1.本发明属于金属冶炼技术领域，具体涉及一种纯净度及耐蚀性高的无磁不锈钢及其冶炼方法。
背景技术：2.无磁不锈钢由于其优良的耐蚀性能、良好的冲击韧性和低磁性，被广泛应用于石油、天然气勘探和开采，利用材料的无磁特性避免地质磁场对勘探仪器的干扰，以及钻头在地下的遥感定向；利用材料的高综合性能和高抗腐蚀特性在地下腐蚀介质侵蚀严重的高硫、高氯地质进行钻探作业。
3.为了降低成本，同时为了保证材料的奥氏体组织及高的强度，一般选用节镍型的高锰高氮钢，但锰含量高容易造成材料晶粒粗大，同时大量的锰进行合金化会造成钢中mno类夹杂物偏高，材料纯净度差，粗大的晶粒及差的纯净度又会影响材料的耐腐蚀性，造成材料失效。
技术实现要素：4.本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种纯净度及耐蚀性高的无磁不锈钢及其冶炼方法，该方法采用电弧炉或转炉冶炼初炼钢水；通过合金熔化炉熔化合金；通过氩氧炉吹氧脱碳至碳≤0.015%后采用电解金属锰进行锰的合金化；通过氩气搅拌去除钢液中的氢；通过扒渣后造还原渣进行脱氧脱硫；通过氮气增氮进行氮的合金化；通过钢包炉精炼及钙处理进一步提高钢液纯净度；通过稀土铈微合金化进一步提高钢液纯净度及细化无磁不锈钢晶粒。本发明可解决无磁不锈钢因纯净度差及晶粒粗大而影响耐蚀性的问题，可以批量生产纯净度及耐蚀性好的无磁不锈钢。
5.本发明的目的是通过以下技术方案来实现：一种纯净度及耐蚀性高的无磁不锈钢，其特征在于，所述无磁不锈钢的化学元素按质量百分比为：c=0.01～0.06%，si=0.10~0.60%，mn=18.00~20.00%，p≤0.025%，s≤0.005%，ni=3.00~4.50%，cr=18.00~21.00%，mo=1.50~2.50%，cu=0.15~0.50%，nb=0.02~0.10%，n=0.50~0.70%，ce=0.002~0.010%，，al=0.005~0.020%，余量为fe及其他不可避免的杂质元素；一种纯净度及耐蚀性高的无磁不锈钢的冶炼方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1）、通过电弧炉或转炉初炼，将初炼钢水的磷含量降低至0.005%以下；步骤2）、通过合金熔化炉熔化高碳铬铁200-300kg/t、镍板25-35kg/t、钼铁20-30kg/t，以提高合金收得率，加快生产效率，合金熔化后与步骤1）获得的初炼钢水一起兑入氩氧炉冶炼；步骤3）、通过氩氧炉分为三个阶段进行脱碳，脱碳一期开启氧枪及风枪按氧氮比5:1进行吹氧脱碳，为避免脱碳期间温度过高侵蚀炉衬，吹氧脱碳期间加入石灰30-50kg/t、
高碳铬铁80-100kg/t控制温度≤1700℃；当钢中碳含量≤0.45%时进入脱碳二期，停止氧枪冶炼，只开风枪冶炼，并控制氧氮比1:1-1:4以控制温度≤1720℃；当钢中碳含量≤0.10%时进入脱碳三期，控制氧氮比1:5吹氧脱碳，当钢中碳含量≤0.015%时，进行铬的还原及锰的合金化；步骤4）、在氩氧炉内进行铬的还原及锰的合金化，在钢中碳含量≤0.015%时向炉内加入硅铁20-25kg/t进行还原，再分2-3批加入电解金属锰进行锰的合金化，电解金属锰的加入量按200-240kg/t计算，收得率按重量百分比92%考虑；