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1、(10)申请公布号 CN 102925712 A (43)申请公布日 2013.02.13 CN 102925712 A *CN102925712A* (21)申请号 201210478978.X (22)申请日 2012.11.23 C22B 9/18(2006.01) (71)申请人 重庆材料研究院 地址 400707 重庆市北碚区蔡家岗镇嘉德大 道 8 号 (72)发明人 刘海定 王东哲 魏捍东 万红 李济林 陈登华 罗维凡 王方军 (74)专利代理机构 重庆志合专利事务所 50210 代理人 胡荣珲 (54) 发明名称 难加工高合金不锈钢的电渣重熔方法及用于 该方法的电渣重熔渣系 (5。
2、7) 摘要 本发明涉及一种难加工高合金不锈钢的电渣 重熔方法及用于该方法的电渣重熔渣系， 该渣系 各组分按重量份为 ： CaF246 72 份 ； CaO15 28 份 ； Al2O32410份 ； MgO82份 ； 其中， 杂质含量 1.0%。所述电渣重熔渣系及其电渣重熔方法， 使 钢中的有害元素含量减少， 纯度提高， 组织优化， 特别是显著改善其加工性能， 大大提高了材料的 成材率。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 5 页 1/1 页 2 1. 一种难加工高合金不锈钢的电渣重。
3、熔渣系， 其特征在于， 该电渣渣系的各组分按重 量份为 ： CaF2 46 72 份 ； CaO 15 28 份 ； Al2O3 24 10 份 ； MgO 8 2 份 ； 其中， 杂质含量 1.0%。 2. 根据权利要求 1 所述的难加工高合金不锈钢的电渣重熔渣系， 其特征在于， 所述 杂质为 SiO2、 TiO2、 FeO、 C、 P、 S 以及不可避免的杂质， 其中， SiO2 0.3%、 TiO2 0.3%、 FeO 0.3%、 C 0.02%、 P 0.005%、 S 0.03%。 3. 一种难加工高合金不锈钢的电渣重熔方法， 其特征在于， 有以下步骤 ： 1） 自熔电极棒的制备 高。
4、合金不锈钢自熔电极棒的配料成分按重量份为 ： Cr ： 20 25 份、 Ni ： 15 25 份、 Mo ： 5 8 份、 Cu ： 0.1 1 份、 N ： 0.2 0.3 份、 Fe ： 40 60 份， 自熔电极棒经真空感应熔炼， 浇 铸成棒材， 将棒材表面砂磨精整后， 得到电渣重熔的自熔电极棒 ； 2） 电渣重熔 按照权利要求 1 所述的电渣重熔渣料系配比配置渣料， 配好的渣料加热至熔融状态， 倒入结晶器中， 结晶器和底板均用水冷却， 将步骤 1） 制备的自熔电极棒缓慢下降并插入到 熔融的渣料中， 通电起弧后， 调整重熔电压至 38 60V， 电流 3000 12000A ； 自熔电。
5、极棒缓慢熔化， 熔化后的自熔电极棒液滴穿过熔融的渣料层， 得到电渣锭， 电渣 锭在110012005的温度下加热保温24小时， 锻造成棒材或管材或板材， 在1120 12005温度下， 固溶处理 60 120 分钟， 得到难加工的高合金不锈钢。 4. 根据权利要求 3 所述的难加工高合金不锈钢的电渣重熔方法， 其特征在于 ： 步骤 2） 中电渣锭的直径为 160mm 500mm。 权 利 要 求 书 CN 102925712 A 2 1/5 页 3 难加工高合金不锈钢的电渣重熔方法及用于该方法的电渣 重熔渣系 技术领域 0001 本发明涉及一种冶金熔炼领域， 特别涉及一种难加工高合金不锈钢的电。
