阅读说明：本技术 一种s31254超级奥氏体不锈钢的生产工艺 (Production process of S31254 super austenitic stainless steel ) 是由 史咏鑫 钟庆元 才丽娟 冯文静 葛书可 于 2019-09-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种S31254超级奥氏体不锈钢的生产工艺,包括以下步骤：A、向坩埚中投入原料,坩埚内抽真空,升温至1550～1570℃进行熔化；B、向熔融原料中注入氮气,进行搅拌熔炼；C、提高坩埚内氮气含量,使气压保持在0.07～0.08MPa,原料温度降低至1430～1490℃,进行浇铸；D、对浇铸后的原料进行冷却成型,温度降低至850～900℃,进行锻造,锻造比为4.3～4.8；E、对原料钢锭进行加热,升温至1100～1150℃,保温30min后以低于70℃/min的速度降低至室温。本发明能够改进现有技术的不足,提高了氮气注入方式的超级奥氏体不锈钢的含氮量。(the invention discloses a production process of S31254 super austenitic stainless steel, which comprises the following steps: A. putting raw materials into a crucible, vacuumizing the crucible, and heating to 1550-1570 ℃ for melting; B. injecting nitrogen into the molten raw materials, and stirring and smelting; C. increasing the nitrogen content in the crucible to keep the air pressure at 0.07-0.08 MPa, and reducing the temperature of the raw materials to 1430-1490 ℃ for casting; D. cooling and forming the cast raw materials, reducing the temperature to 850-900 ℃, and forging, wherein the forging ratio is 4.3-4.8; E. and heating the raw material steel ingot to 1100-1150 ℃, preserving the temperature for 30min, and then reducing the temperature to room temperature at a speed of less than 70 ℃/min. The invention can improve the defects of the prior art and improve the nitrogen content of the super austenitic stainless steel in a nitrogen injection mode.)

一种S31254超级奥氏体不锈钢的生产工艺

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，尤其是一种S31254超级奥氏体不锈钢的生产工艺。

背景技术

超级奥氏体不锈钢具有耐腐蚀，冷、热加工性能优越的特点，广泛应用于各类产品的生产加工中。提高超级奥氏体不锈钢的含氮量可以进一步改善超级奥氏体不锈钢的韧性和屈服强度。但是如何在保持原本晶体结构的基础上，通过低成本的氮气注入方式增加氮含量一直是本领域的技术难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种S31254超级奥氏体不锈钢的生产工艺，能够解决现有技术的不足，提高了氮气注入方式的超级奥氏体不锈钢的含氮量。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种S31254超级奥氏体不锈钢的生产工艺，包括以下步骤：

A、向坩埚中投入原料，坩埚内抽真空，升温至1550～1570℃进行熔化，原料包括，

碳≤0.05wt％,锰≤1.00wt％,镍17.0～18.1wt％,硅≤0.2wt％，磷≤0.03wt％,硫≤0.01wt％,铬20.0～21.0wt％,铜0.2～0.7wt％,钼6.0～6.5wt％,锆0.05～0.1wt％，钨0.02～0.05wt％，余量为铁；

B、向熔融原料中注入氮气，进行搅拌熔炼，氮气注入量为0.3～0.5m³/h，坩埚内气压保持在100Pa以内，持续20～30min；

C、提高坩埚内氮气含量，使气压保持在0.07～0.08MPa，原料温度降低至1430～1490℃，进行浇铸；

D、对浇铸后的原料进行冷却成型，温度降低至850～900℃，进行锻造，锻造比为4.3～4.8；

E、对原料钢锭进行加热，升温至1100～1150℃，保温30min后以低于70℃/min的速度降低至室温。

作为优选，步骤A中，原料中还包含0.01～0.02wt％的铈。

作为优选，步骤B中，采用顶部和底部同时注入氮气的方式进行氮气注入，顶部氮气注入量为底部氮气注入量的30～50％。

作为优选，步骤D中，锻造压力为600～650MPa。

作为优选，步骤E中，降温开始时，以65℃/min的速度降温，当温度降低至500℃时，停止降温，继续保温10min，然后以30℃/min的速度降低至室温。

采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明通过改进原料配比并增加氮气注入量，实现高锻造比的锻造加工，有效提高了超级奥氏体不锈钢的韧性和屈服强度。

附图说明

图1是实施例1中超级奥氏体不锈钢的显微晶体结构。

图2是实施例2中超级奥氏体不锈钢的显微晶体结构。

图3是实施例3中超级奥氏体不锈钢的显微晶体结构。

图4是实施例4中超级奥氏体不锈钢的显微晶体结构。

图5是对比例中超级奥氏体不锈钢的显微晶体结构。

具体实施方式

实施例1

一种S31254超级奥氏体不锈钢的生产工艺，包括以下步骤：

A、向坩埚中投入原料，坩埚内抽真空，升温至1550℃进行熔化，原料包括，

碳≤0.05wt％,锰≤1.00wt％,镍17.3wt％,硅≤0.2wt％，磷≤0.03wt％,硫≤0.01wt％,铬20.8wt％,铜0.2wt％,钼6.0wt％,锆0.07wt％，钨0.02wt％，余量为铁；

