本發明涉及不銹鋼冶金熔煉領域，尤其涉及一種耐熱奧氏體不銹鋼的電渣重熔渣系及其制備方法。

背景技術：

鎳鉻耐熱奧氏體不銹鋼中的一個品種，是我國特有的一種不銹鋼。奧氏體鉻鎳不銹鋼包括著名的18Cr-8Ni鋼，在此基礎上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素發展起來的高Cr-Ni系列鋼。奧氏體不銹鋼無磁性而且具有高韌性和塑性。如加入S、Ca、Se、Te等元素，則具有良好的易切削性。此類鋼除耐氧化性酸介質腐蝕外，如果含有Mo、Cu等元素還能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蝕。在鋼中加入Ti元素可顯著提高其耐晶間腐蝕性能。因此，奧氏體不銹鋼具有全面的和良好的綜合性能，在耐酸容器及設備襯里、抗磁儀表、醫療器械等行業中具有廣泛的應用。

電渣重熔是提純金屬并獲得潔凈、均勻、致密鋼錠組織的一種重要冶金工藝技術，然而如何通過優化電渣重熔渣系配方，提高組織純度、降低有害元素含量、減少非金屬夾雜物、保障鋼錠表面光滑、組織潔凈均勻致密和化學成分均勻，是電渣重熔工藝所要解決的核心問題。

現有的電渣重熔渣系大多耐熱性不好，在后續加工過程中容易出現裂紋。

技術實現要素：

本發明提供了一種耐熱奧氏體不銹鋼的電渣重熔渣系及其制備方法，該渣系較好的結合了電渣重熔渣系的熔點和粘度要求，較好滿足耐熱鋼自熔電極棒材料對渣系的要求。

實現本發明的技術方案是：一種耐熱奧氏體不銹鋼的電渣重熔渣系，所述電渣重熔渣系由以下重量百分比的組分制成：CaF₂ 75-83%；Al₂O₃ 12-18%；CaO 5-8%。

電渣重熔渣系由以下重量百分比的組分制成：CaF₂ 80%；Al₂O₃ 15%；CaO 5%。

所述電渣重熔渣系中各組分的純度為CaF₂≥99.5%，Al₂O₃≥99.99%，CaO≥92%。

本發明還提供了一種耐熱奧氏體不銹鋼的電渣重熔方法，包括以下步驟：

（1）自熔電極棒的制備：

自熔電極棒的配料成分按重量百分比為：Cr：17.0-19.0%；Ni：8.0-11.0%；Ti：0.05-0.08%；余量為Fe；自熔電極棒經真空感應熔煉，澆鑄成直徑為110mm的棒材，將棒材表面砂磨精整后，得到電渣重熔的自熔電極棒；

（2）將電渣重熔渣系加熱至熔融狀態，倒入結晶器中，結晶器和底板均用水冷卻，將步驟（1）制備的自熔電極棒下降并插入到熔融的電渣重熔渣系中，通電起弧后，調整重熔電壓至40-50V，電流4000-8000A；自熔電極棒熔化，熔化后的自熔電極棒液滴穿過熔融的渣系層，得到電渣錠；電渣錠在1100-1140±5℃的溫度下加熱保溫1-2小時，鍛造成直徑為65-85mm棒材，得到耐熱奧氏體不銹鋼。

所述步驟（1）中利用ZG1-0.03型中頻感應熔煉爐對自熔電極棒真空感應熔煉。

所述自熔電極棒的直徑為110mm-125mm。

本發明鎳含量為99.9%的電解鎳，鉻含量98.5%的金屬鉻，鐵含量為99.5%的工業純鐵，Ti含量為99.5%的海綿鈦，CaF₂，A1₂O₃純度均達到99%以上，CaO含量達到92%以上，均采用常用的工業原料。

本發明CaF₂，CaO，A1₂O₃的工業原料是高品質工業螢石、石灰和工業氧化鋁。

本發明的有益效果是：

（1）采用該渣系在保證減少有害元素和夾雜物、改善合金組織的同時，具有低組元配比，可以有效降低工藝復雜性，大大提高了工作效率。經測試，耐熱奧氏體不銹鋼雜質元素化學成分為：C為0.06%；Si為0.65%；S≤0.0080%；P≤0.015%，大大降低了金屬材料中的硫、磷含量，熱加工成材率達到了95%左右，達到了提高純凈度和成材率的目的；

