[发明专利]一种低镍铬不锈钢及其制造方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及不锈钢材料领域，具体涉及一种低镍铬不锈钢及其制造方法和由这种低镍铬不锈钢制成的船桨。

背景技术

不锈钢是20世纪初材料领域最伟大的发明之一。不锈钢按种类可以划分为奥氏体、铁素体、双相型及沉淀硬化型，奥式体在我国的不锈钢市场上的用量约占9成，在不锈钢螺旋桨市场上奥氏体也占据了绝对比重。奥式体不锈钢以8％以上的镍构成，镍本身又是很昂贵的金属，其售价每吨约为20万。近年来受我国对不锈钢巨大需求的刺激，加上迅速发展的电镀、化工、电池及船舶等行业对原镍和再生镍需求的迅速增长，使得镍价一路走高。由于世界范围内的镍资源日趋紧张，加上镍价上涨等因素的影响，使不锈钢企业纷纷寻找成本更低的新钢种。同时，人们生活水平的提高也对使用材料的绿色环保性提出了更高的要求。近年来发现奥氏体不锈钢中的镍会引起人体过敏，所以要求限制使用含镍不锈钢制造与人体直接接触的零部件。铬是不锈钢的重要组成物质，中国铬矿资源比较贫乏，按可满足需求的程度看，属短缺资源。同时，铬是一种毒性很大的重金属，容易进入人体细胞，对肝、肾等内脏器官和DNA造成损伤，在人体内蓄积具有致癌性并可能诱发基因突变，世界各国都提倡开发铬含量低的不锈钢产品。因此，低镍铬低成本不锈钢必将成为未来产业发展的主要趋势。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种低镍铬不锈钢，其通过添加N、Mn、Mo等化学成分，提高了不锈钢的抗拉强度和耐腐蚀性能，同时达到减少镍和铬的使用量，降低成本的目的。

本发明还有一个目的是提供一种低镍铬不锈钢的制造方法，采用AOD工艺，通过气体-熔体界面反应，将N₂分子分解成熔体可以吸收的原子形态的N，实现由气-液界面向液相的传质，同时添加适量的Mn和微量Mo，在不锈钢表面形成渗碳膜，提高不锈钢的机械强度。

本发明还有一个目的是提供一种低镍铬不锈钢船桨，采用高机械性能的低镍铬不锈钢为原料，可实现桨叶薄轻量化，机械强度高不易折断，推进效率高、节能效果好。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种低镍铬不锈钢，以质量百分比计，含有下述成分：

C≤0.015％，N：0.035％-0.1％，Si：0.2％-0.3％，Mn：1％-2％，S≤0.06％，Mo：0.5％-2％，Ni：2％-6％，Cr：6％-15％，余量为铁和不可避免的杂质。

本发明的目的还可以进一步由所述的低镍铬不锈钢的制造方法来实现，该方法包括以下步骤：

步骤一、将炉料或废钢用稀硝酸清洗后投入到炼钢炉，加入脱硫剂后熔炼形成钢水，排出脱氧剂和钢渣，出钢后钢水温度为1660-1780℃，C含量为1.2-2％；

步骤二、将步骤一得到的钢水送入氩氧精炼炉进行氧化期冶炼，第一阶段氩气和氧气的流量比为1∶2.5-4，至钢水中的碳含量不大于0.15％，第二阶段氩气和氧气的流量比为2∶0.5-1.5，至钢水中的碳含量不大于0.02％；

步骤三、将步骤二得到的钢水进行还原期冶炼，将氮气经过步骤一的出钢后的钢水的界面进行气体熔体界面反应，分解成原子形态的N，还原期由炉顶吹入氮气，吹入量为200-300m³/h，还原15-20min，然后加入质量比为7-8∶1的低碳石灰和萤石进行造渣，加入含Mn和Mo的合金冶炼，加入精炼剂，炉顶吹入氮气，吹入量为100-150m³/h，至钢水中的碳含量不大于0.015％；

步骤四、将步骤三得到的钢水连铸制成钢坯，置于1000-1200℃的氢气和氩气的还原气氛中保持20-30min，然后置于400-500℃的正丁烷和环丙烷气氛中保持15-20min，使得表面形成厚度为8-15μm的渗碳层。

优选的是，所述的低镍铬不锈钢的制造方法，正丁烷和环丙烷的流量比为1∶1.5-2。

优选的是，所述的低镍铬不锈钢的制造方法，所述的低碳石灰为碳含量低于0.15％的石灰。

优选的是，所述的低镍铬不锈钢的制造方法，所述精炼剂的添加量为每1t钢水添加0.15-0.3kg，所述精炼剂为重量份数比为10-15∶8-10∶2∶1-2的CaC₂、SiC、CaO和MgO。

优选的是，所述的低镍铬不锈钢的制造方法，所述的氢气和氩气的还原气氛中，氢气和氩气的流量比为1∶18-25。

本发明的目的还可以进一步由提供一种低镍铬不锈钢船桨来实现，由所述的低镍铬不锈钢制造而成。