[发明专利]塑料模具用马氏体不锈钢氮合金化方法

说明书

本发明公开了一种塑料模具用马氏体不锈钢氮合金化方法，属于不锈钢合金化冶炼技术领域。本发明为解决塑料模具氮成分均匀以及有害气体控制的问题，提供一种塑料模具用马氏体不锈钢氮合金化方法，包括：电炉冶炼；LF炉精炼；VD炉氮合金化；浇注。本发明控制铬、碳合金化含量，在常压下采用氮化铬铁进行氮合金化，实现了各成分精度的准确控制，并且能有效控制氢含量，解决了氮成分稳定性不足和有害气体的问题，降低了氮合金化成本。

技术领域

本发明属于不锈钢合金化冶炼技术领域，具体涉及一种塑料模具用马氏体不锈钢氮合金化方法。

背景技术

在钢铁材料中，氮通常作为有害元素予以控制，随着奥氏体不锈钢的发展，以氮、锰替镍合金化技术的应用，将氮的质量百分数提高到了4000ppm以上。氮合金化通常在LF炉/AOD炉中通过低吹高纯氮气或者加入氮化铬铁的方式实现合金化，前者成本低，氮收得率和成分控制精度较低，而后者可较为精确控制合金成分，但成本相对较高。因此，如何低成本、高效率以及高精度实现氮合金化，是各大企业追求的目标。

塑料模具用马氏体不锈钢中以铬不锈为代表，具备较好的耐蚀性以及优良的综合力学性能。近些年，国外著名特殊钢公司(例如：奥地利百禄、瑞典一胜百、德国格里兹、日本大同等)已经开发出了氮质量百分数在0.2％以上的高氮铬不锈马氏体钢，相对于不含氮，耐蚀性能得到了较大的提高，但是为了满足钢中氮含量的要求，均采用了高压冶金设备。对于国内特钢厂而言，高压冶金设备的引入成本和材型的范围，限制了氮的使用，因此将重点关注在常压下冶炼铬不锈系列马氏体不锈钢氮合金化的生产。

CN201910804468.9公开了一种高性能塑料模具钢及其制造方法，其在矿热炉中冶炼铬铁合金铁水，并将铁水温度保持在AOD精炼炉入炉所需铬铁合金铁水的温度范围内，兑入AOD炉进行脱碳、脱硫、吹氮合金化及加入硅钙钡合金和钒钛等的合金化操作；出钢后转入LF炉精炼，进行合金化及控温操作，在温度1550～1600℃下出炉，将钢液浇注入钢锭模中，得到精炼模具钢钢锭。该方法虽然具有较低氮合金化成本，但氮元素的成分精度难以控制，同时少了真空脱气的冶金环节，可能造成钢液中有害气体含量超标。

CN201910803296.3公开了一种不锈钢材料及其制备方法和应用，其涉及奥氏体不锈钢氮合金化，在熔炼炉的精熔体中充入由氨气与氩气按3：1的体积比混合而成的混合气体，至熔炼炉内的气压达到280MPa，保压2.5min，得到含氮的合金熔体；但其采用气体合金化，仍然存在氮成分稳定性不足和有害气体的问题。

发明内容

本发明为解决塑料模具氮成分均匀以及有害气体控制的问题，提供一种塑料模具用马氏体不锈钢氮合金化方法，其包括以下步骤：

A、电炉冶炼：电炉将废钢融化并脱P后，倒入LF炉中进行精炼；

B、LF炉精炼：前期吹入氩气搅拌，并在完成金属元素合金化后，将铬元素质量百分数控制在目标铬含量以下0.1～0.2％、碳质量百分数控制在目标碳含量以下0.01～0.02％，然后改吹高纯氮气；吹入高纯氮气的同时，将钢水温度加热到1580～1590℃；

C、VD炉氮合金化：将LF炉钢包调入VD炉中，抽真空后，吹入高纯氮气，使炉内气压升高，系统破空后加入高纯氮化铬铁细粉末，期间保持高纯氮气的吹入；

D、浇注：氮合金化完成后，停止氮气吹入，待钢液温度降至1545～1550℃时，掉包浇注成锭。

其中，上述塑料模具用马氏体不锈钢氮合金化方法，步骤B中，所述目标铬含量为12.5～14.5％；所述目标碳含量为0.3～0.45％。

其中，上述塑料模具用马氏体不锈钢氮合金化方法，步骤B中，吹高纯氮气的时间为15～20min。

其中，上述塑料模具用马氏体不锈钢氮合金化方法，步骤C中，抽真空的时间为12～15min。