步骤5）、对氩氧炉进行温度补偿，锰的合金化会造成氩氧炉钢液温度大幅降低，需加入硅铁或铝块进行吹氧升温，根据锰合金化所降的温度量计算，吹氧升温按增加450-550℃进行考虑，具体用量按吨钢水升温100℃需3.88公斤硅铁或2.87公斤铝块进行计算；步骤6）、锰合金化后，将搅拌气体切换为氩气，按流量60m3/min进行强搅拌1分钟以上，以去除电解金属锰带入的氢；步骤7）、在锰的合金化及吹氧升温和氩气搅拌去氢后，炉渣偏氧化性且碱度低，不利于钢液纯净度，需扒掉炉渣，重新加入石灰10-20kg/t、萤石2-5kg/t和铝块2-3kg/t进行脱氧、脱硫，提高钢液纯净度；步骤8）、采用氮气吹氮进行氮的合金化，氮气流量不低于40m3/h，吹氮至氮含量0.50%以上，测温、取样，温度、成分合格后，aod出钢转入钢包精炼炉进行精炼；步骤9）、精炼钢包就位后，加入石灰3-5kg/t、萤石粉2-3kg/t调整炉渣，分3批以上加入硅钙粉1-3kg/t对炉渣进行扩散脱氧，控制[s]≤0.003%、喂入硅钙线3-5m/t，氮气流量30-50nl/min对钢液进行弱搅拌8分钟，之后将氮气流量调整至100nl/min使钢液裸露，在裸露处加入用铁皮包裹好的稀土铈，收得率按30%进行计算加入量，之后继续按氮气流量30-50l/min对钢液进行弱搅拌10分钟以上，温度1470-1490℃，吊包进行浇注。
[0006]
优选地，为保证无磁不锈钢晶间腐蚀能力，需控制碳含量≤0.03%，为达到此控制目标，所述步骤4）氩氧炉还原用硅铁要求c≤0.05%、电解金属锰要求c≤0.03%。
[0007]
优选地，所述步骤9）所用稀土铈要求铈含量≥65%。
[0008]
本发明方法具有如下优势：本发明提供了一种纯净度及耐蚀性高的无磁不锈钢及其冶炼方法，通过合金熔化炉化合金，缩短氩氧炉冶炼周期及耐材侵蚀；通过氩氧炉三个阶段合理分配脱碳，可避免氩氧炉温度梯度大造成的炉衬侵蚀及氧化末过氧化现象；通过合理的分批加入电解金属锰及温度补偿，一方面避免氩氧炉温度梯度大造成炉衬侵蚀，另一方面提高了锰的收得率、避免大量锰氧化成mno污染钢液；通过氩气强搅拌降低氢分压，在氩氧炉进行去氢处理，降低电解锰带入钢液的氢对纯净度的影响；通过氩氧炉二次造渣进一步脱氧脱硫提高钢液纯净度；通过钢包炉精炼及钙处理，进一步提高钢液纯净度及对夹杂物进行变性处理；通过稀土铈的微合金化及设计了稀土微合金化的加入时机及加入方法，提高了稀土铈的收得率，避免了夹杂物对钢液质量的影响，进一步提高钢液纯净度及细化无磁不锈钢晶粒。本发明可解决无磁不锈钢因纯净度差及晶粒粗大而影响耐蚀性的问题，可以批量生产纯净度及耐蚀性高的无磁不锈钢。
附图说明
[0009]
图1 为本发明的流程图。
具体实施方式
[0010]
下面结合实施例对本发明的具体实施方式进行进一步的说明，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。以下结合附图1对本发明实施例进行说明：实施例1：一种纯净度及耐蚀性高的无磁不锈钢及其冶炼方法：初炼钢水：采用60吨电弧炉冶炼，终点[c]：0.06%、[p]：0.004%，出钢温度1660℃，出钢后钢包吊至合金熔化炉接合金铁水。
[0011]
合金熔化炉化合金：炉料由高碳铬铁16吨、镍板2吨、钼铁1.5吨组成，电炉出钢后钢包至合金熔化炉接合金铁水，之后钢包吊至氩氧炉兑钢。
