[发明专利]一种加压电渣重熔气相渗氮冶炼高氮奥氏体不锈钢的方法

摘要

本发明属于高氮钢冶炼技术领域，具体为一种加压电渣重熔气相渗氮冶炼高氮奥氏体不锈钢的方法，其特征是根据目标钢种成分，在熔炼炉中冶炼氮含量为(0.75～0.9)×[％N]的自耗电极母材，并锻造成自耗电极；在氮气保护下采用固态起弧方法进行起弧造渣；向熔炼室内充入氮气增压至1～3MPa，同步提升冷却水压力，采用低熔速在40～45V、3000～4200A下冶炼、补缩成型。其优点是通过合理控制电流、电压和氮气压力等参数，利用气相渗氮方法实现了高氮奥氏体不锈钢中氮合金化的高效进行，为开发氮含量较高、成分均匀、性能优异的高氮奥氏体不锈钢提供技术保障。

主权项

一种加压电渣重熔气相渗氮冶炼高氮奥氏体不锈钢的方法，其特征在于该种方法具体包括如下步骤：(1)制备自耗电极：依据目标钢种的元素成分，通过下述公式计算常压下目标钢种的氮溶解度[％N]，使用氮气保护的真空感应炉冶炼氮含量为(0.75～0.90)×[％N]的自耗电极母材，目标钢种的氮溶解度计算公式为：lg[%N]=12lg(pN2/pΘ)-188T-1.17-{(3280T-0.75)(0.13[%N]+0.118[%C]+0.043[%Si]+0.011[%Ni]+3.5×10-5[%Ni]2-0.024[%Mn]+3.2×10-5[%Mn]2-0.01[%Mo]+7.9×10-5[%Mo]2-0.048[%Cr]+3.5×10-4[%Cr]2)}]]>式中：为氮压力，pΘ为标准大气压；将母材加热到1150～1200℃保温2～3小时，控制终锻温度不低于1050℃，将母材锻造成适合加压电渣炉电渣重熔尺寸的自耗电极，然后空冷；清除自耗电极表面的氧化皮，然后将其焊接到假电极上，并与加压电渣炉的电极夹持器相连接；(2)准备渣料并造渣：将与所冶炼高氮奥氏体不锈钢相同材质的引弧环、0.45±0.05kg引弧屑放到位于自耗电极下面的加压电渣炉底水箱上；将适于高氮奥氏体不锈钢气相渗氮用的预熔渣在500～700℃温度下经4～6小时的烘烤后，全部加入到加压电渣炉结晶器内；安装加压电渣炉上部的炉壳，将熔炼室密闭；向加压电渣炉熔炼室中按10～15L/min的流量通入氮气，通气时间为5～10min，将熔炼室内的空气全部排出，同时向加压电渣炉结晶器内通入常压冷却水；闭合交流电源，采用固态起弧方法在电压35～40V、电流2000～2500A的条件下化渣20～25min，完成造渣；(3)加压电渣冶炼：在造渣完成后，逐渐向熔炼室内充入氮气至压力为1～3MPa，并同步提升结晶器的冷却水压力，使结晶器铜壁两侧压力保持一致，并将电压调整至40～45V、电流3000～4200A，进行加压电渣重熔气相渗氮熔炼，熔速控制方程为v＝(0.35～0.45)×D kg/h，D为电渣炉结晶器尺寸，单位为mm；通过步进式加料机按照0.4～0.7kg/吨钢的比例不断加入铝粒或硅钙合金脱氧；加压电渣重熔补缩结束后，抬升电极，冶炼结束；关闭交流电源5min后，打开加压电渣炉放气阀泄压至常压，同步降低加压电渣炉结晶器内冷却水压力，在钢锭温度降至室温后，脱出钢锭。