[发明专利]控制Cr-Mn-Ni高氮奥氏体不锈钢中大尺寸夹杂物的冶炼方法

说明书

本发明涉及一种控制Cr‑Mn‑Ni高氮奥氏体不锈钢中大尺寸夹杂物的冶炼方法，采用“感应炉熔炼+氩氧炉熔炼+模铸电极坯+电渣重熔”的工艺路线生产，在感应炉熔炼时精选原材料，加原材料前向炉内加入钢水量1%～4%石灰；氩氧炉熔炼时先吹氧脱碳至碳含量不大于0.02%，随后吹氮气搅拌并向炉内加硅铁还原，还原期控制炉渣碱度1.5～2.5，加合金调成分满足要求出钢；兑钢至钢包内，底吹氮气，同时向钢包内喂入硅钙线；吊包浇注成电极坯，脱模后切冒口，空冷；假电极焊在电极坯冒口端，然后通过气氛保护、渣系优化、供电制度及循环水水温控制电渣。采用本实施例中的冶炼工艺进行电渣，可有效控制Cr‑Mn‑Ni高氮奥氏体不锈钢中大尺寸夹杂物。

技术领域

本发明属于钢铁冶金技术领域，特别涉及一种控制Cr-Mn-Ni高氮奥氏体不锈钢中大尺寸夹杂物的冶炼方法。

背景技术

氮作为一种廉价、环境友好的元素加入不锈钢中，能显著改善其力学和腐蚀等诸多性能。冶金工作者通常把氮含量超过0.40%的奥氏体不锈钢称为高氮钢。Cr-Mn-Ni高氮奥氏体不锈钢因其不但具有高强度、高韧性、高耐磨性，而且具有优良的耐蚀性及无磁性，成为石油钻铤、无磁扶正器的首选材料。与普通钢材料相比，无磁材料的冶炼技术先进、价格昂贵。

随着石油勘探开发向着高深度及复杂地层的发展，超深井、大斜度井以及大位移井等钻井技术的应用，钻具产品在井下低温、腐蚀、高压等环境复杂、环境恶劣的条件下使用，其运输和装卸较为困难，因此要求其材料具备优良的力学性能及较高的质量稳定性，以保证钻具产品使用寿命。

经研究，钢中非金属夹杂物对材料的耐蚀性能、力学性能以及使用寿命有明显的影响，大尺寸非金属夹杂物是造成产品使用过程出现腐蚀开裂的主要因素之一。Cr-Mn-Ni高氮奥氏体不锈钢材料要想获得高质量、高可靠性的综合性能，如何合理控制钢中的大尺寸非金属夹杂物是生产过程的重中之重。

发明内容

本发明的目的旨在解决背景技术中的所述问题而提供一种控制Cr-Mn-Ni高氮奥氏体不锈钢中大尺寸夹杂物的冶炼方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种控制Cr-Mn-Ni高氮奥氏体不锈钢中大尺寸夹杂物的冶炼方法，采用“感应炉熔炼+氩氧炉熔炼+模铸电极坯+电渣重熔”的工艺路线生产，具体的冶炼步骤如下：

步骤1）、感应炉熔炼时原材料精选低磷钢种返回料头400～600kg/t、铬铁200～300kg/t、钼铁5～10kg/t、镍板20～30kg/t，加料前向炉内加入钢水计划量1%～4%的石灰；

步骤2）、氩氧炉熔炼时先氧化冶炼再还原冶炼，氧化期吹氧脱碳至碳含量低于0.02%，还原期加入萤石5～10kg/t、石灰30～50kg/t进行造渣，控制炉渣碱度1.5～2.5，加电解锰200～300kg/t调整锰含量，向炉内加入硅铁30～50kg/t、铝锭7～10kg/t进行吹氧升温及还原，根据取样化学分析结果及工艺目标成分补加合金微调成分，吹氮气及补加氮化合金20～40kg/t调整氮含量，成分满足要求出钢；

步骤3）、兑钢至钢包内，底吹氮气100～300m³/h，钢包中钢液弱搅拌总时间控制7～11min，弱搅拌3～5min时采用专用喂线设备向钢包内喂入硅钙线0.8～1.5kg/t，硅钙线规格∮8～∮16mm，喂线速度控制在40～100m/min；

步骤4）、吊包浇注成电极坯，脱模后沿冒口线切冒口，空冷后转电渣工序；

步骤5）、电极坯表面采用砂轮机打磨见光清理干净浮渣、浮尘及浮锈，焊接假电极，电渣重熔；

步骤6）、电渣锭检验，下转锻造。