用于10cr11co3w3nimovnbnb耐热钢的冶炼方法
技术领域
1.本发明涉及一种冶炼方法，尤其是涉及一种用于10cr11co3w3nimovnbnb耐热钢的冶炼方法，属于冶金生产工艺技术领域。
背景技术：2.易烧损元素在冶炼过程中大量流失，造成耐热钢中成分配比出现较大波动，是此类材料冶炼中面临的共性问题。耐热钢10cr11co3w3nimovnbnb中含有相对较高的b元素(0.015％≤b％≤0.025％)，而b具有较高的化学活性，极易与钢中的o、n反应，生成稳定的化合物b2o3和bn，并在后续工序中以此类形式流失。如何抑制b元素烧损，提高其收得率是10cr11co3w3nimovnbnb冶炼中必须考虑的问题。
3.以往抑制10cr11co3w3nimovnbnb中b烧损，大多是通过控制钢中的氧含量，或是通过提供b加入量，预留烧损余量。但钢中b的收得率仍然相对较低，且b含量波动较大，成分控制不稳定。
技术实现要素：4.本发明所要解决的技术问题是：提供一种能有效保证易烧损b元素含量的用于10cr11co3w3nimovnbnb耐热钢的冶炼方法。
5.为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于10cr11co3w3nimovnbnb耐热钢的冶炼方法，所述的冶炼方法在真空感应冶炼时通过控氧和固氮降低易烧损元素b的损失，
6.其中，所述的控氧采用在终脱氧后将真空炉内的氧含量控制在40ppm以下减少b因氧化而损失，所述的固氮通过在出钢前采用ti作为固定元素与b一起同时加入钢水中使ti与氮结合减少易烧损元素b的损失。
7.进一步的是，固氮过程中加入的ti的含量为0.01～0.02％。
8.上述方案的优选方式是，出钢前同时添加的ti与b分别以b-fe和ti-fe的形式加入。
9.进一步的是，所述的冶炼方法还包括esr冶炼，在esr冶炼时采用本钢引弧剂和本钢底垫，冶炼过程中采用高纯ar作为保护气氛。
10.上述方案的优选方式是，真空感应冶炼时是按下述步骤进行的，
11.1)完成装料和设备抽真空后供电，在低功率条件下对炉料烘烤至少20min；
12.2)加热升温至熔清后开始精炼，精烘过程中加入脱氧c搅拌去除其中的氧；
13.3)精炼结束后开始合金化处理，待成分调整合格后，加入0.01～0.02％al进行终脱氧处理；
14.4)脱氧后向真空腔室充入5000pa氮气，加入含n合金，搅拌使钢液完全溶清；
15.5)出钢前同时加入b-fe和ti-fe、熔清后出钢；
16.6)在控制电极棒浇注速率的前提下浇筑钢坯，并确保电极棒头尾o％在40ppm以
下，
17.其中，在步骤2)中脱氧c分为两部分加入冶炼炉，一部分随炉加入，另一部分在精炼中段加入。
18.进一步的是，esr冶炼时是按下述步骤进行的，
19.1)esr处理前对设备状态进行检验，确保设备具有良好的气密性，采用高纯ar作为保护气氛；
20.2)采用本钢引弧剂和本钢底垫，采用caf270/al2o330渣系，根据锭型调整esr熔速。
21.本发明的有益效果是：本技术提供的冶炼方法在真空感应冶炼时通过控氧和固氮降低易烧损元素b的损失，并且使所述的控氧采用在终脱氧后将真空炉内的氧含量控制在40ppm以下减少b因氧化而损失，使所述的固氮通过在出钢前采用ti作为固定元素与b一起同时加入钢水中使ti与氮结合减少易烧损元素b的损失将。从而达到有效保证10cr11co3w3nimovnbnb耐热钢中易烧损b元素含量的目的。进一步的，再综合考虑工艺流程间真空感应+esr即电渣重熔的相互配合达蛭最大限度保证合金中的易烧损b元素含量的目的。
具体实施方式
22.为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供的一种能有效保证易烧损b元素含量的用于10cr11co3w3nimovnbnb耐热钢的冶炼方法。所述的冶炼方法在真空感应冶炼时通过控氧和固氮降低易烧损元素b的损失，其中，所述的控氧采用在终脱氧后将真空炉内的氧含量控制在40ppm以下减少b因氧化而损失，所述的固氮通过在出钢前采用ti作为固定元素与b一起同时加入钢水中使ti与氮结合减少易烧损元素b的损失。本技术提供的冶炼方法在真空感应冶炼时通过控氧和固氮降低易烧损元素b的损失，并且使所述的控氧采用在终脱氧后将真空炉内的氧含量控制在40ppm以下减少b因氧化而损失，使所述的固氮通过在出钢前采用ti作为固定元素与b一起同时加入钢水中使ti与氮结合减少易烧损元素b的损失将。从而达到有效保证10cr11co3w3nimovnbnb耐热钢中易烧损b元素含量的目的。进一步的，再综合考虑工艺流程间真空感应+esr即电渣重熔的相互配合达蛭最大限度保证合金中的易烧损b元素含量的目的。
