一种超高氮元素含量的1Mn18Cr18N钢的冶炼工艺

技术领域

本发明涉及钢铁冶炼工艺，具体涉及一种超高氮元素含量的1Mn18Cr18N钢的冶炼工艺。

背景技术

氮是强烈的奥氏体形成元素，也是间隙固溶的元素，它能有效地提高奥氏体不锈钢的强度和耐腐蚀性，对于1Mn18Cr18N护环钢，常压下钢液中氮的溶解度在0.67％以下，如果进一步提高氮含量，则必须采用加压手段，为了防止在钢液凝固过程中氮的析出，还需要用更高的压力或快速冷却手段实现快速凝固，通常，高氮钢的熔炼和凝固需要采用加压方式来实现，为此必须需要加压熔炼设备保证，而且加压熔炼和凝固的工艺较为复杂，要求条件高，需要先进设备做保证，不易实现。

发明内容

为了解决背景技术中问题，本发明公开一种超高氮元素含量的1Mn18Cr18N钢的冶炼工艺，通过不同阶段加入不同的增氮介质，提高氮元素含量，制备出氮含量不低于0.85％的1Mn18Cr18N钢。

为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案：

一种超高氮元素含量的1Mn18Cr18N钢的冶炼工艺，包括下述步骤：

1)用中频感应炉冶炼钢水，先在炉膛中布置重量为钢水总重量21～22％的电解锰；并在炉腔布置氮化铬，氮化铬布置量是总氮化铬加入量的52-58％，重量为钢水总重量的6.32-7.04％；

2)感应炉送电加热，缓慢升至最大功率并保持恒定，待钢液熔清，使钢液温度稳定在1480-1550℃，将剩余的氮化铬分三批次缓慢均匀加入，每批次加入量约为总氮化铬加入量的14-16％；

3)当钢液温度稳定在1480-1500℃时出钢浇注试块，并随钢流冲入氮化硅铁粉末，氮化硅铁粉末的量是钢水总重量的0.9-1.2％，氮化硅铁粉末中各元素的百分含量是：Fe14％、Si 56％、N 30％；

4)将钢锭放至热处理炉，在680-730℃进行退火处理，保温10-15h，出炉空冷，得到氮含量在不低于0.85％的1Mn18Cr18N钢。

进一步地，在步骤1)前，先对冶炼用原材料、钢包和锭模辅具进行烘烤，烘烤温度200-400℃，烘烤时间≥4h。

进一步地，在步骤2)后，待各元素成分、钢液温度达到工艺要求后，按3-5g/kg钢水喂入铝线，然后再出钢浇注进行步骤3)。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明工艺中将电解锰、氮化铬提前在炉膛内布入，锰、铬元素可固定氮元素，提高氮的回收率；钢液成分和温度达到工艺要求后，按3-5g/kg钢水喂入铝线进行脱氧，出钢浇注时，随钢流冲入氮化硅铁粉可有效减少氮元素损失，进一步提高钢水氮含量；

(2)本发明工艺预先布置电解锰和氮化铬、随钢流冲入氮化硅铁粉的冶炼新工艺，实现了稳定快速增氮的目的，本发明通过灵活调整氮化铬的加入方式，能有效防止氮化铬加入过程中，钢液剧烈反应、炉渣迅速膨胀，以致后期无法正常冶炼的问题，保证生产顺行进行，利用该冶炼工艺，最终制备出氮含量不低于0.85％的1Mn18Cr18N钢。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，本发明中百分书均为质量百分比：

一种超高氮元素含量的1Mn18Cr18N钢的冶炼工艺，包括下述步骤：

1)采用中频感应炉熔炼1Mn18Cr18N钢，计算原材料，电解锰16Kg、微铬14.84Kg、氮化铬8.87Kg、废钢35.30Kg，原材料总计为75Kg；

2)选用低碳专用冶炼用优质废钢，放入台车炉进行烘烤，烘烤温度200℃，烘烤时间4小时，烘烤完成后空冷至室温；

3)对钢包、钢锭模等冶金辅具进行烘烤，烘烤温度400℃，烘烤时间4小时；

4)在中频感应冶炼炉底部先铺一层废钢，然后将全部电解锰和约5kg左右氮化铬以及炉料均匀混合后随炉配入，完成布料；

5)将中频感应冶炼炉送电加热，初期功率为20kw，预热时间30mi n，然后调整功率至40kw，随后每隔10min功率提高20kw，功率升至80kw时，保持功率恒定；

6)钢液熔清后，测温、取样，检测化学成分，并降低功率至60kw，待钢液温度稳定在1500℃左右时，将剩余氮化铬均匀分三批次缓慢加入，待氮化铬完全熔化后，取化学成分试样，调整合金成分；

7)待各元素成分、钢液温度达到工艺要求后，按4g/kg钢水喂入铝线；

8)调整加热功率，钢液温度稳定在1480-1500℃，出钢浇注，并随钢流冲入约0.75Kg氮化硅铁粉，提高氮含量；

9)将钢锭放至热处理炉，在700℃退火处理，保温10h后出炉空冷。

通过该方式生产的1Mn18Cr18N钢锭，去除水口和冒口后锭身整体质量为50Kg，化学成分符合标准的要求，并且氮含量稳定在0.85％以上，锭身实际氮含量为0.87％；钢锭内部不存在气泡、空隙、疏松等质量缺陷，整体质量良好。

具体化学成分见下表1所示。

表1钢锭化学成分

由表1可知，本发明实施例制备的1Mn18Cr18N钢锭，锭身的化学成分为：C：0.08％，Si：0.45％，Mn：19.46％，P：0.014％，S：0.004％，Cr：19.59％，H：0.0006％，O：0.0041％，N：0.87％，余量为Fe及不可避免的杂质。

最后说明的是，上述实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求保护范围中。