（2）渣系中較高的CaO及含有的MgO，降低了CaF₂-Al₂O₃二元渣熔點，提高渣系粘度，不適用于耐熱鋼。本發明渣系結合了電渣重熔渣系的熔點和粘度要求，在提高重熔鋼錠的潔凈度的同時，獲得成分均勻、組織致密、表面光潔的鋼錠，且渣系中不含MgO，減少了渣料配方原料，生產費用更低，且降低工藝復雜性，提高產品成材率；其韌性和橫向塑性都有很大的提高，各向異性、斷裂韌性及缺口敏感性等性能指標得到明顯改善；

（3）所述電渣重熔渣系及其電渣重熔方法，使鋼中的有害元素含量減少，純度提高，組織優化，特別是顯著改善其加工性能，大大提高了材料的成材率，有利于提升該材料的綜合技術水平，推動我國冶金企業的產業進步和經濟發展，因此具有顯著的經濟和社會效益。

具體實施方式

實施例1

電渣重熔渣系的重量配比如下：CaF₂（螢石）5250g，重量百分比75%；Al₂O₃（工業氧化鋁）1190g，重量百分比17%；CaO（石灰）560g，重量百分比8%；渣系純度為，高品位CaF₂≥99.5%；高純Al₂O₃≥99.99%；特級CaO≥92%。。

耐熱奧氏體不銹鋼自熔電極棒的配料成分按重量百分比如表1所示，經真空感應熔煉，澆鑄成直徑為110mm的圓棒，表面砂磨精整后，作為電渣重熔的自熔電極棒。

表1 實施例1耐熱奧氏體不銹鋼自熔電極棒成分

將上述配比好渣料加熱至熔融狀態，倒入直徑為160mm的結晶器中，將自熔電極棒緩慢下降到熔融的電渣重熔的渣料中，起弧后調整重熔電壓43V、電流5000A左右。自熔電極受電阻熱作用緩慢熔化，穿過熔融的渣料層在結晶器的底部重新結晶，得到直徑為160mm的電渣錠，經1100±5℃的溫度下加熱保溫2h，再鍛造成直徑為65mm的圓棒，成材率達到100%，即得耐熱奧氏體不銹鋼棒材。

經測試，鋼錠雜質元素含量為：C：0.011%；S：0.002%；P：0.002%；達到了提高純凈度和成材率的目的。

實施例2

電渣重熔渣系按重量配比如下：CaF₂（螢石）：5460g，重量百分比78%；Al₂O₃（工業氧化鋁）：1120g，重量百分比16%；CaO（石灰）：420g，重量百分比6%。渣系純度為，高品位CaF₂≥99.5%；高純Al₂O₃≥99.99%；特級CaO≥92%。

耐熱奧氏體不銹鋼自熔電極棒的配料成分如表2所示，經真空感應熔煉，澆鑄成直徑為110mm的圓棒，表面砂磨精整后，作為電渣重熔的自熔電極棒。

表2 實施例2耐熱奧氏體不銹鋼自熔電極棒成分

將上述配比好渣料加熱至熔融狀態，倒入直徑為160mm的結晶器中，將自熔電極棒緩慢下降到熔融的電渣重熔的渣料中，起弧后調整重熔電壓48V、電流6500A左右。自熔電極受電阻熱作用緩慢熔化，穿過熔融的渣料層在結晶器的底部重新結晶，得到直徑為160mm的電渣錠，經1120±5℃的溫度下保溫2h，再鍛造成直徑為85mm的圓棒，成材率達到100%，即得耐熱奧氏體不銹鋼棒材。

經測試，鋼錠雜質元素含量為：C：0. 015%；S：0.003%；P：0.003%；達到了提高純凈度和成材率的目的。

電渣重熔渣系按重量配比如下：CaF₂（螢石）：5600g，重量百分比80%；Al₂O₃（工業氧化鋁）：910g，重量百分比13%；CaO（石灰）：490g，重量百分比7%，總重為7000g。渣系純度為，高品位CaF₂≥99.5%；高純Al₂O₃≥99.99%；特級CaO≥92%。

