馬氏體不銹鋼鋼材的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種馬氏體不銹鋼鋼材410SS（12Cr13），其化學(xué)成分質(zhì)量百分比%為：碳C：0.08～0.15，硅Si：0.20～0.50，錳Mn：0.40～0.80，鉻Cr:11.70～13.50，鎳Ni：0.40～0.60，鉬Mo:0.20～0.30，磷P≤0.025，硫S≤0.025，氫H≤2ppm，氧O≤30ppm，氮N]≤200ppm，其余Fe；本發(fā)明調(diào)整了化學(xué)成分范圍，使材料在保持硬度要求的范圍之內(nèi)，淬透性有了較大提高，并且材料的強度和沖擊韌性達到了預(yù)期的效果，410SS（12Cr13）本體試棒在硬度197-235HBS范圍時，機械性能達到:抗拉強度≥655MPa，屈服強度≥517MPa，延伸率≥17%，斷面收縮率≥35%，-46℃的沖擊值≥27J。
【專利說明】馬氏體不銹鋼鋼材

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種馬氏體不銹鋼鋼材410SS (12013)，具體說是滿足美國標(biāo)準(zhǔn)的 410材料要求和中國國家不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)的12Crl3要求的馬氏體不銹鋼鋼材。

【背景技術(shù)】
[0002] 美國材料標(biāo)準(zhǔn)中410材料的化學(xué)成分范圍(質(zhì)量百分比％)為：碳0. 15、硅 Si 彡 1. 00、錳 Μη 彡 1. 00、鉻 Cr :11· 50 ?13. 50、磷 P 彡 0· 040、硫 S 彡 0· 030。
[0003] 中國國家標(biāo)準(zhǔn)中對12Crl3材料的化學(xué)成分范圍(質(zhì)量百分比％)為：碳C彡0.08? 0· 15、硅 Si 彡 1. 00、錳 Μη 彡 1. 00、鉻 Cr: 11. 50 ?13. 50、鎳 Ni 彡 0· 60、磷 P 彡 0· 040、硫 S < 0. 030,其它殘余元素總和< 1. 0。
[0004] 目前，普通的410材料或12Crl3材料在石油、天然氣鉆采設(shè)備的制造方面不能保 證機械性能和低溫沖擊韌性的要求，尤其是低溫韌性，而改用其它高強韌性的材料，要么是 耐腐蝕性能不能保證，要么是原材料成本太高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是：提供一種馬氏體不銹鋼鋼材410SS (12013)，該鋼材符合API 規(guī)定的石油和天然氣鉆采產(chǎn)品所用原料的化學(xué)成分和機械性能的要求，同時也能保證客戶 在低溫環(huán)境下的沖擊韌性要求，材料成本不高，不僅能用于石油、天然氣鉆采方面設(shè)備的制 造，也可以用于其他工程領(lǐng)域。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：該鋼材的化學(xué)成分質(zhì)量百分比％為：碳C :0.08? 0· 15,硅 Si :0· 20 ?0· 50,錳Μη :0· 40 ?0· 80,鉻Cr:ll. 70 ?13. 50,鎳Ni :0· 40 ?0· 60,鑰 Mo: 0· 20 ?0· 30,磷 P 彡 0· 025,硫 S 彡 0· 025,氫 Η 彡 2ppm，氧 0 彡 30ppm，氮 N]彡 200ppm， 其余Fe。
