[发明专利]用于制备高硅锰含氮不锈钢的电渣重熔的渣料

说明书

本发明涉及一种用于制备高硅锰含氮不锈钢的电渣重熔的渣料，其特征在于，该渣料的各组成按重量份为：CaF₂：50～70份、CaO：8～20份、Al₂O₃：5～20份、MgO：5～15份、SiO₂：1～10份、MnO₂：1～8份。采用该渣料制备的高硅锰含氮型不锈钢合金中硅、锰元素稳定可控、基体组织稳定、有害杂质元素和非金属夹杂物减少，组织优化，大大改善合金的热加工性能、提高成材率，并获得优异的力学性能和耐腐蚀性能。

技术领域

本发明属于金属材料领域，特别涉及一种用于制备高硅锰含氮不锈钢的电渣重熔的渣料。

背景技术

在奥氏体不锈钢中加入一定量的氮元素能起到适当降低钢中镍含量、稳定奥氏体基体，能明显提高钢的机械强度与耐腐蚀性能的作用，而锰同样是奥氏体形成元素，且有利于提高钢中氮的溶解度，可有效较低合金材料的成本，因此现代奥氏体不锈钢根据性能设计特点大多含有一定量的氮、锰。不锈钢中的硅是铁素体形成元素，能显著提高钢的强度、弹性极限、耐热性和高温强度，有利于提高耐腐蚀性、抗氧化、抗磨损等作用。高硅锰含氮的铬镍型奥氏体不锈钢，具有良好的横纵向强韧性匹配以及耐磨、耐腐蚀、抗空蚀和高温性能，在石油天然气开采、化工、水电、核电等重要工业领域得到了广泛应用，但由于硅含量较高，在凝固过程容易析出脆性的金属间相，比如σ，使得材料的热塑性变差，从而降低了成材率，提高了材料成本。这在大锭型(比如直径≥600mm)的工业生产过程尤为明显，非常不利于该材料推广应用。虽然通过电渣重熔可以提纯金属并使钢锭获得成分稳定可控、洁净组织均匀致密，但对于高硅和/或锰含氮型不锈钢来说，由于硅和/或锰含量较高，同时含有一定的氮，硅、锰、氮在电渣过程中都较容易烧损，导致含量较难控制。此外，若渣系选择不当，渣金反应朝负方向发生，不仅不利于纯度提高、非金属夹杂物减少，而且易于导致材料的热加工性能变差，锻造容易开裂，影响成材率，提高了生产成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于制备高硅锰含氮不锈钢的电渣重熔的渣料，采用该渣料制备的高硅锰含氮型不锈钢合金中硅、锰元素稳定可控、基体组织稳定、有害杂质元素和非金属夹杂物减少，组织优化，大大改善合金的热加工性能、提高成材率，并获得优异的力学性能和耐腐蚀性能。

本发明的技术方案是：

用于制备高硅锰含氮不锈钢的电渣重熔的渣料，其各组成按重量份为：CaF₂：50～70份、CaO：8～20份、Al₂O₃：5～20份、MgO：5～15份、SiO₂：1～10份、MnO₂：1～8份。

进一步的技术方案是所述的渣料各组成按重量份为：CaF₂：50～60份、CaO：10～18份、Al₂O₃：11～15份、MgO：6～9份、SiO₂：4份、MnO₂：2～8份。

采用本发明所述渣料制备高硅锰含氮不锈钢的方法是，

1)真空感应炉或电弧炉熔炼获得高硅锰含氮型不锈钢，浇铸成圆柱形电极棒，电极棒的直径为Φ170～Φ400mm(对应可以熔炼直径为Φ380～Φ600mm的圆柱形电渣锭)。电极棒表面经车光或砂磨露出金属光泽后，进行电渣重熔。

2)按上述配比配制渣料，渣料重量45～130kg，渣料经800℃烘烤8～16h。将渣料加热至熔融状态后倒入结晶器或在结晶器中直接化渣起弧，步骤1)得到的重熔电极棒缓慢插入到熔融状态下的渣料中，通电起弧后调整电压45～60V、电流6000～14000A至稳定后开始化料。