6、渣重熔方 法及用于该方法的电渣重熔渣系。 背景技术 0002 高合金不锈钢与现有普通不锈钢相比， Cr、 Ni、 Mo、 Cu、 N 等元素含量更高， 由于其 具有良好的力学和物理性能和优异的耐腐蚀性能， 并且能够进行冷、 热变形及焊接加工以 生产出不同形态的材料， 其常用于对腐蚀要求比较苛刻并且普通不锈钢难以承受的场合， 比如高浓度氯离子介质或海水甚至深海环境、 高硫燃煤工厂的烟气脱硫环境， 在一些海洋 和化工环境中可作为镍基合金的一种经济型替代品。 高合金不锈钢主要用来制作板式换热 器、 烟气脱硫装置、 海水处理装置、 造纸工业设备、 波纹管膨胀节补偿器、 反应容器以及油气 工业中的海底控。
7、制管线、 阀门、 油井管线等。随着合金元素含量的提高， 尤其 Cr、 Mo、 Cu、 N 等 元素的加入或提高， 高合金不锈钢的热加工性能明显变差， 使其在不合适的热变形条件下， 容易在晶界上析出低熔点化合物或者脆性相， 并成为微裂纹发源地， 在后续热加工过程中， 裂纹愈发扩展， 从而导致锻件报废。因此杂质含量对高合金不锈钢的热塑性有着较大的影 响。 0003 电渣重熔是一种重要的提纯材料改善组织的冶金工艺技术， 对材料的性能有着非 常大的影响。 然而如何通过合适的电渣重熔工艺有效的降低有害元素， 提高纯净度， 细化夹 杂使杂质均匀化分布， 细化组织使组织均匀化等， 是目前亟待解决的问题。 发。
8、明内容 0004 本发明的目的是提供一种难加工高合金不锈钢的电渣重熔方法及用于该方法的 电渣重熔渣系， 该方法可以使钢中的有害元素含量减少， 纯度提高， 组织优化， 显著改善其 加工性能， 大大提高成品率。 0005 本发明的技术方案是 ： 难加工高合金不锈钢的电渣重熔渣系， 该电渣渣系的各组分按重量份为 ： CaF2 46 72 份 ； CaO 15 28 份 ； Al2O3 24 10 份 ； MgO 8 2 份 ； 其中， 杂质含量 1.0%。 0006 所述杂质为 SiO2、 TiO2、 FeO、 C、 P、 S， 以及不可避免的杂质， 其中， SiO2 0.3%、 TiO2 0.3%。
9、、 FeO 0.3%、 C 0.02%、 P 0.005%、 S 0.03%。 0007 难加工高合金不锈钢的电渣重熔方法， 有以下步骤 ： 1） 自熔电极棒的制备 说 明 书 CN 102925712 A 3 2/5 页 4 高合金不锈钢自熔电极棒的配料成分按重量份为 ： Cr ： 20 25 份、 Ni ： 15 25 份、 Mo ： 5 8 份、 Cu ： 0.1 1 份、 N ： 0.2 0.3 份、 Fe ： 40 60 份， 自熔电极棒经真空感应熔炼， 浇 铸成棒材， 将棒材表面砂磨精整后， 得到电渣重熔的自熔电极棒 ； 2） 电渣重熔 按照上述的电渣重熔渣料系配比配置渣料， 配好。
10、的渣料加热至熔融状态， 倒入结晶器 中， 结晶器和底板均用水冷却， 将步骤 1） 制备的自熔电极棒缓慢下降并插入到熔融的渣料 中， 通电起弧后， 调整重熔电压至 38 60V， 电流 3000 12000A ； 自熔电极棒缓慢熔化， 熔化后的自熔电极棒液滴穿过熔融的渣料层， 得到电渣锭， 电渣 锭在110012005的温度下加热保温24小时， 锻造成棒材或管材或板材， 在1120 12005温度下， 固溶处理 60 120 分钟， 得到难加工的高合金不锈钢。 0008 步骤 2） 中电渣锭的直径为 160mm 500mm。 0009 微合金化技术、 纯净化冶金技术、 控温控锻技术等技术被综合运。
11、用， 对于改善或提 高高合金不锈钢的热塑性起到了较大积极作用。本发明针对难加工高合金不锈钢， 在微合 金化的基础上， 确定精细的电渣渣系选择和配方及电渣重熔工艺， 最大限度的起到去杂提 纯的效果， 显著改善其热加工性能， 大大提高了材料的成材率。 0010 在特制的电渣渣系和自熔电极棒， 采用本发明所述的电渣重熔方法， 使自熔电极 棒受电阻热作用缓慢熔化， 熔化后的自熔电极棒液滴穿过熔融的渣料层并与渣料发生复杂 的高温物理化学反应， 杂质元素减少， 在结晶器和底板下面冷却水的冷却作用下， 提纯的钢 液迅速凝固， 在结晶器的底部重新结晶， 得到成分均匀纯净， 组织均匀致密、 表面光洁的电 渣锭。。