耐熱奧氏體不銹鋼自熔電極棒的配料成分如表3所示，經真空感應熔煉，澆鑄成直徑為110mm的圓棒，表面砂磨精整后，作為電渣重熔的自熔電極棒。

表3 實施例3耐熱奧氏體不銹鋼自熔電極棒成分

將上述配比好渣料加熱至熔融狀態，倒入直徑為160mm的結晶器中，將自熔電極棒緩慢下降到熔融的電渣重熔的渣料中，起弧后調整重熔電壓45V、電流6000A左右。自熔電極受電阻熱作用緩慢熔化，穿過熔融的渣料層在結晶器的底部重新結晶，得到直徑為160mm的電渣錠，經1110±5℃的溫度下保溫2h，再鍛造成直徑為60mm的圓棒，鍛造成材率達到100%，即得耐熱奧氏體不銹鋼棒材。經測試，鋼錠雜質元素含量為：C：0. 018%；S：0.003%；P：0.002%；達到了提高純凈度和成材率的目的。

實施例4

電渣重熔渣系按重量配比如下：CaF₂（螢石）：5810g，重量百分比83%；Al₂O₃（工業氧化鋁）：840g，重量百分比12%；CaO（石灰）：350g，重量百分比5%，總重為7000g。渣系純度為，高品位CaF₂≥99.5%；高純Al₂O₃≥99.99%；特級CaO≥92%。

耐熱奧氏體不銹鋼自熔電極棒的配料成分如表4所示，經真空感應熔煉，澆鑄成直徑為110mm的圓棒，表面砂磨精整后，作為電渣重熔的自熔電極棒。

表4 實施例4耐熱奧氏體不銹鋼自熔電極棒成分

將上述配比好渣料加熱至熔融狀態，倒入直徑為160mm的結晶器中，將自熔電極棒緩慢下降到熔融的電渣重熔的渣料中，起弧后調整重熔電壓40V、電流4000A左右。自熔電極受電阻熱作用緩慢熔化，穿過熔融的渣料層在結晶器的底部重新結晶，得到直徑為160mm的電渣錠，經1120±5℃的溫度下保溫2h，再鍛造成直徑為85mm的圓棒，鍛造成材率達到100%，即得耐熱奧氏體不銹鋼棒材。

經測試，鋼錠雜質元素含量為：C：0.016%；S：0.003%；P：0.002%；達到了提高純凈度和成材率的目的。

實施例5

電渣重熔渣系按重量配比如下：CaF₂（螢石）：5670g，重量百分比75%；Al₂O₃（工業氧化鋁）：840g，重量百分比18%；CaO（石灰）：490g，重量百分比7%，總重為7000g。渣系純度為，高品位CaF₂≥99.5%；高純Al₂O₃≥99.99%；特級CaO≥92%。

耐熱奧氏體不銹鋼自熔電極棒的配料成分如表5所示，經真空感應熔煉，澆鑄成直徑為110mm的圓棒，表面砂磨精整后，作為電渣重熔的自熔電極棒。

表5 實施例5耐熱奧氏體不銹鋼自熔電極棒成分

將上述配比好渣料加熱至熔融狀態，倒入直徑160mm的結晶器中，將自熔電極棒緩慢下降到熔融的電渣重熔的渣料中，起弧后調整重熔電壓50V、電流8000A左右。自熔電極受電阻熱作用緩慢熔化，穿過熔融的渣料層在結晶器的底部重新結晶，得到直徑為160mm的電渣錠，經1140±5℃的溫度下保溫1h，再鍛造成直徑80mm的圓棒，成材率達到90%，即得耐熱奧氏體不銹鋼棒材。經測試，鋼錠雜質元素含量為：SiO₂：0.15%；C：0. 015%；S：0.002%；P：0.002%；達到了提高純凈度和成材率的目的。

以上所述實施例僅表達了本發明的實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。