B、向熔融原料中注入氮气，进行搅拌熔炼，氮气注入量为0.35m³/h，坩埚内气压保持在100Pa以内，持续30min；采用顶部和底部同时注入氮气的方式进行氮气注入，顶部氮气注入量为底部氮气注入量的40％；

C、提高坩埚内氮气含量，使气压保持在0.07MPa，原料温度降低至1440℃，进行浇铸；

D、对浇铸后的原料进行冷却成型，温度降低至850℃，进行锻造，锻造比为4.4；

E、对原料钢锭进行加热，升温至1120℃，保温30min后以低于70℃/min的速度降低至室温。

本实施例中，通过采用上下同时注入氮气的方式，减少了氮气在熔融原料中的不均匀扩散时间，降低由于注入氮气导致的晶体结构形变度实施例2

一种S31254超级奥氏体不锈钢的生产工艺，包括以下步骤：

A、向坩埚中投入原料，坩埚内抽真空，升温至1555℃进行熔化，原料包括，

碳≤0.05wt％,锰≤1.00wt％,镍18.0wt％,硅≤0.2wt％，磷≤0.03wt％,硫≤0.01wt％,铬20.5wt％,铜0.25wt％,钼6.5wt％,锆0.07wt％，钨0.04wt％，铈0.02wt％，余量为铁；

B、向熔融原料中注入氮气，进行搅拌熔炼，氮气注入量为0.3m³/h，坩埚内气压保持在100Pa以内，持续30min；采用顶部和底部同时注入氮气的方式进行氮气注入，顶部氮气注入量为底部氮气注入量的40％；

C、提高坩埚内氮气含量，使气压保持在0.08MPa，原料温度降低至1465℃，进行浇铸；

D、对浇铸后的原料进行冷却成型，温度降低至855℃，进行锻造，锻造比为4.6；

E、对原料钢锭进行加热，升温至1145℃，保温30min后以低于70℃/min的速度降低至室温。

本实施例中，通过加入稀土元素，进一步提高超级奥氏体不锈钢的韧性。

实施例3

一种S31254超级奥氏体不锈钢的生产工艺，包括以下步骤：

A、向坩埚中投入原料，坩埚内抽真空，升温至1550℃进行熔化，原料包括，

碳≤0.05wt％,锰≤1.00wt％,镍17.5wt％,硅≤0.2wt％，磷≤0.03wt％,硫≤0.01wt％,铬21.0wt％,铜0.2wt％,钼6.0wt％,锆0.05wt％，钨0.02wt％，铈0.02wt％，余量为铁；

B、向熔融原料中注入氮气，进行搅拌熔炼，氮气注入量为0.3m³/h，坩埚内气压保持在100Pa以内，持续25min；采用顶部和底部同时注入氮气的方式进行氮气注入，顶部氮气注入量为底部氮气注入量的40％；

C、提高坩埚内氮气含量，使气压保持在0.08MPa，原料温度降低至1430℃，进行浇铸；

D、对浇铸后的原料进行冷却成型，温度降低至850℃，进行锻造，锻造比为4.7；锻造压力为600MPa；

E、对原料钢锭进行加热，升温至1100℃，保温30min后以低于70℃/min的速度降低至室温。

本实施例中，采用较低的锻造压力配合较高的锻造比，可以在避免出现较多纤维组织的情况下有效降低铸锭内结构疏松的问题。

实施例4

一种S31254超级奥氏体不锈钢的生产工艺，包括以下步骤：

A、向坩埚中投入原料，坩埚内抽真空，升温至1570℃进行熔化，原料包括，

碳≤0.05wt％,锰≤1.00wt％,镍18.1wt％,硅≤0.2wt％，磷≤0.03wt％,硫≤0.01wt％,铬20.0wt％,铜0.7wt％,钼6.5wt％,锆0.1wt％，钨0.05wt％，铈0.02wt％，余量为铁；

B、向熔融原料中注入氮气，进行搅拌熔炼，氮气注入量为0.5m³/h，坩埚内气压保持在100Pa以内，持续30min；采用顶部和底部同时注入氮气的方式进行氮气注入，顶部氮气注入量为底部氮气注入量的40％；

C、提高坩埚内氮气含量，使气压保持在0.08MPa，原料温度降低至1490℃，进行浇铸；

D、对浇铸后的原料进行冷却成型，温度降低至900℃，进行锻造，锻造比为4.8；锻造压力为600MPa；

E、对原料钢锭进行加热，升温至1150℃，保温30min后，开始降温，以65℃/min的速度降温，当温度降低至500℃时，停止降温，继续保温10min，然后以30℃/min的速度降低至室温。

本实施例中，在对钢锭进行退火处理时，通过阶梯式变速降温的处理，可以有效降低钢锭内部温度变化的差值，提高退火效果。

对比例

采用采购自上海圆鼎金属材料有限公司的S31254超级奥氏体不锈钢作为对比例。

下表为本发明实施例和对比例的测试实验数据。

	屈服强度(MPa)	冲击韧性(MPa)
			实施例1	523	165
实施例2	545	179
			实施例3	579	170
实施例4	611	195
			对比例	486	163

参看图1-5，通过附图中的晶粒结构对比和上表的实验数据对比可知，本发明可以有效优化超级奥氏体不锈钢的微观晶粒结构，提高屈服强度额冲击韧性。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。