除钢液中夹杂物；其氧化期脱磷、脱碳的次序是先脱磷，后脱碳；温 度控制次序为：先低温，后高温；造渣次序为：先多量，后少量；供料次序为，先加矿石，后吹 氧。
6. 根据权利要求3-5之一所述的钢锭，其中，氧化期熔渣的控制：通过及时补加矿石、 石灰，控制熔渣流动；或/和，熔渣的渣量控制在相当于钢水量的2%~3% ;或/和，熔渣碱 度控制在相当于2. 5~3 ;或/和，烙渔厚度控制在相当于40mm~60_。
7. 根据权利要求3-6之一所述的钢锭，其中，还原期中石灰、萤石的加入是在扒除氧化 渣后迅速加入的，比例为3 :1 ;造出稀薄渣，待稀薄渣形成后，再分批加入石灰，调整炉渣， 并加入电解锰；或/和，采用Ca-Si粉、Al粉进行扩散脱氧，待渣白后，充分搅拌，取平行样 进行全分析；或/和，保温还原步骤选用小功率升温，出钢前可选用大功率升温。
8. 根据权利要求3-7之一所述的钢锭，其中，出钢步骤的控制中：补加合金后，到出钢 之间的时间应相对长，控制在大于5分钟；或/和，出钢插A10. 4~0. 5 kg /t ;或/和，出钢 温度选择 1580 ~1590°C或 1590°C -1600°C。
9. 根据权利要求3-8之一所述的钢锭，其中，浇注重熔电极的控制：烧注时机控制在出 钢后，静置3~7分钟，测量温度是否满足浇铸温度条件；或/和，控制浇铸温度为1450~ 146(TC 或 146(TC ~147(TC 或 147(TC -148(TC。
10. 根据权利要求3-9之一所述的钢锭，其中，浇铸速度为110~120kg/s ;或120~ 130kg/s或130~140kg/s，或140~150kg/s ;或/和，开流可以大些，钢液上升到锭身1/3 以上时，或全流快注。
【专利摘要】一种21-10Mn7Mo钢锭,属于气体保护电弧焊之实芯焊丝技术。特别是冶炼的方法及其钢锭。其中，所述钢锭化学成分质量％包括：碳C≤0.10、硅Si≤0.8、锰Mn5.5-8.0、磷P≤0.030、硫S≤0.020、镍Ni9.0-11.0、铬Cr19.0-22.0、钼Mo0.5-2.0；Mn/Mo比控制在7-7.5；由此合理的组分配置以及钼、锰成分比的设置，可有效避免金属锰在重熔过程容易烧损的问题。有效提高钢锭的强度和耐腐蚀性，达到细化钢微观晶粒而达到细晶强化的技术效果。由此成分的钢锭，其纯净度和均匀性更好，对焊丝的加工和后面的焊接有良好的影响。
【IPC分类】C22B9-18, C22C38-58, C22C33-04, C21C7-064, C21C7-068
【公开号】CN104745963
【申请号】CN201310756482
【发明人】于庆莲, 韩萍, 薛玉宝, 蔡玉丽, 厉海艳, 于湘, 许爱文
【申请人】天津冶金集团天材科技发展有限公司
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2013年12月31日