超纯净耐热不锈圆钢及制造工艺
阅读说明：本技术 超纯净耐热不锈圆钢及制造工艺 (Super-pure heat-resistant stainless steel bar and manufacturing process thereof ) 是由 王永如 于 2021-06-24 设计创作，主要内容包括：本发明提出一种超纯净耐热不锈圆钢,化学组成比按重量比计包含C：0.040～0.045,Si：0.31～0.37,Mn：1.1～1.7,P：0.015～0.019,S≤0.004,Cr：16.3～17.4,Ni：11.72～12.35,Mo：2.38～2.57,Cu≤0.050,N≤0.055,V≤0.038,Al：0.013～0.021,Co≤0.04,Se＜0.0005,余量为Fe及杂质,其中五害元素(As+Sb+Bi+Sn+Pb)总和≤0.015。还提出一项所述的超纯净耐热不锈圆钢的制造工艺,冶炼、AOD精炼、电渣重熔、锻造、热处理、机加工、探伤、性能检测(金相、冲击、拉伸、高温持久、蠕变)。其能减少硫元素的同时,降低锰元素的含量,将锰元素保持在合理的范畴内。晶粒度按照GB/T6394规范,平均晶粒度为4-6级,铁素体按照GB/T13305规范,铁素体含量不大于0.5级。(The invention provides an ultra-pure heat-resistant stainless steel round steel, which comprises the following chemical components in percentage by weight: 0.040 to 0.045, Si: 0.31 to 0.37, Mn: 1.1 to 1.7, P: 0.015-0.019, S is less than or equal to 0.004, and Cr: 16.3 to 17.4, Ni: 11.72 to 12.35, Mo: 2.38-2.57, Cu is less than or equal to 0.050, N is less than or equal to 0.055, V is less than or equal to 0.038, Al: 0.013-0.021, Co is less than or equal to 0.04, Se is less than 0.0005, and the balance of Fe and impurities, wherein the sum of five harmful elements (As + Sb + Bi + Sn + Pb) is less than or equal to 0.015. The manufacturing process of the ultra-pure heat-resistant stainless steel bar comprises smelting, AOD refining, electroslag remelting, forging, heat treatment, machining, flaw detection and performance detection (metallographic phase, impact, stretching, high-temperature endurance and creep deformation). The sulfur element can be reduced, the content of the manganese element is reduced, and the manganese element is kept in a reasonable range. The grain size is in accordance with GB/T6394 specification, the average grain size is 4-6 grade, the ferrite is in accordance with GB/T13305 specification, and the ferrite content is not more than 0.5 grade.)
技术领域
本发明涉及钢制造领域，具体涉及超纯净耐热不锈圆钢及制造工艺。
背景技术
铁水中的S元素，多来源于矿石和焦炭，S元素会降低圆钢的热塑性，导致圆钢产生热脆现象。
锰钢作为调合S元素，形成MnS，削弱S元素造成的热脆现象，是有益元素。
但是锰元素过多，容易降低圆钢的抗腐蚀能力和回火脆性。
发明内容
为了克服现有技术中的不足，本发明提出超纯净耐热不锈圆钢及制造工艺，其能减少硫元素的同时，降低锰元素的含量，将锰元素保持在合理的范畴内。