12、 0011 本发明的有益效果是， 所述电渣重熔渣系及其电渣重熔方法， 使钢中的有害元素 含量减少， 纯度提高， 组织优化， 特别是显著改善其加工性能， 大大提高了材料的成材率， 有 利于提升企业综合技术水平， 推动企业和地区的产业进步和经济发展， 因此具有显著的经 济和社会效益。 0012 本发明镍含量为 99.5% 的电解镍， 铬含量为 99.5% 的金属铬， 钼含量为 99.5% 的金 属钼， 铁含量为 99.5% 的电工纯铁， 铜含量为 99.5% 的纯铜， 氮含量为 6% 的超低碳氮化铬 铁， CaF2、 CaO、 MgO、 Al2O3含量均为 99.5%， 均采用市售的常规产品。 具。
13、体实施方式 0013 难加工高合金不锈钢的电渣重熔渣系配方范围 （重量百分比， %） 见表 1。本发明所 述电渣渣系， 可以保证渣料本身的杂质含量最小， 得到最佳的电渣提纯效果。 渣系杂质含量 的要求 ： SiO2 0.3%、 TiO2 0.3%、 FeO 0.3%、 C 0.02%、 P 0.005%、 S 0.03%。 0014 表 电渣渣系的配方范围单位 ： wt % 组分名称萤石石灰氧化铝 氧化镁 组分化学式CaF2CaOAl2O3MgO 含量范围4672 1528 2410 8 2 难加工高合金不锈钢的电渣重熔方法 ： （1） 自熔电极棒的制备 高合金不锈钢自熔电极棒的配料成分按重量。
14、百分比 ： Cr ： 20 25%、 Ni ： 15 25%、 Mo ： 说 明 书 CN 102925712 A 4 3/5 页 5 5 8%、 Cu ： 0.1 1%、 N ： 0.2 0.3%、 Fe ： 余量。经真空感应熔炼， 浇铸成圆棒， 将圆棒表面 砂磨精整后， 即为电渣重熔的自熔电极棒。 0015 （2） 电渣重熔 电渣重熔的渣料配比按表 1。将预先配好的渣料加热至熔融状态， 倒入铜制结晶器中， 结晶器和底板均用水冷却， 将制备的自熔电极棒缓慢下降并插入到熔融的渣料中， 通电起 弧后， 调整重熔电压至3860V， 电流300012000A。 自熔电极棒受电阻热作用缓慢熔化， 熔化。
15、后的自熔电极棒液滴穿过熔融的渣料层并与渣料发生复杂的高温物理化学反应， 杂质 元素减少， 在结晶器和底板下面冷却水的冷却作用下， 提纯的钢液迅速凝固， 在结晶器的底 部重新结晶， 得到成分均匀纯净， 组织均匀致密、 表面光洁的电渣锭。电渣锭的直径由结晶 器决定， 常用为 160mm 500mm。电渣锭在 1100 12005的温度下加热保温 2 4 小 时， 然后锻造成棒材 （黑皮棒） ， 或经后续加工成板带、 丝条或管材， 再经 1120 12005 的温度下进行 60 120 分钟的固溶处理， 测试合格后即得高合金不锈钢。其中， 电渣重熔 过程的电压和电流参数与结晶器直径、 填充比有关。锻。
16、造和固溶热处理的具体工艺参数与 材料的大小规格相关。 0016 高合金超纯不锈钢经电渣重熔后的杂质元素含量达到如下水平 ： C 0.02%、 S 10ppm、 P 30ppm、 O 40ppm、 H 20ppm。不锈钢固溶态室温力学性能见表 2。 0017 表 合金固溶态的室温力学性能 实施例 1 ： 电渣重熔渣系配比按重量份 ： 萤石 （CaF2） ： 5.04kg、 石灰 （CaO） ： 1.05kg、 氧化铝 （Al2O3） ： 0.7kg、 氧化镁 （MgO） ： 0.21kg。渣系杂质含量 （重量百分比） ： SiO2： 0.25%、 TiO2： 0.3%、 FeO ： 0.3%、 。
17、C ： 0.02%、 P ： 0.005%、 S ： 0.03%。 0018 高合金不锈钢自熔电极棒的配料成分按重量份为 ： Cr ： 22%、 Ni ： 24%、 Mo ： 8%、 Cu ： 说 明 书 CN 102925712 A 5 4/5 页 6 1%、 N ： 0.3%、 Fe ： 44.7%， 总量 30kg， 经真空感应熔炼， 浇铸成直径 110mm 的圆棒， 表面砂磨精 整后， 作为电渣重熔的自熔电极棒。 0019 将上述渣料加热至熔融状态， 倒入直径 160mm 的结晶器中， 将自熔电极棒缓慢下 降到熔融的电渣重熔的渣料中， 起弧后调整重熔电压 42V、 电流 3000A 左。
