【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钢铁冶金领域，具体涉及一种中低氮马氏体不锈钢的冶炼方法及钢锭模具。
技术介绍
1、马氏体不锈钢具有较广的硬度和力学性能范围，在航空航天、海洋装备和油气开采等领域具有广泛的应用。近年来，市场对马氏体不锈钢的耐腐蚀性能提出了更高的要求。现有技术中，一般通过降低马氏体不锈钢钢中碳元素的含量提高其耐腐蚀性能，但是碳元素降低同时导致了钢材强度降低以及有害相δ铁素体增加，损害钢材的拉伸性能和冲击韧性。
2、为中和钢材中碳元素降低导致的负面影响，冶金工程师通常在马氏体不锈钢冶炼过程中加入氮化合金，以增加钢内同为奥氏体稳定元素的氮元素含量，即马氏体不锈钢的氮合金化。但是氮元素在马氏体基不锈钢钢液中的溶解度很低（在一个大气压、1600°c时，氮在纯铁液中的溶解度仅为0.045%)，且加入氮化合金后的氮收得率对填充气体种类、气体压强非常敏感，增氮量不易控制，因此钢材成品中氮含量往往会过低或过高于目标氮含量。于此同时，在制备过饱和氮含量的马氏体不锈钢时，氮在钢液冷却和凝固过程极易析出，在铸锭中产生气孔缺陷的问题非常普遍。
3、基于此，现有冶炼技术仍然有待改进。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术主要提供一种方法来解决加氮马氏体不锈钢钢锭制备时氮收得率对气体压强敏感，增氮量不易控制，氮元素在其中过饱和导致氮在钢液冷却凝固过程析出而产生气孔，降低了钢锭质量的问题。
2、具体地，本专利技术的一个方面提供了一种中低氮马氏体不锈钢的冶炼方法，其包括：
3、步骤a、向真空感应炉内加入铁、铬、镍、钼、碳元素的原料，进行熔融精炼，得到钢液；
4、步骤b、向所述钢液中加入单晶硅进行熔化，进一步充入惰性气体使炉内压强达到第一压强范围后，加入电解锰和铝粒进行脱氧；
5、步骤c、维持所述炉内压强在所述第一压强范围内，基于目标氮含量和氮元素收得率之间的对应关系向脱氧后的钢液中加入增氮合金并熔化，得到含氮钢液；
6、步骤d、控制所述含氮钢液的温度在第一温度范围内，将所述含氮钢液浇注进入预设尺寸的钢锭模具的浇注时间控制为预设时间，得到中低氮马氏体不锈钢铸锭。
7、在一些实施例中，所述步骤a包括：
8、步骤a1、向真空感应炉内加入铁、铬、镍、钼、碳元素的原料；
9、步骤a2、控制所述真空感应炉的炉内压强不大于20pa，对所述原料化料直至熔清；
10、步骤a3、控制所述真空感应炉的炉内压强不大于10pa后，对熔清后的原料进行精炼，得到钢液。
11、在一些实施例中，所述步骤b包括：
12、步骤b1、向所述钢液中加入单晶硅进行熔化，并在1570℃~1590℃下对含硅钢液进行保温；
13、步骤b2、向真空感应炉内充入惰性气体，使炉内压强达到45000pa~55000pa，并维持所述含硅钢液的温度处于1560℃~1580℃；
14、步骤b3、加入电解锰和铝粒进行脱氧，并维持脱氧后的钢液在1560℃~1580℃下进行保温。
15、在一些实施例中，所述惰性气体包括氩气。
16、在一些实施例中，所述步骤c包括：
17、步骤c1、维持所述炉内压强处于45000pa~55000pa以及脱氧后的钢液的温度处于1550℃~1570℃；
18、步骤c2、基于氮元素收得率随目标氮含量增加而减少的对应关系向所述脱氧后的钢液中加入增氮合金并进行熔化，得到含氮钢液并在1550℃~1570℃下进行保温。
19、在一些实施例中，所述增氮合金为氮化铬铁。
20、在一些实施例中，所述步骤d包括：
21、步骤d1、维持所述含氮钢液的温度处于1550℃~1570℃；
22、步骤d2、将所述含氮钢液浇注进入预设尺寸的钢锭模具的浇注时间控制在80~100s，得到中低氮马氏体不锈钢铸锭。
23、在一些实施例中，所述步骤d2包括：
