【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属冶炼，具体涉及一种控制mn18cr18n钢中锰元素均匀性的方法及锰元素均匀分布的mn18cr18n钢。
技术介绍
1、发电机护环钢mn18cr18n是一种具有优良抗高强度、抗应力腐蚀的高锰高氮奥氏体不锈钢，广泛应用于核电及火电领域。
2、近年来，随着发电机组功率的不断增大，机组冷却介质多为氯化钠溶液，护环要在反复潮湿和干燥的过程中承受氯化钠溶液环境下的应力腐蚀。为获得高的屈服强度、塑性与韧性，减小在潮湿氯化钠介质中的应力腐蚀敏感性，降低时效敏感性，必须保证护环钢具有稳定的奥氏体组织。
3、护环钢中的锰元素可以扩大奥氏体相区，起到稳定奥氏体的作用；同时锰与铁原子的原子半径相近，和铁形成置换固溶体，可以提高护环钢的强度；另外，锰与硫具有较强的亲和力，优先于铁与硫结合，可以避免fes在晶界形成薄膜，从而改善钢的热加工性能。
4、目前mn18cr18n护环钢多采用电炉+炉外精炼+电渣重熔的技术路线生产钢锭。在电渣重熔过程中，由于良好的热力学及动力学条件，在渣钢界面上存在锰转化为氧化锰的化学平衡反应，由此造成锰元素烧损，当渣中的氧化锰达到与钢的成分平衡时，锰元素不再烧损，甚至在补缩阶段，由于熔池温度的降低，渣中氧化锰又重新转化为钢中的金属锰，导致钢中锰的质量分数增加，最终结果是在电渣锭轴向方向上锰元素的分布不均匀，从而影响护环钢奥氏体组织的稳定性。但是，如果不采用电渣重熔，将不能保证mn18cr18n护环钢的洁净度及致密性，引起探伤缺陷，降低产品合格率。
5、有鉴于此，特提
技术实现思路
1、为了提高mn18cr18n钢中锰元素的均匀性，本专利技术提供了一种控制mn18cr18n钢中锰元素均匀性的方法及采用该法制备的锰元素均匀分布的mn18cr18n钢，通过本专利技术的方法可以将mn18cr18n钢中锰元素的成分偏差控制在0.5％以内。
2、本专利技术包括如下技术方案：
3、本专利技术第一方面提供了一种控制mn18cr18n钢中锰元素均匀性的方法，所述方法包括：采用电渣重熔法对电极棒进行电渣重熔，得到电渣锭，制备得到mn18cr18n钢；
4、所述电极棒含有质量百分比的如下元素:c：0.05％～0.1％，mn：18.0％～18.5％，si：0.3％～0.5％，p≤0.03％，s≤0.02％，cr：18.0％～20.0％，n≥0.6％，余量为fe；
5、在本专利技术的一些实施例中，所述电极棒还含有其他不可避免的杂质。
6、所述电极棒上轴向均匀分布含有金属锰的包芯线，所述金属锰质量为90g/m～200g/m，所述包芯线一端与电极棒一端平齐，另一端高度低于电极棒另一端100mm～200mm，可以低于100mm、110mm、120mm、130mm、140mm、150mm、160mm、170mm、180mm、190mm或200mm。
7、优选地，所述包芯线轴向均匀分布在电极棒的四周。
8、更优选地，所述包芯线焊接在电极棒上，
9、特别优选地，所述包芯线数量为4根～8根，在本专利技术的实施例中，所述包芯线的数量为4根；
10、本专利技术中，所述包芯线的长度低于电极棒的另一端，这部分高度对应的重量用于后期补缩封顶过程。
11、进一步地，所述电渣重熔方法包括如下步骤：起弧、化渣、熔炼、换电极、熔炼、补缩和冷却；
12、优选地，所述起弧采用金属电极直接起弧；
13、优选地，所述电渣重熔为常规大气环境可交换支臂电渣重熔；
14、所述化渣步骤包括：在化渣结束前8min～12min向体系中加入电渣锭重量0.003％～0.007％的金属锰颗粒，所述金属锰颗粒的尺寸为φ1.0mm～φ3.0mm。
15、优选地，所述加入的金属锰颗粒的的重量为电渣锭0.005％。
16、所述电渣重熔方法在电渣重熔炉结晶器中进行。
17、进一步地，所述电渣重熔中渣的组成为，以质量分数计：caf2：al2o3：sio2＝(60～70):(25～30):(2～5)。
18、进一步地，所述电渣重熔渣的用量为电极棒重量的3.6％～12％，包括但不限于3.6％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％或12％。
19、进一步地，所述电极棒规格为φ500mm～φ600mm，和/或，电渣重熔炉结晶器的直径为φ650mm～φ850mm；
20、进一步地，所述电极棒重量为2t～4t，包括但不限于2t、3t或4t。
21、本专利技术中，所述电极棒由电炉+炉外精炼工艺生产。
22、在本专利技术的一些实施例中，所述电渣重熔渣的用量180kg～360kg，包括但不限于180kg、190kg、200kg、210kg、220kg、230kg、240kg、250kg、260kg、270kg、280kg、290kg、300kg、310kg、320kg、330kg、340kg、350kg或360kg。
23、进一步地，所述化渣步骤中电压40v～50v，电流3000a～5000a，化渣时间≥50分钟。
24、进一步地，所述熔炼步骤熔化速度为500kg/h～720kg/h。
25、本专利技术的一些实施例中，熔炼步骤中，所述熔化速度根据结晶器的直径来设置，另外，根据熔化速度调整相应的电流和电压。