18、右。自熔电极受电 阻热作用缓慢熔化， 穿过熔融的渣料层在结晶器的底部重新结晶， 得到直径约 160mm 的电 渣锭， 在 11005的温度下加热保温 2 小时， 再锻造成直径 85mm 的圆棒， 经 11505的 温度下进行 60 分钟的固溶处理， 即得高合金不锈钢。 0020 经 测 试，杂 质 化 学 成 分 为 ： C ： 0.012%、 S ： 0.001%、 P ： 0.002%、 O ： 0.002%、 H ： 0.0015%。达到了提高纯度和改善热加工性能的目的。 0021 实施例 2 ： 电渣重熔渣系配比按重量份 ： 萤石 （CaF2） ： 3.68kg、 石灰 （CaO） ：。
19、 2.24kg、 氧化铝 （Al2O3） ： 1.92kg、 氧化镁 （MgO） ： 0.16kg。渣系杂质含量 （重量百分比） ： SiO2： 0.3%、 TiO2： 0.25%、 FeO ： 0.2%、 C ： 0.015%、 P ： 0.003%、 S ： 0.015%。 0022 高合金不锈钢自熔电极棒的配料成分按重量份为 ： Cr ： 21%、 Ni ： 22.5%、 Mo ： 5%、 Cu ： 0.3%、 N ： 0.3%、 Fe ： 50.9%， 总量 50kg， 经真空感应熔炼， 浇铸成直径 100mm 的圆棒， 表面砂磨 精整后， 作为电渣重熔的自熔电极棒。 0023 将上述。
20、渣料加热至熔融状态， 倒入直径 160mm 的结晶器中， 将自熔电极棒缓慢下 降到熔融的电渣重熔的渣料中， 起弧后调整重熔电压 45V、 电流 3000A 左右。自熔电极受电 阻热作用缓慢熔化， 穿过熔融的渣料层在结晶器的底部重新结晶， 得到直径约 160mm 的电 渣锭， 在 11605的温度下加热保温 2 小时， 再锻造成宽度 100mm、 厚度 30mm 的板坯， 板坯 经热轧、 退火、 冷轧制成宽度 100mm、 厚度 3.0mm 的板材。在 11605的温度下进行 60 分 钟的固溶处理， 即得高合金不锈钢。 0024 经 测 试， 杂 质 化 学 成 分 为 ： C ： 0.018。
21、%、 S ： 0.0009%、 P ： 0.0025%、 O ： 0.002%、 H ： 0.002%。产品可以用于化工领域。 0025 实施例 3 ： 电渣重熔渣系配比按重量份 ： 萤石 （CaF2） ： 4.4kg、 石灰 （CaO） ： 2kg、 氧化铝 （Al2O3） ： 1.2kg、 氧化镁 （MgO） ： 0.4kg。渣系杂质含量 （重量百分比） ： SiO2： 0.25%、 TiO2： 0.15%、 FeO ： 0.25%、 C ： 0.012%、 P ： 0.004%、 S ： 0.015%。 0026 高合金不锈钢自熔电极棒的配料成分按重量份为 ： Cr ： 20%、 Ni 。
22、： 23.5%、 Mo ： 6.8%、 Cu ： 0.6%、 N ： 0.22%、 Fe ： 48.88%， 总量 50kg， 经真空感应熔炼， 浇铸成直径 110mm 的圆棒， 表 面砂磨精整后， 作为电渣重熔的自熔电极棒。 0027 将上述渣料加热至熔融状态， 倒入直径 160mm 的结晶器中， 将自熔电极棒缓慢下 降到熔融的电渣重熔的渣料中， 起弧后调整重熔电压 45V、 电流 3100A 左右。自熔电极受电 阻热作用缓慢熔化， 穿过熔融的渣料层在结晶器的底部重新结晶， 得到直径约 160mm 的电 渣锭， 在 11705的温度下加热保温 2 小时， 再锻造成 80mm80mm 的方坯，。