[0007] 上述鋼材采用EAF+LF+VD/V0D氧化法冶煉，冶煉包括以下步驟： 步驟1、在EAF工位，由普通廢鋼組成的爐料加入電弧爐中，送電熔化爐料，根據(jù)P元 素含量情況進行脫磷處理，氧化扒渣后繼續(xù)造渣及流渣，升溫至1650°C取樣分析，要求 P ^ 0. 005% ； 步驟2、脫磷處理后扒渣，重新造渣；待渣層形成后首先加入經(jīng)烘烤的低磷高碳鉻鐵， 保證熔清后Cr含量6-7. 5% ;再加入少量硅鐵，吹氧助熔，待低磷高碳鉻鐵全部融化，鋼液溫 度達到1600°C后氧化脫碳，吹氧終時取樣分析，終點碳控制在0. 05-0. 08% ; 步驟3、使用中碳錳鐵靜沸騰5-7分鐘預(yù)脫氧，再加入碳化硅粉造還原渣，渣變色后取 樣全分析，初步調(diào)整化學(xué)成分至規(guī)格中下限； 步驟4、加入經(jīng)烘烤的石灰重新造渣，同時每噸鋼水加入鋁錠0. 8-1. OKg進行強制脫 氧，溫度控制在1620-1660°C出鋼至LF工位； 步驟5、在LF工位，接通氬氣吹氬攪拌，加熱升溫并補加渣料，在良好的白渣下還原時 間不少于35分鐘，渣白后取樣分析，調(diào)整化學(xué)成分至規(guī)格的中限； 步驟6、溫度控制在1650-1670°C吊包轉(zhuǎn)入VD工位，鋼包進入VD工位喂A1線，接通氬 氣軟吹氬，合蓋抽真空，真空度彡67 Pa，吹氬壓力0. 2?0. 3MPa，真空保壓時間彡15分鐘， 破真空后根據(jù)鋼液含Si量喂Ca-Si線，取樣分析，調(diào)整化學(xué)成分至規(guī)格的上限； 步驟7、溫度控制在1590-16KTC吊包澆注鋼錠，澆注過程中保持氬氣接通。
[0008] 本發(fā)明具有以下優(yōu)點： 1、本發(fā)明的鋼材的化學(xué)成分既可以滿足美國材料410的化學(xué)成分要求，又可以滿足中 國國家標(biāo)準(zhǔn)的化學(xué)成分范圍。
[0009] 2、本發(fā)明的鋼材的機械性能為：抗拉強度彡655MPa，屈服強度彡517MPa，延伸率 彡17%，斷面收縮率彡35%，-46°C的沖擊值彡27J。

【具體實施方式】
[0010] 下面結(jié)合具體實施例進一步說明本發(fā)明的技術(shù)解決方案，這些實施例不能理解為 是對技術(shù)方案的限制。
[0011] 實施例1 :依以下具體步驟生產(chǎn)鋼材： 步驟1、在EAF工位，由普通廢鋼組成的爐料加入電弧爐中，送電熔化爐料，根據(jù)P元 素含量情況進行脫磷處理，氧化扒渣后繼續(xù)造渣及流渣，升溫至1650°C取樣分析，要求 P ^ 0. 005% ； 步驟2、脫磷處理后扒渣，重新造渣；待渣層形成后首先加入經(jīng)烘烤的低磷高碳鉻鐵， 保證熔清后Cr含量6% ;再加入少量硅鐵，吹氧助熔，待低磷高碳鉻鐵全部融化，鋼液溫度達 到1600°C后氧化脫碳，吹氧終時取樣分析，終點碳控制在0. 05% ; 步驟3、使用中碳錳鐵靜沸騰5分鐘預(yù)脫氧，再加入碳化硅粉造還原渣，渣變色后取樣 全分析，初步調(diào)整化學(xué)成分至規(guī)格中下限； 步驟4、加入經(jīng)烘烤的石灰重新造渣，同時每噸鋼水加入鋁錠0. 