26、本专利技术熔炼(电渣重熔)后期降低电流和电压，进入补缩步骤，使电渣锭进行补缩封；
27、进一步地，所述补缩步骤的补缩时间≥90分钟。
28、进一步地，所述冷却步骤包括：电渣锭保持在结晶器中冷却，当时间大于120分钟后脱模，脱模后冷却至室温。
29、本专利技术第二方面提供一种第一方面所述方法制备的mn18cr18n钢，所述mn18cr18n钢的锰元素质量含量偏差0.5％以内；
30、优选地，所述mn18cr18n钢的锰元素质量含量偏差0.3％及以内；
31、更优选地，所述mn18cr18n钢的锰元素质量含量偏差0.2％及以内。
32、采用上述技术方案，本专利技术至少具有如下有益效果：
33、本专利技术通过在电极棒轴向均匀焊接特定长度的含有金属锰的包芯线，再采用电渣重熔法对电极棒进行电渣重熔，得到电渣锭，制备得到mn18cr18n钢。本专利技术在化渣结束前特定时间向体系中加入特定质量和尺寸的金属锰颗粒，进一步保证mn18cr18n钢的锰元素的均匀性。
34、本专利技术的方法能够兼顾mn18cr18n钢的洁净度及致密性，以及mn18cr18n钢轴向方向上锰元素的均匀分布，从而保证mn18cr18n钢奥氏体组织的稳定性，本专利技术的方法可以将mn18cr18n钢的锰元素的成分偏差控制在0.5％以内。
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1.一种控制Mn18Cr18N钢中锰元素均匀性的方法，其特征在于，所述方法包括：采用电渣重熔法对电极棒进行电渣重熔，得到电渣锭，制备得到Mn18Cr18N钢；所述电极棒含有质量百分比的如下元素:C：0.05％～0.1％，Mn：18.0％～18.5％，Si：0.3％～0.5％，P≤0.03％，S≤0.02％，Cr：18.0％～20.0％，N≥0.6％，余量为Fe；
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电渣重熔方法包括如下步骤：起弧、化渣、熔炼、换电极、熔炼、补缩和冷却；
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电渣重熔中渣的组成为，以质量分数计：CaF2：Al2O3：SiO2＝(60～70):(25～30):(2～5)。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述电渣重熔渣的用量为电极棒重量的3.6％～12％。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电极棒规格为Φ500mm～Φ600mm，和/或，所述电渣重熔炉结晶器的直径为Φ650mm～Φ850mm。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述化渣步
7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述熔炼步骤熔化速度为500kg/h～720kg/h。
8.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述补缩步骤的补缩时间≥90分钟。
9.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述冷却步骤包括：电渣锭保持在结晶器中冷却，当时间大于120分钟后脱模，脱模后冷却至室温。
10.权利要求1～9所述的方法制备的Mn18Cr18N钢，其特征在于，所述Mn18Cr18N钢的锰元素质量含量偏差0.5％以内。
...【技术特征摘要】
1.一种控制mn18cr18n钢中锰元素均匀性的方法，其特征在于，所述方法包括：采用电渣重熔法对电极棒进行电渣重熔，得到电渣锭，制备得到mn18cr18n钢；所述电极棒含有质量百分比的如下元素:c：0.05％～0.1％，mn：18.0％～18.5％，si：0.3％～0.5％，p≤0.03％，s≤0.02％，cr：18.0％～20.0％，n≥0.6％，余量为fe；
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电渣重熔方法包括如下步骤：起弧、化渣、熔炼、换电极、熔炼、补缩和冷却；
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电渣重熔中渣的组成为，以质量分数计：caf2：al2o3：sio2＝(60～70):(25～30):(2～5)。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述电渣重熔渣的用量为电极棒重量的3.6％～12％。
【专利技术属性】
技术研发人员：柏川，张志宏，郑淮北，白青青，
申请(专利权)人：成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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