一种改善超级奥氏体不锈钢凝固组织的方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115058632A(43)申请公布日2022.09.16(21)申请号202210694693.3(22)申请日2022.06.20(71)申请人东北大学地址113122辽宁省抚顺市经济开发区沈东七路33号(72)发明人姜周华张树才李花兵禹江涛冯浩朱红春郑立春钱书文(74)专利代理机构北京方圆嘉禾知识产权代理有限公司11385专利代理师范冬冬(51)Int.Cl.C22C33/04(2006.01)C21C7/00(2006.01)C21C7/06(2006.01)C21C7/072(2006.01)权利要求书2页说明书12页(54)发明名称一种改善超级奥氏体不锈钢凝固组织的方法(57)摘要本发明提供了一种改善超级奥氏体不锈钢凝固组织的方法，属于合金材料技术领域。本发明在硼稀土合金化的过程中利用稀土元素并严格控制其用量将钢液中的夹杂物转变为细小且能在钢液中稳定存在的稀土夹杂；采用大流量二次底吹氮气并控制底吹时间的方式充分搅拌钢液，使稀土夹杂尽可能留在钢液中的同时，减少其碰撞聚集长大的时间，使有效形核夹杂物占比控制在30％以上，使得更多细小的稀土夹杂可留在钢液中，其非均质形核作用显著增强，进一步改善凝固组织；分段冷却中先通过大水流量使稀土夹杂诱导奥氏体和σ相的形核进一步促进，后采用小水流量让硼充分在奥氏体和σ相界处偏析，进一步改善凝固组织。CN115058632ACN115058632A权利要求书1/2页1.一种改善超级奥氏体不锈钢凝固组织的方法，包括以下步骤：(1)将合金原料熔炼后得到合金熔体；(2)对所述步骤(1)得到的合金熔体依次进行氮合金化和脱氧，得到超级奥氏体不锈钢熔体；所述氮合金化包括：向所述合金熔体中加入氮化铬和一次底吹氮气；所述一次底吹氮气的压力为二次底吹氮气压力的50％～60％，所述一次底吹氮气的流量为0.06～0.30Nm3/h；所述脱氧使用的脱氧剂为铝；(3)向所述步骤(2)得到的超级奥氏体不锈钢熔体中加入硼稀土镁合金粉末进行深脱氧和硼稀土合金化，同时进行二次底吹氮气，得到改进超级奥氏体不锈钢熔体；所述二次底吹氮气的压力为0.07～0.12MPa，所述二次底吹氮气的氮气流量为0.12～0.60Nm3/h，所述二次底吹氮气的时间≤3min；(4)将所述步骤(3)得到的改进超级奥氏体不锈钢熔体依次进行浇铸、一次水冷和二次水冷，得到超级奥氏体不锈钢；所述一次水冷的水流量为800～1200L/min，一次水冷的冷却时间为1～5min；所述二次水冷的水流量为200～400L/min。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中熔炼的真空度≤4Pa。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中氮合金化的温度为1510～1530℃，所述步骤(3)中硼稀土合金化温度比步骤(2)中氮合金化温度高10～20℃。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中铝的用量为0.7～1.2kg/t。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按质量百分比计，所述步骤(3)中硼稀土镁合金粉末的成分包括：B：1～8％、Mg：5～20％、RE：15～55％和余量的镍，其中RE为Ce、La和Gd中的一种或几种；所述硼稀土镁合金粉末的粒径≤0.5mm。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硼稀土镁合金粉末由硼稀土镁合金粉末A和硼稀土镁合金粉末B复配而成；按质量百分比计，所述硼稀土镁合金粉末A的成分包括：B：1～4％、Mg：5～15％、RE：20～55％和余量的镍；所述硼稀土镁合金粉末B的成分包括：B：4～8％、Mg：15～20％、RE：15～20％和余量的镍。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，1t超级奥氏体不锈钢熔体中硼稀土镁合金粉末A和硼稀土镁合金粉末B的加入质量WA和WB分别如式I和式II所示，所述WA和WB的单位为t：WA＝(WREB×WMg‑WMgB×WRE)/(WMgA×WREB‑WREA×WMgB)×1t式IWB＝(WREA×WMg‑WMgA×WRE)/(WMgB×WREA‑WREB×WMgA)×1t式II所述式I和式II中，WREA为硼稀土镁合金粉末A中RE的质量百分比；WMgA为硼稀土镁合金粉末A中Mg的质量百分比；WMgB为硼稀土镁合金粉末B中Mg的质量百分比；WREB为硼稀土镁合金粉末B中RE的质量百分比；WMg为改进超级奥氏体不锈钢熔体中Mg的质量百分比；WRE为改进超级奥氏体不锈钢熔体中稀土元素的质量百分比；所述式I和式II中WMg按照式III所示的公式计算：WMg＝(WAl1×4+WAl2)×WO2/(WO1×10)式III所述式III中，WAl1为合金熔体中Al元素的质量百分比；WAl2为脱氧使用的铝