[0012]
氩氧炉吹氧脱碳：炉内提前加入石灰1000公斤，兑入钢水成分见表1。
[0013]
表1 氩氧炉兑入钢水成分（质量百分数，%）元素csimnpscrnimocual成分1.10.450.700.0150.00919.805.603.00.200.015脱碳一期开启氧枪及风枪进行吹氧脱碳，温度1700℃时分四批加入石灰3000公斤、高碳铬铁5000公斤。碳含量0.50%时关闭氧枪；碳含量0.10%、温度1720℃时取样，样来加入硅铁200kg，还原4分钟。
[0014]
碳含量0.40%时进入脱碳二期，关闭氧枪，只开风枪冶炼；碳含量0.08%时进入脱碳三期，温度1720℃时取样，当碳含量0.015%时进行铬的还原及锰的合金化。
[0015]
氩氧炉还原、锰的合金化及去氢：加入硅铁1400kg，还原8分钟。分三批加入电解金属锰13000公斤、铝1100公斤进行锰的合金化及吹氧升温，之后氩气搅拌1分钟去除电解锰带入的氢。之后取样、测温，温度1680℃。
[0016]
氩氧炉脱氧脱硫及氮的合金化：扒除60%以上的炉渣后重新加入石灰600公斤、萤石200公斤、铝块150公斤造渣，氮气流量50m3/h搅拌40分钟后，取样成分合格，测温1570℃出钢，出钢后转往钢包精炼炉进行精炼。
[0017]
6）钢包精炼炉精炼及稀土铈微合金化：钢包就位后加入石灰200公斤、萤石粉120公斤送电化渣，分四批加入硅钙粉120kg对炉渣进行扩散脱氧，取样[s]=0.002%，喂入硅钙线200m，氮气流量40nl/min对钢液进行弱搅拌8分钟，之后将氮气流量调整至100nl/min使钢液裸露，在裸露处加入用铁皮包裹好的稀土铈10公斤，之后继续按氮气流量40nl/min对钢液进行弱搅拌12分钟，温度1490℃吊包进行浇注。出钢前成分见表2。
[0018]
表2 出钢前钢水成分（质量百分数，%）
元素csimnpscrnimoncunbce成分0.020.3519.000.0180.00218.603.601.800.540.250.030.0035
技术特征：1.一种纯净度及耐蚀性高的无磁不锈钢，其特征在于，所述无磁不锈钢的化学元素按质量百分比为：c=0.01～0.06%，si=0.10～0.60%，mn=18.00～20.00%，p≤0.025%，s≤0.005%，ni=3.00～4.50%，cr=18.00～21.00%，mo=1.50～2.50%，cu=0.15～0.50%，nb=0.02～0.10%，n=0.50～0.70%，ce=0.002～0.010%，al=0.005～0.020%，余量为fe及其他不可避免的杂质元素。2.一种纯净度及耐蚀性高的无磁不锈钢的冶炼方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1）、通过电弧炉或转炉初炼，将初炼钢水的磷含量降低至0.005%以下；步骤2）、通过合金熔化炉熔化高碳铬铁200-300kg/t、镍板25-35kg/t、钼铁20-30kg/t，以提高合金收得率，加快生产效率，合金熔化后与步骤1）获得的初炼钢水一起兑入氩氧炉冶炼；步骤3）、通过氩氧炉分三个阶段进行脱碳，脱碳一期开启氧枪及风枪按氧氮比5:1进行吹氧脱碳，为避免脱碳