23.具体来说，是固氮过程中加入的ti的含量为0.01～0.02％。并有在出钢前同时添加的ti与b分别以b-fe和ti-fe的形式加入。相应的，本申诅所述冶炼方法包括的esr冶炼，在esr冶炼时采用本钢引弧剂和本钢底垫，冶炼过程中采用高纯ar作为保护气氛。
24.根据生产现场的实际情况，本技术在真空感应冶炼时是按下述步骤进行的，
25.1)完成装料和设备抽真空后供电，在低功率条件下对炉料烘烤至少20min；
26.2)加热升温至熔清后开始精炼，精烘过程中加入脱氧c搅拌去除其中的氧；
27.3)精炼结束后开始合金化处理，待成分调整合格后，加入0.01～0.02％al进行终脱氧处理；
28.4)脱氧后向真空腔室充入5000pa氮气，加入含n合金，搅拌使钢液完全溶清；
29.5)出钢前同时加入b-fe和ti-fe、熔清后出钢；
30.6)在控制电极棒浇注速率的前提下浇筑钢坯，并确保电极棒头尾o％在40ppm以下，
31.其中，在步骤2)中脱氧c分为两部分加入冶炼炉，一部分随炉加入，另一部分在精炼中段加入。在esr冶炼时是按下述步骤进行的，
32.1)esr处理前对设备状态进行检验，确保设备具有良好的气密性，采用高纯ar作为保护气氛；
33.2)采用本钢引弧剂和本钢底垫，采用caf270/al2o330渣系，根据锭型调整esr熔速。
34.综上所述，本技术提供的冶炼方法与现有技术相比，现有技术中的专利多涉及长流程冶炼，如电炉工艺方案；而本技术的技术方案主要涉及真空感应冶炼。进一步的，现有技术中的众多专利与本技术的技术方案相比，达成b稳定控制的方式不同：即现有技术中的专利着眼点是在低si低al条件下控氧，降低b氧化物的生成，分别采取添加稀土元素、采用不同脱氧剂配合脱氧，提高b加入量等；而本技术的技术方案则同时关注冶炼中控氧和固氮两方面，除利用真空感应设备在控氧方面的优势外，通过加入适量ti抑制b与n的反应，达到固氮的目的。以及现有专利的方案更关注前端冶炼过程；而本技术更注重前后工艺即真空感应+esr的相互配合。
35.具体实施例
36.本技术的发明目的在于，在低si低al的条件下实现10cr11co3w3nimovnbnb中易烧损元素b的稳定控制。
37.具体技术方案为，在此认为以往的冶炼方式中可能忽略b与n反应的烧损途径。因此本技术同时从控氧和固氮两个方面着手抑制b烧损，并综合考虑其他工艺环节的相互配合，以此实现b收得率提升。
38.1、控氧：10cr11co3w3nimovnbnb成分要求低si和低al，冶炼中主要利用碳氧反应和真空环境脱氧，必须严格控制al的用量，避免使用含si的脱氧剂。尽量将钢水终脱氧后的氧含量控制在40ppm以下。
39.2、固氮：10cr11co3w3nimovnbnb成分中含有一定量的n(0.025～0.035％)，为抑制b与n的反应，加入一定量的固氮元素。常用合金元素中，ti和zr与n的结合能力强于b，而al的结合能力受温度影响(仅在相对较低温度下与n的结合能力超过b)。在此采用ti作为固定元素(0.01～0.02％)，在出钢前与b同时加入钢水中。
40.真空感应+esr冶炼流程中，b流失主要出现在esr环节，在esr过程中钢坯中b的氧化物和氮化物进入熔渣，致使其相对含量大幅下降。除了在冶炼前端抑制b的氧化物和氮化物生成外，也应当尽量避免esr过程中b的烧损。
41.故需确保esr设备具有良好的气密性，尽量采用本钢引弧剂和本钢底垫，esr过程中采用高纯ar作为保护气氛。
42.通过本方法可在冶炼过程(真空感应+esr)中提高10cr11co3w3nimovnbnb中b元素的收得率，实现b的稳定控制。
43.实施例一
44.实际操作步骤：
