一种用含碳铬铁制造高氮钢的方法_2

文档序号:8539488阅读:来源:国知局
①将金属锰在无氧化气氛下重熔后浇注的固态金属锰;②将金属锰在无氧化气氛下重熔再吹入渗氮气体后浇注的固态含氮金属锰;③将金属锰经真空熔炼后浇注的固态金属锰;④将金属锰经真空熔炼再吹入渗氮气体后浇注的固态含氮金属锰。
[0023]所述的加入到高氮合金熔体的金属铁可以是金属铁熔体或是固态金属铁,其材质可以是工业纯铁,也可以是碳含量< 0.lwt%的铁基合金。
[0024]所述的将金属锰和金属铁加入到高氮合金熔体中的加入方法,可以是先一次或多次加入全部的金属锰,待金属锰熔化后再一次或多次加入全部的金属铁;也可以将金属锰和金属铁一次或多次混合加入到高氮合金熔体中。
[0025]所述的其它合金元素在高氮钢熔体中的含有量为:钥彡6.0wt%,镍彡4.0被%,铜(3.0wt%jjg< (λ 5wt%,钛< (λ 5wt%,钒< (λ 5wt%,硼< (λ 2wt%,稀土< (λ 2wt% ;其它杂质元素总量在高氮钢熔体中的含有量< 0.5wt%。
[0026]所述熔炼高氮钢熔体过程中进行脱氧、硫、磷及除渣为常规炼钢操作方法。
[0027]所述熔炼高氮钢熔体过程中进行脱氧、硫、磷是采用含镁、钙包芯线喂线法。
[0028]本发明的积极效果是:
1)采用含碳铬铁降碳和氮化后得到的高氮合金为高氮钢提供铬和氮元素,可以有效地控制高氮钢的化学成分,保证较低的碳含量和较高且可控制的氮含量,也可较容易控制熔炼不同氮含量及其它化学成分要求的高氮钢,由于可在上述各熔体做精炼处理,可达到提闻闻氣钢品质效果;
2)冶炼过程有利于高氮合金与其它金属及合金的平稳熔解,减少氮逸出,得到氮含量较闻且稳定的闻氣钢溶体,从而获得气泡少、氣含量闻的闻氣钢还及铸件。
[0029]3)与原采用氮化铬铁及高氮铬铁原料相比,自产中间原料的物理、化学质量目的性准确,减少高氮合金凝固和重熔环节,降低高氮钢坯及铸件制造成本。
【具体实施方式】
[0030]实施例1
制备约100kg高氮钢,采用原料为:①含碳铬铁为高碳铬铁粉(碳9wt%,铬60wt%,铁30 wt%,其它元素I wt%),检测其粉体粒度分布比例为:150?200目占70%,200?250目占20%,彡250目占5%,彡150目占5% ;②降碳氧化铬铁粉(铬60wt%,铁24 wt%,碳3wt%,氧12wt%,其它元素I wt%),检测其粉体粒度分布比例为:150?200目占80%,200?250目占15%,彡250目占3%,彡150目占2% ;③工业纯铁(碳彡0.03wt%);④电解金属锰;⑤钥铁(钥60wt%);⑥其它合金元素。
[0031]步骤:
O制备脱碳铬铁:设高碳铬铁粉重量为M。,降碳氧化铬铁粉重量为M。,两者混合后重量为M=MJMtj=^Okg,则高碳铬铁粉中的碳含量为Ce=9%M。,降碳氧化铬铁粉中的碳含量为C0=3%M0及氧含量为0。=12°悬),两者混合后的碳含量为C= Cc+C0 =9% (400-M。)+3%M。;按2C+ O2 = 2 CO 的摩尔比 1: 1.1 计算,C/0 为 12/17.6= (9% (400-M。)+3%M0) /12%M。,可得出M0=253.8kg, Mc= 146.2kg。按该计算重量配比再加入20kg娃酸钠粘合剂进行混合,压制成50X100X200的砖形含碳铬铁块并低温干燥后,装入真空加热炉内,快速升温到900°C时,抽真空至炉内压力800Pa,再升温至1200后使炉内压力降至500Pa ;保持缓慢升温30小时后温度达到1500°C时,炉内压力控制在80?10Pa内停留I小时后结束脱碳反应,含碳铬铁块成为脱碳铬铁块,继续保持温度为1450?1500°C和炉内压力< 10Pa ;
2)用脱碳铬铁块直接进行渗氮制备高氮铬铁中间体:向炉内压力为80?lOOPa、炉温为1450°C?1500°C的真空加热炉内通入渗氮气体进行渗氮,渗氮气体为氮气,氮气通入流量从0.0lmVmin逐渐增大流量至2.0m3/min,控制炉内压力增加至0.4MPa保持20分钟后,置换炉内渗氮气体,将炉内压力降至0.1MPa,随后再升高炉内压力至0.4MPa再保持20分钟,反复两次,
再将炉温从1500°C控制降温至300°C后视为渗氮完成并出炉,渗氮总时间约为2小时,经检测获得块状高氮铬铁中间体总重量为355kg,其中碳为0.08wt%,氮为7.lwt%、铬为63.5wt% ;