8Kg進行強制脫氧，溫 度控制在1620°C出鋼至LF工位； 步驟5、在LF工位，接通氬氣吹氬攪拌，加熱升溫并補加渣料，在良好的白渣下還原時 間不少于35分鐘，渣白后取樣分析，調(diào)整化學(xué)成分至規(guī)格的中限； 步驟6、溫度控制在1650°C吊包轉(zhuǎn)入VD工位，鋼包進入VD工位喂A1線，接通氬氣軟吹 氬，合蓋抽真空，真空度< 67Pa，吹氬壓力0. 2MPa，真空保壓時間> 15分鐘，破真空后根據(jù) 鋼液含Si量喂Ca-Si線，取樣分析，調(diào)整化學(xué)成分至規(guī)格的上限； 步驟7、溫度控制在1590°C吊包澆注鋼錠，澆注過程中保持氬氣接通。
[0012] 實施例2 :依以下具體步驟生產(chǎn)鋼材： 步驟1、在EAF工位，由普通廢鋼組成的爐料加入電弧爐中，送電熔化爐料，根據(jù)P元 素含量情況進行脫磷處理，氧化扒渣后繼續(xù)造渣及流渣，升溫至1650°C取樣分析，要求 P ^ 0. 005% ； 步驟2、脫磷處理后扒渣，重新造渣；待渣層形成后首先加入經(jīng)烘烤的低磷高碳鉻鐵， 保證熔清后Cr含量6. 5% ;再加入少量硅鐵，吹氧助熔，待低磷高碳鉻鐵全部融化，鋼液溫度 達到1600°C后氧化脫碳，吹氧終時取樣分析，終點碳控制在0. 06% ; 步驟3、使用中碳錳鐵靜沸騰6分鐘預(yù)脫氧，再加入碳化硅粉造還原渣，渣變色后取樣 全分析，初步調(diào)整化學(xué)成分至規(guī)格中下限； 步驟4、加入經(jīng)烘烤的石灰重新造渣，同時每噸鋼水加入鋁錠0. 85Kg進行強制脫氧，溫 度控制在1630°C出鋼至LF工位； 步驟5、在LF工位，接通氬氣吹氬攪拌，加熱升溫并補加渣料，在良好的白渣下還原時 間不少于35分鐘，渣白后取樣分析，調(diào)整化學(xué)成分至規(guī)格的中限； 步驟6、溫度控制在1660°C吊包轉(zhuǎn)入VD工位，鋼包進入VD工位喂A1線，接通氬氣軟吹 氬，合蓋抽真空，真空度彡67 Pa，吹氬壓力0. 25MPa，真空保壓時間> 15分鐘，破真空后根 據(jù)鋼液含Si量喂Ca-Si線，取樣分析，調(diào)整化學(xué)成分至規(guī)格的上限； 步驟7、溫度控制在1595°C吊包澆注鋼錠，澆注過程中保持氬氣接通。
[0013] 實施例3 :依以下具體步驟生產(chǎn)鋼材： 步驟1、在EAF工位，由普通廢鋼組成的爐料加入電弧爐中，送電熔化爐料，根據(jù)P元 素含量情況進行脫磷處理，氧化扒渣后繼續(xù)造渣及流渣，升溫至1650°C取樣分析，要求 P ^ 0. 005% ； 步驟2、脫磷處理后扒渣，重新造渣；待渣層形成后首先加入經(jīng)烘烤的低磷高碳鉻鐵， 保證熔清后Cr含量7. 0% ;再加入少量硅鐵，吹氧助熔，待低磷高碳鉻鐵全部融化，鋼液溫度 達到1600°C后氧化脫碳，吹氧終時取樣分析，終點碳控制在0. 07% ; 步驟3、使用中碳錳鐵靜沸騰7分鐘預(yù)脫氧，再加入碳化硅粉造還原渣，渣變色后取樣 全分析，初步調(diào)整化學(xué)成分至規(guī)格中下限； 步驟4、加入經(jīng)烘烤的石灰重新造渣，同時每噸鋼水加入鋁錠0. 