24、将所述含氮钢液在80~100s范围内浇注进入所述预设尺寸的钢锭模具，在浇注完成后的至少0.5h内维持所述炉内压强不低于45000pa，之后得到中低氮马氏体不锈钢铸锭。
25、在一些实施例中，所述中低氮马氏体不锈钢铸锭的钢种为基于铁-铬-镍体系的马氏体不锈钢种。
26、本专利技术的另一个方面提供了一种钢锭模具，用于浇注上述所制得的所述含氮钢液，所述钢锭模具的内腔为圆柱形，所述钢锭模具的内腔的直径为198mm~202mm，所述钢锭模具的内腔的高度为478mm~482mm。
27、在一些实施例中，所述钢锭模具包括保温冒口，所述保温冒口的内腔为圆柱形，所述保温冒口的内腔的直径为178mm~182mm，所述保温冒口的高度为148mm~152mm。
28、本专利技术的有益效果是：本专利技术提出的一种中低氮马氏体不锈钢的冶炼方法及钢锭模具，在冶炼过程中加入增氮合金，并严格控制冶炼过程中的参数（温度、压强以及浇注参数）和与冶炼过程参数相适应的钢锭模具的具体尺寸，减少增氮量不易控制而导致氮元素收得率不稳定问题，同时避免了中低氮马氏体不锈钢铸锭存在气孔的问题，有利于得到内部致密的中低氮马氏体不锈钢铸锭，提高中低氮马氏体不锈钢的良品率。
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1.一种中低氮马氏体不锈钢的冶炼方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的中低氮马氏体不锈钢的冶炼方法，其特征在于，所述步骤a包括：
3.根据权利要求1所述的中低氮马氏体不锈钢的冶炼方法，其特征在于，所述步骤b包括：
4.根据权利要求1所述的中低氮马氏体不锈钢的冶炼方法，其特征在于，所述惰性气体包括氩气。
5.根据权利要求1所述的中低氮马氏体不锈钢的冶炼方法，其特征在于，所述步骤c包括：
6.根据权利要求1所述的中低氮马氏体不锈钢的冶炼方法，其特征在于，所述增氮合金为氮化铬铁。
7.根据权利要求1所述的中低氮马氏体不锈钢的冶炼方法，其特征在于，所述步骤d包括：
8.根据权利要求7所述的中低氮马氏体不锈钢的冶炼方法，其特征在于，所述步骤d2包括：
9.根据权利要求1所述的中低氮马氏体不锈钢的冶炼方法，其特征在于，所述中低氮马氏体不锈钢铸锭的钢种为基于铁-铬-镍体系的马氏体不锈钢种。
10.一种钢锭模具，其特征在于，用于浇注如权利要求1所制得的所述含氮钢液，所述钢锭模具
11.根据权利要求10所述的钢锭模具，其特征在于，所述钢锭模具包括保温冒口，所述保温冒口的内腔为圆柱形，所述保温冒口的内腔的直径为178mm~182mm，所述保温冒口的高度为148mm~152mm。
...【技术特征摘要】
1.一种中低氮马氏体不锈钢的冶炼方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的中低氮马氏体不锈钢的冶炼方法，其特征在于，所述步骤a包括：
3.根据权利要求1所述的中低氮马氏体不锈钢的冶炼方法，其特征在于，所述步骤b包括：
4.根据权利要求1所述的中低氮马氏体不锈钢的冶炼方法，其特征在于，所述惰性气体包括氩气。
5.根据权利要求1所述的中低氮马氏体不锈钢的冶炼方法，其特征在于，所述步骤c包括：
6.根据权利要求1所述的中低氮马氏体不锈钢的冶炼方法，其特征在于，所述增氮合金为氮化铬铁。
7.根据权利要求1所述的中低氮马氏体不锈钢的冶炼方法，其特征在于，所述步骤d包括：
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【专利技术属性】
技术研发人员：席硕硕，李伟，蒋世川，罗廷斌，
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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