[发明专利]一种用含碳铬铁制造高氮钢的方法

摘要

本发明提供一种用含碳铬铁原料制备高氮铬铁中间体并用高氮铬铁中间体直接制造高氮钢方法，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，较容易控制熔炼不同氮含量及不同成分要求的高氮钢并可达到精炼效果，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，可得到氮含量较高且稳定的高氮钢熔体，进而得到的高氮钢坯氮含量高、内部气泡少，并可降低制造成本。

主权项

一种用含碳铬铁制造高氮钢的方法，其特征在于：先用含碳铬铁和用含碳铬铁焙烧获得的降碳氧化铬铁及渗氮气体制备高氮铬铁中间体，再用高氮铬铁中间体制取高氮钢，其具体步骤如下：1）用含碳铬铁粉进行真空脱碳制备脱碳铬铁：将150目～250目含碳铬铁粉与150～250目降碳氧化铬铁粉按碳与氧摩尔比1:1～1:1.5进行配比计算，再添加粘结剂并进行均匀混合，然后将混合的粉体压成块状或球状体并低温干燥制成含碳铬铁料块；把含碳铬铁料块装入真空加热炉，开始升温到900～1200℃时，使炉内压力≤800Pa，再继续升温至1200～1500℃范围内，使炉内压力≤500Pa，保持含碳铬铁料块不发生熔化；经5～80小时，控制炉内压力降至≤100Pa，再停留0～5小时后，即完成脱碳工序，得到脱碳铬铁块；继续保持温度为1200～1500℃和炉内压力≤100Pa； 2）用脱碳铬铁块直接制备高氮铬铁中间体：经脱碳工序得到的脱碳铬铁块，在保持炉温1200～1500℃和炉内压力≤100Pa下，直接向炉内通入渗氮气体对脱碳铬铁块进行渗氮，渗氮气体通入流量按每吨脱碳铬铁块0.01～2.0m3/min，渗氮过程的炉温从1200～1500℃控制降温至300～1200℃，渗氮过程的炉内压力由≤100Pa逐渐增加并保持渗氮炉内压力在0.1～0.5MPa范围内，渗氮时间为2～20小时，当不再补充渗氮气体情况下炉内压力稳定不变时，即完成渗氮工序，出炉得到高氮铬铁中间体；检测获得的高氮铬铁中间体氮含量为7～13wt%、碳含量0.005～0.1wt%、铬含量为60～75wt%； 3）用高氮铬铁中间体熔炼高氮合金熔体：将块状高氮铬铁中间体及氮化金属锰加入感应熔化炉内熔化为熔体，其中氮化金属锰加入的含量为0～50wt%，保持熔体温度在1450～1650℃范围内使熔体中的氮部分逸出，当检验熔体氮含量降到2～6wt%时，得到高氮合金熔体，保持其熔体在1450～1600℃的能够维持熔体状态的较低温度范围；4）熔炼高氮钢与浇注：将金属锰和金属铁及其它合金元素加入到高氮合金熔体中，其金属锰占高氮钢熔体总含量的5～30wt%，金属铁占高氮钢熔体总含量的30～60wt%，高氮合金熔体量占高氮钢熔体总含量的20～50wt%，其它合金元素包括钼、铌、镍、铜、钛、钒、稀土共占高氮钢熔体总含量不大于10wt%，加入各金属及合金过程中保持熔体温度为1400～1600℃；待熔体中固态物完全熔化后继续加热0～30min并保持熔体温度为1400～1600℃，进行脱氧、硫、磷及除渣，再升温至1500～1680℃出炉浇注。