[发明专利]一种超低碳超高强度不锈钢及其电渣工艺

说明书

本发明涉及一种超低碳超高强度不锈钢及其电渣工艺，按照质量百分比超低碳超高强度不锈钢化学成分范围为:C≤0.03%、Si≤0.06%、Mn:17.0%‑20.0%、Cr:18.0‑22.0%、Ni:2.0%‑4.0%、Mo:1.5‑2.5%、N:0.50‑0.70%、P≤0.020%、余量为铁，电渣工艺需控制渣系熔点在1200℃‑1300℃，渣系具体重量百分比为CaF₂:55~65%，Al₂O₃:15~25%，CaO:15~20%，SiO₂:2%~5%；钢中残Al高会产生AlN，容易引起锻造过程开裂，渣料中还需添加2%~5%的SiO₂，降低电渣锭中残Al含量；为防止电渣过程增碳，需采用同钢种钢块作为引燃剂，且采用电极坯直接冷起弧，电渣过程不采用气体保护；在冒口补缩阶段，需缓慢降低功率，在补缩至一半时间后，需4000A‑2500A电流保持20‑30分钟时间，使冒口中心充分凝固。

技术领域

本发明属于电渣冶金技术领域，特别涉及一种超低碳超高强度不锈钢及其电渣工艺。

背景技术

超低碳超高强度不锈钢，具体来说就是一种高强无磁不锈钢，主要是用于石油钻铤开采。无磁钻铤是钻水平井、定向井不可缺少的井下工具，由于工作环境恶劣，无磁钻铤除要求钢材具有无磁性之外，还必须要具有较高的强度和韧性，以及耐应力腐蚀性能。

目前无磁产品因为其钢种特殊性，低碳低熔点，且含N量较高，生产出来的电渣锭表面质量较差，电渣过程容易增C，内部残余Al元素高，容易引起锻造过程开裂，造成较大质量损失。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足提供一种超低碳超高强度不锈钢及其电渣工艺，具体的说，是一种高强度无磁产品的电渣工艺。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种超低碳超高强度不锈钢，按照质量百分比所述超低碳超高强度不锈钢化学成分范围为：C≤0.03%、Si≤0.06%、Mn:17.0%-20.0%、Cr:18.0-22.0%、Ni:2.0%-4.0%、Mo:1.5-2.5%、N:0.50-0.70%、P≤0.020%、余量为铁。

一种超低碳超高强度不锈钢电渣工艺，具体工艺按照如下步骤进行：

步骤1）、按照超低碳超高强度不锈钢化学成分冶炼超低碳超高强度不锈钢，冶炼工艺路线采用IF+AOD，冶炼电极坯戴帽口后将帽口切除干净；

步骤2）、确定电渣锭锭型，选用结晶器，所述不锈钢熔点为1400℃，为控制电渣锭表面质量，需控制电渣重熔渣系熔点在1200℃-1300℃，按照质量比电渣渣系配比为：CaF₂:55~65%，Al₂O₃:15~25%，CaO:15~20%，SiO₂:2%~5%，渣料在700℃烘烤5小时以上；

步骤3）、起弧剂选用无磁钢块，电极坯直接冷起弧，加渣前先加入萤石10~20kg，待引燃后铝氧、萤石及石灰渣料依次加入，渣料化清后进入正常重熔阶段，正常重熔阶段电流设定16000A，电压给定60V，控制实际电流波动上下范围在2000A，全过程不采用气体保护，炉口采用石棉布盖严；

步骤4）、在冒口补缩阶段，需缓慢降低功率，在补缩至一半时间后，需4000A-2500A电流保持20-30分钟时间，使冒口中心充分凝固。

本发明的技术方案产生的积极效果如下：

所述的电渣重熔渣系熔点为1250℃，低于所述不锈钢熔点150℃，有利于电渣锭表面成型、光滑。所采用的引燃剂为无磁同钢块，且采用电极坯直接冷起弧，与石墨电极热起弧相比，有效避免电渣锭底部增碳问题。

所述的渣系中加入了2%~5%的SiO₂，可以有效控制钢中残Al≤0.010%，避免形成AlN夹杂物引起锻造过程开裂问题。

电渣过程控Al化学反应式如下：