9Kg進行強制脫氧，溫 度控制在1640°C出鋼至LF工位； 步驟5、在LF工位，接通氬氣吹氬攪拌，加熱升溫并補加渣料，在良好的白渣下還原時 間不少于35分鐘，渣白后取樣分析，調(diào)整化學(xué)成分至規(guī)格的中限； 步驟6、溫度控制在1670°C吊包轉(zhuǎn)入VD工位，鋼包進入VD工位喂A1線，接通氬氣軟吹 氬，合蓋抽真空，真空度彡67 Pa，吹氬壓力0. 3MPa，真空保壓時間> 15分鐘，破真空后根據(jù) 鋼液含Si量喂Ca-Si線，取樣分析，調(diào)整化學(xué)成分至規(guī)格的上限； 步驟7、溫度控制在1600°C吊包澆注鋼錠，澆注過程中保持氬氣接通。
[0014] 實施例4 :依以下具體步驟生產(chǎn)鋼材： 步驟1、在EAF工位，由普通廢鋼組成的爐料加入電弧爐中，送電熔化爐料，根據(jù)P元 素含量情況進行脫磷處理，氧化扒渣后繼續(xù)造渣及流渣，升溫至1650°C取樣分析，要求 P ^ 0. 005% ； 步驟2、脫磷處理后扒渣，重新造渣；待渣層形成后首先加入經(jīng)烘烤的低磷高碳鉻鐵， 保證熔清后Cr含量7. 5% ;再加入少量硅鐵，吹氧助熔，待低磷高碳鉻鐵全部融化，鋼液溫度 達到1600°C后氧化脫碳，吹氧終時取樣分析，終點碳控制在0. 08% ; 步驟3、使用中碳錳鐵靜沸騰5分鐘預(yù)脫氧，再加入碳化硅粉造還原渣，渣變色后取樣 全分析，初步調(diào)整化學(xué)成分至規(guī)格中下限； 步驟4、加入經(jīng)烘烤的石灰重新造渣，同時每噸鋼水加入鋁錠0. 95Kg進行強制脫氧，溫 度控制在1650°C出鋼至LF工位； 步驟5、在LF工位，接通氬氣吹氬攪拌，加熱升溫并補加渣料，在良好的白渣下還原時 間不少于35分鐘，渣白后取樣分析，調(diào)整化學(xué)成分至規(guī)格的中限； 步驟6、溫度控制在1650°C吊包轉(zhuǎn)入VD工位，鋼包進入VD工位喂A1線，接通氬氣軟吹 氬，合蓋抽真空，真空度彡67Pa，吹氬壓力0. 2MPa，真空保壓時間> 15分鐘，破真空后根據(jù) 鋼液含Si量喂Ca-Si線，取樣分析，調(diào)整化學(xué)成分至規(guī)格的上限； 步驟7、溫度控制在16KTC吊包澆注鋼錠，澆注過程中保持氬氣接通。
[0015] 實施例5 :依以下具體步驟生產(chǎn)鋼材： 步驟1、在EAF工位，由普通廢鋼組成的爐料加入電弧爐中，送電熔化爐料，根據(jù)P元 素含量情況進行脫磷處理，氧化扒渣后繼續(xù)造渣及流渣，升溫至1650°C取樣分析，要求 P ^ 0. 005% ； 步驟2、脫磷處理后扒渣，重新造渣；待渣層形成后首先加入經(jīng)烘烤的低磷高碳鉻鐵， 保證熔清后Cr含量7% ;再加入少量硅鐵，吹氧助熔，待低磷高碳鉻鐵全部融化，鋼液溫度達 到1600°C后氧化脫碳，吹氧終時取樣分析，終點碳控制在0. 08% ; 步驟3、使用中碳錳鐵靜沸騰5分鐘預(yù)脫氧，再加入碳化硅粉造還原渣，渣變色后取樣 全分析，初步調(diào)整化學(xué)成分至規(guī)格中下限； 步驟4、加入經(jīng)烘烤的石灰重新造渣，同時每噸鋼水加入鋁錠1. OKg進行強制脫氧，溫 度控制在1660°C出鋼至LF工位； 步驟5、在LF工位，接通氬氣吹氬攪拌，加熱升溫并補加渣料，在良好的白渣下還原時 間不少于35分鐘，渣白后取樣分析，調(diào)整化學(xué)成分至規(guī)格的中限； 步驟6、溫度控制在1670°C吊包轉(zhuǎn)入VD工位，鋼包進入VD工位喂A1線，接通氬氣軟吹 氬，合蓋抽真空，真空度彡67 Pa，吹氬壓力0. 3MPa，真空保壓時間> 15分鐘，破真空后根據(jù) 鋼液含Si量喂Ca-Si線，取樣分析，調(diào)整化學(xué)成分至規(guī)格的上限； 步驟7、溫度控制在16KTC吊包澆注鋼錠，澆注過程中保持氬氣接通。