45.耐热钢10cr11co3w3nimovnbnb冶炼中抑制b元素烧损主要从两个方面着手：控氧和固氮，并综合考虑工艺流程间(真空感应+esr)的相互配合。
46.1、真空感应冶炼步骤如下：
47.1)完成装料和设备抽真空后，开始供电，在相对较低的功率下对炉料进行充分烘
烤(20～30min)；
48.2)加热升温至熔清后开始精炼，通过延长精炼时间(碳氧反应时间)较低钢水中的氧含量。具体是将c分为两部分，一部分随炉加入，另一部分在精炼中段加入，且进行充分搅拌。
49.3)精炼结束后开始合金化处理，对成分调整后，加入0.01～0.02％al进行终脱氧。
50.4)脱氧后向真空腔室充入5000pa氮气，加入含n合金，通过工频搅拌使其完全溶清；
51.5)出钢前同时加入b-fe和ti-fe(ti％)、熔清后出钢。
52.6)控制电极棒浇注速率不至过快(具体速率视模具尺寸而定)。
53.7)确保电极棒头尾o％在40ppm以下。
54.2、esr过程
55.1)esr处理前对设备状态进行检验，确保设备具有良好的气密性，采用高纯ar作为保护气氛。
56.2)采用本钢引弧剂和本钢底垫，采用caf270/al2o330渣系，根据锭型调整esr熔速，将熔速适当下调。
技术特征：1.一种用于10cr11co3w3nimovnbnb耐热钢的冶炼方法，其特征在于：所述的冶炼方法在真空感应冶炼时通过控氧和固氮降低易烧损元素b的损失，其中，所述的控氧采用在终脱氧后将真空炉内的氧含量控制在40ppm以下减少b因氧化而损失，所述的固氮通过在出钢前采用ti作为固定元素与b一起同时加入钢水中使ti与氮结合减少易烧损元素b的损失。2.根据权利要求1所述的用于10cr11co3w3nimovnbnb耐热钢的冶炼方法，其特征在于：固氮过程中加入的ti的含量为0.01～0.02％。3.根据权利要求1所述的用于10cr11co3w3nimovnbnb耐热钢的冶炼方法，其特征在于：出钢前同时添加的ti与b分别以b-fe和ti-fe的形式加入。4.根据权利要求1、2或3所述的用于10cr11co3w3nimovnbnb耐热钢的冶炼方法，其特征在于：所述的冶炼方法还包括esr冶炼，在esr冶炼时采用本钢引弧剂和本钢底垫，冶炼过程中采用高纯ar作为保护气氛。5.根据权利要求4所述的用于10cr11co3w3nimovnbnb耐热钢的冶炼方法，其特征在于：真空感应冶炼时是按下述步骤进行的，1)完成装料和设备抽真空后供电，在低功率条件下对炉料烘烤至少20min；2)加热升温至熔清后开始精炼，精烘过程中加入脱氧c搅拌去除其中的氧；3)精炼结束后开始合金化处理，待成分调整合格后，加入0.01～0.02％al进行终脱氧处理；4)脱氧后向真空腔室充入5000pa氮气，加入含n合金，搅拌使钢液完全溶清；5)出钢前同时加入b-fe和ti-fe、熔清后出钢；6)在控制电极棒浇注速率的前提下浇筑钢坯，并确保电极棒头尾o％在40ppm以下，其中，在步骤2)中脱氧c分为两部分加入冶炼炉，一部分随炉加入，另一部分在精炼中段加入。6.根据权利要求4所述的用于10cr11co3w3nimovnbnb耐热钢的冶炼方法，其特征在于：esr冶炼时是按下述步骤进行的，1)esr处理前对设备状态进行检验，确保设备具有良好的气密性，采用高纯ar作为保护气氛；2)采用本钢引弧剂和本钢底垫，采用caf270/al2o330渣系，根据锭型调整esr熔速。
技术总结本发明公开了一种冶炼方法，尤其是公开了一种用于10Cr11Co3W3NiMoVNbNB耐热钢的冶炼方法，属于冶金生产工艺技术领域。提供一种能有效保证易烧损B元素含量的用于10Cr11Co3W3NiMoVNbNB耐热钢的冶炼方法。所述的冶炼方法在真空感应冶炼时通过控氧和固氮降低易烧损元素B的损失，其中，所述的控氧采用在终脱氧后将真空炉内的氧含量控制在40ppm以下减少B因氧化而损失，所述的固氮通过在出钢前采用Ti作为固定元素与B一起同时加入钢水中使Ti与氮结合减少易烧损元素B的损失。使Ti与氮结合减少易烧损元素B的损失。
技术研发人员：黎颖 张军 涂露寒 何玉东
受保护的技术使用者：成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司
技术研发日：2022.04.06
技术公布日：2022/7/4