23、 方坯经表面砂 磨精整后， 改锻、 热轧、 退火、 冷拔制成直径为 4.0mm 的丝材。在 11605的温度下进行 60 分钟的固溶处理， 即得高合金不锈钢。 0028 经测试后杂质化学成分为 ： C ： 0.012%、 S ： 0.0008%、 P ： 0.0025%、 O ： 0.0025%、 H ： 0.002%。产品可以用于焊丝。 说 明 书 CN 102925712 A 6 5/5 页 7 0029 实施例 4 ： 电渣重熔渣系配比按重量份 ： 萤石 （CaF2） ： 16.75kg、 石灰 （CaO） ： 3.75kg、 氧化铝 （Al2O3） ： 2.5kg、 氧化镁 （MgO）。
24、 ： 2kg。渣系杂质含量 （重量百分比） ： SiO2： 0.25%、 TiO2： 0.2%、 FeO ： 0.25%、 C ： 0.018%、 P ： 0.004%、 S ： 0.01%。 0030 高合金不锈钢自熔电极棒的配料成分按重量份为 ： Cr ： 20.8%、 Ni ： 18.2%、 Mo ： 6%、 Cu ： 0.6%、 N ： 0.2%、 Fe ： 54.2%， 总量 500kg， 经真空感应熔炼， 浇铸成直径 200mm 的圆棒， 表面 砂磨精整后， 作为电渣重熔的自熔电极棒。 0031 将上述渣料加热至熔融状态， 倒入直径 320mm 的结晶器中， 将自熔电极棒缓慢下 降。
25、到熔融的电渣重熔的渣料中， 起弧后调整重熔电压 52V、 电流 6500A 左右。自熔电极受电 阻热作用缓慢熔化， 穿过熔融的渣料层在结晶器的底部重新结晶， 得到直径约 320mm 的电 渣锭， 在 11505的温度下加热保温 3 小时， 再锻造成直径 220mm 的圆棒， 在 11305的 温度下加热保温 2 小时， 再热轧穿管制成荒管， 后经退火、 冷轧拔制成直径为 114.3mm、 壁厚 6.03mm 的管材。在 11505的温度下进行 60 分钟的固溶处理， 即得高合金不锈钢。 0032 经测试， 杂质化学成分为 ： C ： 0.015%、 S ： 0.0008%、 P ： 0.001。
26、5%、 O ： 0.0025%、 H ： 0.002%。产品可以用于石油管。 0033 实施例 5 ： 电渣重熔渣系配比按重量份 ： 萤石 （CaF2） ： 26.1kg、 石灰 （CaO） ： 9kg、 氧化铝 （Al2O3） ： 9kg、 氧化镁 （MgO） ： 0.9kg。 渣系杂质含量 （重量百分比） ： SiO2： 0.25%、 TiO2： 0.3%、 FeO ： 0.25%、 C ： 0.015%、 P ： 0.004%、 S ： 0.015%。 0034 高合金不锈钢自熔电极棒的配料成分按重量份为 ： Cr ： 21.5%、 Ni ： 18.5%、 Mo ： 6.5%、 Cu ：。
27、 0.8%、 N ： 0.22%、 Fe ： 52.48%， 总量 1000kg， 经真空感应熔炼， 浇铸成直径 250mm 的 圆棒， 表面砂磨精整后， 作为电渣重熔的自熔电极棒。 0035 将上述渣料加热至熔融状态， 倒入直径 500mm 的结晶器中， 将自熔电极棒缓慢下 降到熔融的电渣重熔的渣料中， 起弧后调整重熔电压55V、 电流11000A左右。 自熔电极受电 阻热作用缓慢熔化， 穿过熔融的渣料层在结晶器的底部重新结晶， 得到直径约 500mm 的电 渣锭， 在 11805的温度下加热保温 3 小时， 再锻造成直径 300mm 的圆棒， 后经热扩孔、 热 挤压、 退火、 冷轧拔等工序制成直径为 168mm、 壁厚 9mm 的管材。在 11505的温度下进行 60 分钟的固溶处理， 即得高合金不锈钢。 0036 经 测 试， 杂 质 化 学 成 分 为 ： C ： 0.016%、 S ： 0.0007%、 P ： 0.0018%、 O ： 0.003%、 H ： 0.002%。产品可以用于海洋工程管道。 说 明 书 CN 102925712 A 7 。