[0016] 上述實施例1-5的化學(xué)成分如表1。
[0017] 表1實例化學(xué)成分（質(zhì)量百分比％)

【權(quán)利要求】
1. 馬氏體不銹鋼鋼材410SS( 12Crl3)，其特征是：它的化學(xué)成分質(zhì)量百分比％為：碳C : 0· 08 ?0· 15,硅 Si :0· 20 ?0· 50,錳Μη :0· 40 ?0· 80,鉻 Cr:ll. 70 ?13. 50,鎳Ni :0· 40 ? 0· 60,鑰 Mo: 0· 20 ?0· 30,磷 P 彡 0· 025,硫 S 彡 0· 025,氫 Η 彡 2ppm，氧 0 彡 30ppm，氮 N]彡 200ppm，其余 Fe。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的馬氏體不銹鋼鋼材410SS (12Crl3)，其特征是：該鋼材采用 EAF+LF+VD/VOD氧化法冶煉，冶煉包括以下步驟： 步驟1、在EAF工位，由普通廢鋼組成的爐料加入電弧爐中，送電熔化爐料，根據(jù)P元 素含量情況進行脫磷處理，氧化扒渣后繼續(xù)造渣及流渣，升溫至1650°C取樣分析，要求 P ^ 0. 005% ； 步驟2、脫磷處理后扒渣，重新造渣；待渣層形成后首先加入經(jīng)烘烤的低磷高碳鉻鐵， 使熔清后Cr含量6-7. 5% ;再加入少量硅鐵，吹氧助熔，待低磷高碳鉻鐵全部融化，鋼液溫度 達到1600°C后氧化脫碳，吹氧終時取樣分析，終點碳控制在0. 05-0. 08% ; 步驟3、使用中碳錳鐵靜沸騰5-7分鐘預(yù)脫氧，再加入碳化硅粉造還原渣，渣變色后取 樣全分析，初步調(diào)整化學(xué)成分至規(guī)格中下限； 步驟4、加入經(jīng)烘烤的石灰重新造渣，同時每噸鋼水加入鋁錠0. 8-1. OKg進行強制脫 氧，溫度控制在1620-1660°C出鋼至LF工位； 步驟5、在LF工位，接通氬氣吹氬攪拌，加熱升溫并補加渣料，在良好的白渣下還原時 間不少于35分鐘，渣白后取樣分析，調(diào)整化學(xué)成分至規(guī)格的中限； 步驟6、溫度控制在1650-1670°C吊包轉(zhuǎn)入VD工位，鋼包進入VD工位喂A1線，接通氬 氣軟吹氬，合蓋抽真空，真空度彡67Pa，吹氬壓力0. 2?0. 3MPa，真空保壓時間彡15分鐘， 破真空后根據(jù)鋼液含Si量喂Ca-Si線，取樣分析，調(diào)整化學(xué)成分至規(guī)格的上限； 步驟7、溫度控制在1590-16KTC吊包澆注鋼錠，澆注過程中保持氬氣接通。
【文檔編號】C22C38/44GK104087854SQ201410268989
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月17日
【發(fā)明者】范獻兵, 孫允龍 申請人:江蘇金石鑄鍛有限公司