[发明专利]一种加压电渣重熔高氮奥氏体不锈钢所需凝固压力获取方法及制备方法

说明书

本发明提供一种加压电渣重熔高氮奥氏体不锈钢所需凝固压力获取方法及制备方法，属于高氮不锈钢冶炼技术领域。本发明的获取方法基于加压电渣重熔过程中的冷却速度、成分偏析、过热度和电极埋入深度，准确得到了加压电渣重熔高氮奥氏体不锈钢的凝固压力获取方法，采用本发明方法得到的凝固压力能够抑制氮气孔形成，提高高氮奥氏体不锈钢的性能。

技术领域

本发明涉及高氮不锈钢冶炼技术领域，尤其涉及一种加压电渣重熔高氮奥氏体不锈钢所需凝固压力获取方法及制备方法。

背景技术

因氮在钢液中溶解度较低，奥氏体中分配系数较小等，易导致凝固过程中氮逸出和氮气泡形成等；如何防止氮逸出和氮气泡形成，已然成为高氮奥氏体不锈钢亟需解决的关键制备技术难题之一。

目前，氮气加压熔炼能够有效解决此技术难题，被认为是最有前途的高氮奥氏体不锈钢制备方法之一。作为氮气加压熔炼的重要组成部分，加压电渣重熔制备高氮奥氏体不锈钢被广泛应用。但是，加压电渣重熔制备高氮奥氏体不锈钢凝固压力等工艺参数如何准确确定以及合理匹配技术，成为氮气加压熔炼的一大技术问题。

凝固压力作为与氮逸出和氮气泡形成密切相关的加压电渣重熔重要工艺参数之一，其准确性至关重要，直接关系着高氮奥氏体不锈钢组织和性能的优劣，过高和过低均会造成材料直接报废、设备寿命缩短甚至安全事故等严重问题。

近期，国内天马轴承集团和抚顺特钢已陆续建立了工业级加压电渣炉，但工业化生产仍处于起步阶段，制备技术尚未成熟，凝固压力等关键工艺参数多依靠重复试验和经验进行确定，且得到的凝固压力不准确，随机性大，可靠性差，致使高氮奥氏体不锈钢性能差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种加压电渣重熔高氮奥氏体不锈钢所需凝固压力获取方法及制备方法，采用本发明获取方法得到的凝固压力能够抑制氮气孔形成，提高高氮奥氏体不锈钢的性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种加压电渣重熔高氮奥氏体不锈钢所需凝固压力的获取方法，包括以下步骤：

获取加压电渣重熔用渣系的渣深系数f_s，通过公式(1)，得到渣池深度H_s：

H_s＝1.03f_sD_i±0.02   (1)；

公式(1)中，D_i为电渣锭的直径，单位为m；

根据公式(2)，得到熔池深度H_m：

H_m＝0.004AL_m-0.001B   (2)；

公式(2)中，L_m为加压电渣重熔用加压电渣炉结晶器周长，m；A和B为加压电渣重熔用渣系的特征常数；

获取氮扩散系数D_s、氮溶质分配系数k、固相线温度T_S、液相线温度T_L、钢液密度ρ_m、渣系密度ρ_S和氮的最大宏观偏析比Sr_max；通过公式(3)，得到氮宏观偏析参数M_N：

公式(3)中[％N]为高氮奥氏体不锈钢中氮元素的质量百分含量，v_c为冷却速率，1～5K/s；

根据公式(4)和(5)，得到氮元素活度：