[发明专利]一种在负压条件下气相渗氮冶炼COST-FB2钢的方法

摘要

本发明涉及一种在负压条件下气相渗氮冶炼COST‑FB2钢的方法，先在高真空度条件下进行碳深脱氧，待钢液表面稳定气泡不再涌出时，脱氧完成。然后加入促进氮溶解的合金元素并完全熔化后，开始气相渗氮。气相渗氮时用热力学计算软件Factsage计算气相渗氮时的渗氮压力，精确控制钢液温度，由钢液的表面积、钢液体积和氮平衡含量推算确定渗氮时间。在气相渗氮快要结束时，加入合金元素硼和易挥发的锰，再利用充氩加压至高压力、保持氮分压不变的条件下进行加压浇铸，在凝固过程中保持带压状态，完全凝固后破真空，制得N含量在0.015～0.03％，O含量≤0.0035％，成分均匀、组织致密的COST‑FB2钢铸锭。

主权项

1.一种在负压条件下气相渗氮冶炼COST‑FB2钢的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1配料：称量低氧低硫纯铁、金属铬、金属钼、金属钴、电解锰、工业硅、金属钒、石墨碳、金属镍、金属铌和硼铁，使前述各原料重量按照COST‑FB2钢所含铁、铬、钼、钴、锰、硅、钒、镍、铌、硼的目标含量配料，其中石墨碳的成分按照COST‑FB2钢所含碳的目标含量上调1％～5％配料；S2:熔炼及碳脱氧：将低氧低硫纯铁、金属铬、金属钼、金属钴、金属镍和一部分石墨碳随炉加热升温熔清后得到钢液；保持钢液温度为1550～1600℃，向所述钢液中加入另一部分石墨碳进行脱氧，抽真空保持真空度3‑6Pa进行碳脱氧，直至钢液面平静，脱氧完成；S3:合金化及气相渗氮：脱氧完成后先向钢液中加入硅熔化后，再加入促进N溶解的合金元素铌和钒，待钒、铌熔化后开始气相渗氮，气相渗氮的条件为：渗氮压力为1280～6000Pa、钢液温度保持在1550‑1600℃，在低氧低硫条件下，气相渗氮是一级反应，渗氮时间按照下述公式计算：其中：[N]_t为t时刻钢液中的氮含量；t为时间，s；F为钢液的表面积，mm²；V为钢液体积，mm³；[N]_eq为气相渗氮时的平衡氮含量；k_r为一定温度下界面处化学反应速率常数，mm/s；在气相渗氮后期加入硼铁，在气相渗氮快要结束时，加入锰，待硼铁和锰合金化后，准备浇铸；S4:带压浇铸：在正式浇铸开始前充入高纯氩气将气压提高到10kPa以上、保持氮分压在1280‑6000Pa条件下浇铸和带压凝固，钢液完全凝固后，破真空、取出铸锭。