阅读说明：本技术 15-5ph稀土马氏体不锈钢的制造方法 (Method for manufacturing 15-5PH rare earth martensitic stainless steel ) 是由 陈坚 陈菊生 向彪 于 2020-04-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种15-5PH稀土马氏体不锈钢的制造方法,包括钢材的酸洗、钢材的冶炼制造、钢材的锻造、钢材的热处理,所述钢材的冶炼制造过程为：选用微碳铬铁、0＃镍板、电解铜以及原生态废钢中的一种或多种组合作为原材料,对原材料进行酸洗,依次进行EF熔炼、VOD真空精炼以及ESR电渣重熔,得到钢锭。本发明的优点是：由于在EF熔炼过程中加入复合脱氧剂SiMnAlCa,经化合反应,与钢水中氧化物、硫化物形成钢渣,经过三次扒渣,可以减少非金属夹杂物,并且在熔炼后期出钢前加入占钢水的质量比为0.2-0.3‰的微量CeNd混合稀土,可有效改善低温韧性,获得高强度、低温冲击韧性好的15-5PH稀土马氏体不锈钢。(The invention discloses a manufacturing method of a 15-5PH rare earth martensitic stainless steel, which comprises the steps of acid pickling of steel, smelting and manufacturing of the steel, forging of the steel and heat treatment of the steel, wherein the smelting and manufacturing process of the steel comprises the following steps: selecting one or more of micro-carbon ferrochrome, 0 # nickel plate, electrolytic copper and original ecological steel scrap as raw materials, pickling the raw materials, and sequentially carrying out EF smelting, VOD vacuum refining and ESR electroslag remelting to obtain the steel ingot. The invention has the advantages that: because the composite deoxidizer SiMnAlCa is added in the EF smelting process, the deoxidizer SiMnAlCa forms steel slag with oxides and sulfides in molten steel through chemical combination reaction, non-metallic inclusions can be reduced through three-time slag skimming, and trace CeNd mixed rare earth accounting for 0.2-0.3 per mill of the mass ratio of the molten steel is added before tapping in the later smelting period, the low-temperature toughness can be effectively improved, and the 15-5PH rare earth martensitic stainless steel with high strength and good low-temperature impact toughness can be obtained.)

15-5PH稀土马氏体不锈钢的制造方法

技术领域

本发明涉及冶金领域，尤其是涉及一种15-5PH稀土马氏体不锈钢的制造方法。

背景技术

15-5PH稀土马氏体不锈钢是极地环境用钢、特殊舰船用钢；屈服强度≥1000Mpa，抗拉强度≥1050Mpa，延伸率≥14%，－20℃冲击韧性≥150J、－84℃冲击韧性≥80J、－20℃CTOD≥0.2mm，夹杂物A、B类≤1级、C、D类≤0.5级。国内找不到相应钢种，而美国15-5PH较为相似，但不考核低温冲击，不考核非金属夹杂物。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种15-5PH稀土马氏体不锈钢的制造方法，该制造方法主要包括钢材的酸洗、钢材的冶炼制造、钢材的锻造以及钢材的热处理，通过在EF熔炼过程加入复合脱氧剂SiMnAlCa，有效减少非金属夹杂物，通过在出钢前加入微量CeNd混合稀土，获得高强度、低温冲击性好的15-5PH稀土马氏体不锈钢。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种15-5PH稀土马氏体不锈钢的制造方法，其特征在于所述制造方法选择微碳铬铁、0＃镍板、电解铜、原生态废钢中的一种或多种组合作为原材料进行冶炼，在出钢前加入CeNd混合稀土，所述CeNd混合稀土占钢水的质量比为0.2-0.3‰；得到15-5PH稀土马氏体不锈钢，使所述15-5PH稀土马氏体不锈钢的质量组份为：C≤0.07%、Si≤1.00%、Mn≤1.00%、Cr14.00-15.00%、Ni 3.50-5.50%、P≤0.03%、S≤0.015%、Cu 2.50-4.50%、Nb+Ta 0.15-0.45%、Mo≤0.50%，其余为Fe。

所述制造方法包括以下步骤：

（1）选择微碳铬铁、0＃镍板、电解铜、原生态废钢中的一种或多种组合作为原材料；

（2）采用稀硫酸对所述原材料进行酸洗，再用清水洗去酸渍，烘干进炉；

（3）对钢炉炉膛和钢包进行清洗，清洗的方法为冶炼1-2炉17-4PH钢；

（4）对步骤（2）中的所述原材料进行冶炼，冶炼的方式为：依次进行EF电弧炉熔炼、VOD真空精炼和ESR电渣重熔，获得钢锭；其中，在所述EF电弧炉熔炼过程中加入复合脱氧剂SiMnAlCa以将钢水中氧化物、硫化物形成化合物炉渣浮在钢水表面，经过氧化期后期、还原期、出钢前三次扒除所述化合物炉渣，以减少钢水中的非金属夹杂物；在所述EF电弧炉熔炼后期出钢前加入所述CeNd混合稀土，所述CeNd混合稀土占钢水的质量比为0.2-0.3‰，搅拌5-10分钟后出钢；

