[发明专利]一种过饱和高氮不锈钢电极棒冶炼工艺

说明书

本发明公开了一种过饱和高氮不锈钢电极棒冶炼工艺，属于高氮钢铁冶金应用技术领域。其在初炼中用焦炭粉制造泡沫渣，采用留钢留渣的方式出钢；对流入钢包精炼炉的钢液进行造渣脱氧、脱硫、脱除杂物处理后得到炉渣，同时向钢包精炼炉中加入多种中间合金，在此过程中根据钢液脱氧和炉渣脱氧是否良好，来决定是否加入少量的Al块；将精炼后的钢液放入VD真空炉中进行真空处理，在真空度≤67Pa的状态下，吹入氩气；真空度＞98Pa时将氩气更换成氮气对钢液进行软吹搅拌；将得到的过饱和高氮钢液的温度控制在1525～1535℃时，浇注在电极棒磨具中，然后冷却红送；锻造加工成过饱和高氮不锈钢电极棒。

技术领域

本发明属于高氮钢铁冶金应用技术领域，尤其涉及一种过饱和高氮不锈钢电极棒冶炼工艺。

背景技术

随着对含氮不锈钢的研究越来越深入，人类对于氮对不锈钢产生积极的影响有了越来越清晰的认识，高氮钢在力学及腐蚀性能方面远优于无氮钢。目前,高氮钢的研究主要集中于奥氏体钢或铁素体和马氏体钢；另外，氮对珠光体钢和双相钢等钢种均有益。氮作为钢中一种重要的合金元素有广泛的发展前景,高氮钢的研究及其应用日益受到重视。面对全球二氧化碳减排的环境规制的实行、油价的上升,汽车工业要求发动机高效化、车体轻量化以进一步提高汽车的燃烧效率,对高强度、耐热性能好的钢有强烈需求,高氮钢在汽车行业的应用具有很好的前景。为了充分发挥氮合金化能使钢的强度提高、耐腐蚀性增强的优点,各种新的高氮钢的冶炼工艺也不断被研究和开发。

现有30Cr15MoN电极棒的冶炼工艺，30Cr15MoN高氮钢是一种加压氮化、高耐腐蚀性（是1.4125奥氏体不锈钢的3倍）的马氏体冷处理钢，其拥有杰出的韧性（在洛氏硬度56-57时冲击韧性可达150j/cm2,是1.4125奥氏体不锈钢的3倍），硬度可达60洛氏硬度。通过PESR（加压电渣重熔）与一种精密锻造技术或轧制技术的结合，在精细和均匀的组织构成情况下，能达到一个高的组织纯度。此外， 30Cr15MoN拥有一个直到500摄氏度的高耐退火性。由于这一杰出的性状的结合，材料本身被用于航天和航空领域的主轴轴承和球轴承以及普通机器制造领域。这一材料的性能已被国内外用户反复验证。

其主要化学成分如下：

表1

但是，由于高氮钢是材料中的实际氮含量超过了在常压下（0.1MPa）制备材料，所能达到的极限值的钢。在常压下进行该材料的冶炼制备，是不能满足高氮钢的氮含量的要求。只是尽可能的为PESR加压电渣炉创造良好原始氮含量。但考虑到由于后续加压电渣炉的增氮方式的要求，加压电渣炉增氮设备的限制，且由于如后序加压电渣炉通过MnN和CrN进行增氮的话，由于MnN和CrN合金本身的氮含量低，且熔点高，存在增氮量有限，增氮不均匀、造成（异）金属夹杂等缺陷，影响钢的纯净度。后续加压电渣炉只能采取Si3N4合金的方式进行增氮操作，但使用Si3N4合金进行增氮的话，不可避免的会造成Si含量的增加，从而对金属自耗电极中Si提出了更严格的要求。经计算，因后续涨硅，金属自耗电极Si要求≤0.20%。但由于硅含量低，势必会造成钢液的脱氧不良。进而影响其金属自耗电极的氧含量达不到要求。

但同时，为了进一步提高自耗电极的氮含量，满足后续电渣重熔对氮含量的要求。要采取合理的措施进行增氮。在控制硅、氧的情况下，进行增氮。不然，势必会造成，氮虽增涨上去了，但硅、氧不合格。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种过饱和高氮不锈钢电极棒冶炼工艺，通过合理匹配冶炼工艺参数，可将钢中氮含量升高至0.4～0.6％，且溶氮稳定、均匀；并同时满足Si≤0.20%，0≤0.0015%。

本发明解决上述问题本发明采用了以下技术方案：

一种过饱和高氮不锈钢电极棒冶炼工艺，包括以下步骤：