3)用高氮铬铁中间体熔炼高氮合金熔体:将上述获得的块状高氮铬铁中间体取320kg加入感应熔化炉内熔化为熔体,保持熔体温度在1600?1650°C范围内,当检验熔体氮含量降到3.5wt%时,视为高氮合金熔体形成,升温并保持其熔体温度在1550?1600°C ;
4)熔炼高氮钢与浇注:先向高氮合金熔体一次性加入金属锰200kg和钥铁30kg,待完全熔化后保持其熔体温度在1550?1600°C,再向熔体加入500kg工业纯铁,把熔体温度控制在1500?1550°C之间,待工业纯铁完全熔化后继续加热lOmin,进行均匀搅拌和加入含镁、钙包芯喂线脱氧、磷、硫及除渣,再升温至1680°C出炉浇注。检测获得高氮钢总重量为1055kg,其中铬为 19.lwt%,锰为 17.2wt%,铁为 59.8wt%,氮为 0.76wt%,碳为 0.08wt%,钥为
1.8wt%,其它 1.2wt%0
[0032]实施例2
制备约100kg高氮钢,采用原料为:①含碳铬铁为中碳铬铁粉(碳3.5wt%,铬64wt%,铁32 wt%,其它元素I wt%),检测其粉体粒度分布比例为:150目?200目占70%,200目?250目占20%,彡250目占5%,彡150目占5% ;②降碳氧化铬铁粉与实施例1相同碳含量(0.lwt%的铁基合金电解金属锰经真空熔炼再吹入渗氮气后得到的氮含量为2wt%的含氮金属锰熔体;⑤钥铁(钥60wt%);⑥其它合金元素。
[0033]步骤:
O制备脱碳铬铁:设定中碳铬铁粉与降碳氧化铬铁粉混合后重量为400kg,按摩尔比1:1.5计算,C/Ο为12/24,计算得出需用中碳铬铁粉重量为184.6kg,降碳氧化铬铁粉为215.4kg,与20kg硅酸钠粘合剂混合、压块、干燥,装入真空加热炉,升温同时抽真空,升温到1200°C时炉内压力至600Pa压力后;再升温至1300°C后缓慢升温至1400°C,炉内压力降至200Pa ;再保持缓慢升温70小时后温度达到1450?1470°C时,炉内压力控制为70?85Pa后视为结束脱碳;
2)用脱碳铬铁块直接进行渗氮制备高氮铬铁中间体:向炉内压力为70?85Pa、炉温为1400?1450°C的真空加热炉内通入渗氮气体进行渗氮,渗氮气体为70%氮气+30%氨气的混合渗氮气,渗氮气通入流量从0.0lmVmin逐渐增大流量至1.0mVmin,炉内压力逐渐增加至0.1MPa,炉温自然降温至1250°C并控制在1200?1250°C内保持5小时,然后再自然降温至650°C并控制在600?650°C内保持8小时,再自然降温控制降温至300°C后视为渗氮完成并出炉,渗氮总时间为20小时,检测获得高氮铬铁中间体总重量为376kg,其碳为0.005wt%,氮为 9.6wt%,铬为 60.2wt% ;
3)用高氮铬铁中间体熔炼高氮合金熔体:将上述获得的块状高氮铬铁中间体取330kg加入感应熔化炉内熔化为熔体后,保持熔体温度在1450?1500°C内等待,当检验熔体氮含量降到6wt%时,视为形成高氮合金熔体,升温并保持其熔体温度在1500?1550°C ;
4)熔炼高氮钢与浇注:先将220kg含氮金属锰熔体(氮为2wt%)兑入高氮合金熔体内,保持熔体温度在1450?1500°C内,再加入钥铁35kg和铌铁(Nb为65wt%)l.5kg,然后加入
铁基合金(碳为0.09wt%) 450kg ;保持熔体温度在1500?1550°C内,待全部熔化后继续加热1min并脱氧除渣,再升温至1650°C出炉浇注。检测获得高氮钢总重量为999kg,其中铬为19.9wt%,锰为20.4wt%,铁为59.7wt%,氮含量为1.05wt%,碳含量为0.04wt%,钥为
2.lwt%,铌为 0.01wt%,其它 0.96wt%0
[0034]实施例3
制备约100kg高氮钢,采用原料除金属锰采用电解金属锰经真空熔炼后浇注的固态金属锰外,其它原料与实施例1相同步骤:
1)制备脱碳铬铁:配料比例和压块装炉与实施例1相同,装入真空加热炉,升温并抽真空,温度到1000°c时炉内压力降至200Pa压力;使炉内压力降至80a?10Pa ;再快速升温至1300°C后缓慢升温48小时后使温度达到1
当前第2页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1