（5）采用大压机，应用FM法，对所述钢锭进行强压快锻，锻造比≥3，锻后扩氢退火，得到锻件；

（6）所述锻件依次进行1040℃±10℃的固溶热处理、760±10℃的调质处理和480±10℃时效处理，得到15-5PH稀土马氏体不锈钢。

所述稀硫酸的溶质质量分数为5%。

所述复合脱氧剂SiMnAlCa的质量组份为：Si 7-8%、Mn 18-19%、Al 5-5.5%、Ca 4-4.5%、其余为Fe。

所述冶炼过程采用台阶式分部加热方法：在20℃—560℃之间每小时升温50℃，保温1-2小时；在560℃—860℃之间每小时升温80℃，保温1-2小时；在860℃—1200℃之间每小时升温100℃，保温2-3小时。

所述15-5PH稀土马氏体不锈钢的质量组份为：C 0.06%、Si 0.47%、Mn 0.56%、Cr14.10%、Ni 4.50%、P 0.015%、S 0.009%、Cu 3.60%、Nb+Ta 0.35%、Mo 0.43%，其余为Fe。

本发明的优点是：在EF熔炼过程加入复合脱氧剂SiMnAlCa，使复合脱氧剂经化合反应与钢中氧化物硫化物形成钢渣，经三次扒渣，净化钢水，从而有效减少非金属夹杂物；在出钢前加入占钢水的质量比为0.2-0.3‰的CeNd混合稀土，能有效改善低温韧性，使15-5PH稀土马氏体不锈钢的各项性能达到极地环境用钢的标准，符合设计要求。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

实施例：本实施例具体涉及一种15-5PH稀土马氏体不锈钢的制造方法，具体包括以下步骤：

（1）选择微碳铬铁、0＃镍板、电解铜以及原生态废钢中的一种或多种组合作为原材料；此处的原生态废钢是指洁净、无铁锈、无油腻、无污染块料废钢。

（2）采用溶质质量分数为5%的稀硫酸对原材料进行酸洗，再用清水洗去酸渍，烘干进炉；因需要严格考核非金属夹杂物，因此要对原材料进行酸洗。

（3）对钢炉炉膛和钢包进行清洗，清洗的方法为冶炼1-2炉17-4PH钢；从而将炉膛和钢包壁上的残余元素如W、Ti、Sn、Bi等有害元素带走，炉膛、钢包壁上的元素与15-5PH稀土马氏体不锈钢相同。

（4）对步骤（2）中的原材料进行冶炼，冶炼的方式为：依次进行EF电弧炉熔炼、VOD真空精炼和ESR电渣重熔，获得钢锭。

其中：

在EF电弧炉熔炼过程中加入复合脱氧剂SiMnAlCa以使钢水中氧化物、硫化物形成化合物炉渣浮在钢水表面，复合脱氧剂SiMnAlCa的质量组份为：Si 7-8%、Mn 18-19%、Al 5-5.5%、Ca 4-4.5%、其余为Fe，经过氧化期后期、还原期、出钢前三次扒除化合物炉渣，以减少钢水中的非金属夹杂物。

在EF电弧炉熔炼后期出钢前加入占钢水的质量比为0.2-0.3‰的CeNd（铈、钕）混合稀土，搅拌5-10分钟后出钢；能有效改善15-5PH稀土马氏体不锈钢的低温韧性，使其能够承受－40℃、－80℃的低温。

钢水再进入VOD真空精炼、真空脱气，使H含量≤1.6ppm、O含量≤20ppm。然后进行ESR电渣重熔，二次精炼，获得钢锭。

加热方法采用台阶式分部加热法：在20℃—560℃之间每小时升温50℃，保温1-2小时，在560℃—860℃之间每小时升温80℃，保温1-2小时，在860℃—1200℃之间每小时升温100℃，保温2-3小时。然后对钢锭进行整修，切除厚度占钢锭总厚度3%的顶部，再切除厚度占钢锭总厚度5%的尾部。

（5）采用大压机，应用FM法，对钢锭进行强压快锻，锻造比≥3，锻后扩氢退火，得到锻件。

（6）锻件依次进行1040℃±10℃的固溶热处理，以达到高强度和韧性最佳值，再进行760±10℃的调质处理，使溶质元素扩散均匀，最后进行480±10℃时效处理，得到15-5PH稀土马氏体不锈钢，15-5PH稀土马氏体不锈钢的标准质量组份为：C≤0.07%、Si≤1.00%、Mn≤1.00%、Cr 14.00-15.00%、Ni 3.50-5.50%、P≤0.03%、S≤0.015%、Cu 2.50-4.50%、Nb+Ta0.15-0.45%、Mo≤0.50%，其余为Fe。

按照本实施例中的制造方法所制得的15-5PH稀土马氏体不锈钢，实测质量组份为：C 0.06%、Si 0.47%、Mn 0.56%、Cr 14.10%、Ni 4.50%、P 0.015%、S 0.009%、Cu 3.60%、Nb+Ta 0.35%、Mo 0.43%，其余为Fe。

按照本实施例中的制造方法所制得的15-5PH稀土马氏体不锈钢力学性能见下表：

力学性能

经检测,可以发现按照本实施例中的制造方法所制得的15-5PH稀土马氏体不锈钢的各项性能达到极地环境用钢的标准，符合设计要求。