为了实现上述目的，本发明提出一种超纯净耐热不锈圆钢，化学组成比按重量比计包含C：0.040～0.045，Si：0.31～0.37，Mn：1.1～1.7，P：0.015～0.019，S≤ 0.004，Cr：16.3～17.4，Ni：11.72～12.35，Mo：2.38～2.57，Cu≤0.050，N≤0.055， V≤0.038，Al：0.013～0.021，Co≤0.04，Se＜0.0005，余量为Fe及杂质。
进一步地，圆钢的650℃以下抗拉强度≥350MPa，圆钢的23℃抗拉强度≥540MPa，布氏硬度≥145HBW，23℃冲击功≥390J。
进一步地，化学组成比按重量比计含有：C：0.043，Si：0.34；Mn：1.10，P：0.018， S：0.0027，Cr：17.21，Ni：12.23，Mo：2.56，Cu：0.05，N：0.053，V：0.035，Al： 0.015，Co：0.033，Se＜0.0005。
还提出一种超纯净耐热不锈圆钢的制造工艺，包括冶炼、AOD精炼、电渣重熔、锻造、热处理、机加工、探伤、性能检测，包括以下步骤，
(1)在高炉铁水中，加入Mn，Mn用于去除铁水中的S，再混合FeO、Fe2O3粉末，用氮气吹入到铁水中，FeO、Fe2O3粉末用于降低铁水中Mn含量，直至符合圆钢要求；
(2)在铁水中加入Cr，在通入氮气的同时，向铁水中吹入氧气；
(3)模铸成圆钢；
(4)将圆钢通电产生的电阻热；
(5)将圆钢加热到1600℃，用4℃的水快速冷却；
(6)再将圆钢加热到900℃，保持圆钢50分钟以上900℃，然后将圆钢在空气中自然冷却；
(7)用氩气包裹圆钢，将圆钢加热到120℃，在120℃下保温2小时以上后，在空气中自然冷却。
有益效果：通过Mn来降低铁水中S元素，但是Mn元素会过量，通过FeO、Fe2O3 粉末来氧化多余的Mn元素，减少了Mn元素提高了圆钢的抗腐蚀性，避免了回火脆性。
Cr元素随氮气通入到铁水中，可以避免Cr氧化，Cr元素可以提高圆钢的硬度。
具体实施方式
本发明首选实施方式的超纯净耐热不锈圆钢，化学组成比按重量比计包含C：0.040～0.045，Si：0.31～0.37，Mn：1.1～1.7，P：0.015～0.019，S≤0.004，Cr： 16.3～17.4，Ni：11.72～12.35，Mo：2.38～2.57，Cu≤0.050，N≤0.055，V≤0.038， Al：0.013～0.021，Co≤0.04，Se＜0.0005，余量为Fe及杂质。
具体地，圆钢可以按以下重量比计，C：0.043，Si：0.34；Mn：1.10，P：0.018，S：0.0027，Cr：17.21，Ni：12.23，Mo：2.56，Cu：0.05，N：0.053，V：0.035，Al： 0.015，Co：0.033，Se＜0.0005。余量为Fe和杂质，其中杂质中As、Sb、Bi、Sn 和Pb的总量占比为0.012。
根据国家标准GB/T 228.1-2010金属室温拉伸试验测试，本实施例的圆钢的拉伸结果如下：
根据国家标准GB/T 231.1-2018的硬度测试，本实施例的圆钢的硬度试验结果如下：
根据国家标准GB/T 229-2007的冲击试验，本实施例的圆钢的冲击结果如下：
根据国家标准GB/T 228.2-2015的高温拉伸试验，本实施例的圆钢的冲击结果如下：
经试验数据显示，圆钢的650℃以下抗拉强度≥350MPa，圆钢的23℃抗拉强度≥540MPa，布氏硬度≥145HBW，23℃冲击功≥390J。
一种超纯净耐热不锈圆钢的制造工艺，包括冶炼、AOD精炼、电渣重熔、锻造、热处理、机加工，包括以下步骤，
(1)在高炉铁水中，加入Mn，Mn用于去除铁水中的S，再混合FeO、Fe2O3粉末，用氮气吹入到铁水中，FeO、Fe2O3粉末用于降低铁水中Mn含量，直至符合圆钢要求；
(2)在铁水中加入Cr，在通入氮气的同时，向铁水中吹入氧气；
(3)模铸成圆钢；
(4)将圆钢通电产生的电阻热；
(5)将圆钢加热到1600℃，用4℃的水快速冷却；
(6)再将圆钢加热到900℃，保持圆钢50分钟以上900℃，然后将圆钢在空气中自然冷却；
(7)用氩气包裹圆钢，将圆钢加热到120℃，在120℃下保温2小时以上后，在空气中自然冷却。
利用Mn来除去铁水中的S元素，Mn元素在铁水中与S元素结合成MnS，并剔除出生产工艺。再利用FeO、Fe2O3粉末来将多余的Mn元素氧化成MnO，再剔除出生产工艺，多余的FeO、Fe2O3粉末呈固体状，也容易当做铁渣排除。
采用铁水中加入Cr，在通入氮气的同时，向铁水中吹入氧气，由氮气对Cr进行保护，减少Cr氧化的情况。用氩气包裹圆钢，将圆钢加热到120℃，在120℃下保温 2小时以上后，用于在回火时对圆钢表面进行保护，用于避免圆钢的回火脆性
上述具体实施方式仅仅对本发明的优选实施方式进行描述，而并非对本发明的保护范围进行限定。在不脱离本发明设计构思和精神范畴的前提下，本领域的普通技术人员根据本发明所提供的文字描述、对本发明的技术方案所作出的各种变形、替代和改进，均应属于本发明的保护。