期间温度过高侵蚀炉衬，吹氧脱碳期间加入石灰30-50kg/t、高碳铬铁80-100kg/t控制温度≤1700℃；当钢中碳含量≤0.45%时进入脱碳二期，停止氧枪冶炼，只开风枪冶炼，并控制氧氮比1:1-1:4以控制温度≤1720℃；当钢中碳含量≤0.10%时进入脱碳三期，控制氧氮比1:5吹氧脱碳，当钢中碳含量≤0.015%时，进行铬的还原及锰的合金化；步骤4）、在氩氧炉内进行铬的还原及锰的合金化，在钢中碳含量≤0.015%时向炉内加入硅铁20-25kg/t进行还原，再分2-3批加入电解金属锰进行锰的合金化，电解金属锰的加入量按200-240kg/t计算，收得率按重量百分比92%考虑；步骤5）、对氩氧炉进行温度补偿，锰的合金化会造成氩氧炉钢液温度大幅降低，需加入硅铁或铝块进行吹氧升温，根据锰合金化所降的温度量计算，吹氧升温按增加450-550℃进行考虑，具体用量按吨钢水升温100℃需3.88公斤硅铁或2.87公斤铝块进行计算；步骤6）、锰合金化后，将搅拌气体切换为氩气，按流量60m3/min进行强搅拌1分钟以上，以去除电解金属锰带入的氢；步骤7）、在锰的合金化及吹氧升温和氩气搅拌去氢后，炉渣偏氧化性且碱度低，不利于钢液纯净度，需扒掉炉渣，重新加入石灰10-20kg/t、萤石2-5kg/t和铝块2-3kg/t进行脱氧、脱硫，提高钢液纯净度；步骤8）、采用氮气吹氮进行氮的合金化，氮气流量不低于40m3/h，吹氮至氮含量0.50%以上，测温、取样，温度、成分合格后，aod出钢转入钢包精炼炉进行精炼；步骤9）、精炼钢包就位后，加入石灰3-5kg/t、萤石粉2-3kg/t调整炉渣，分3批以上加入硅钙粉1-3kg/t对炉渣进行扩散脱氧，控制[s]≤0.003%、喂入硅钙线3-5m/t，氮气流量30-50nl/min对钢液进行弱搅拌8分钟，之后将氮气流量调整至100nl/min使钢液裸露，在裸露处加入用铁皮包裹好的稀土铈，收得率按30%进行计算加入量，之后继续按氮气流量30-50l/min对钢液进行弱搅拌10分钟以上，温度1470-1490℃，吊包进行浇注。3.根据权利要求2所述的一种纯净度及耐蚀性高的无磁不锈钢的冶炼方法，其特征在于，为保证无磁不锈钢晶间腐蚀能力，需控制碳含量≤0.03%，为达到此控制目标，所述氩氧炉还原用硅铁要求c≤0.05%、电解金属锰要求c≤0.03%。4.根据权利要求2所述的一种纯净度及耐蚀性高的无磁不锈钢的冶炼方法，其特征在
于，所用稀土铈要求铈含量≥65%。
技术总结本发明涉及一种纯净度及耐蚀性高的无磁不锈钢及其冶炼方法，采用电弧炉或转炉冶炼初炼钢水；通过合金熔化炉熔化合金；通过氩氧炉吹氧脱碳至碳≤0.015%后采用电解金属锰进行锰的合金化；通过氩气搅拌去除钢液中的氢；通过扒渣后造还原渣进行脱氧脱硫；通过氮气增氮进行氮的合金化；通过钢包炉精炼及钙处理进一步提高钢液纯净度；通过稀土铈微合金化进一步提高钢液纯净度及细化无磁不锈钢晶粒，本发明可解决无磁不锈钢因纯净度差及晶粒粗大而影响耐蚀性的问题，可以批量生产纯净度及耐蚀性高的无磁不锈钢。高的无磁不锈钢。高的无磁不锈钢。
技术研发人员：王怡群 雷冲 李占华 高全德 李玉标 王文洋 郑安雄 周鹏 马姣
受保护的技术使用者：河南中原特钢装备制造有限公司
技术研发日：2022.09.26
技术公布日：2022/12/16
