一種18Ni-200鋼棒及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種18Ni-200鋼棒的制備方法，其中，該方法包括：將鋼錠作為真空自耗爐的電極棒進(jìn)行重熔并結(jié)晶，然后冷卻結(jié)晶后的鋼錠；接著，將冷卻后的鋼錠依次進(jìn)行均熱、鐓拔、回爐和精鍛。本發(fā)明還公開了由上述方法所得的18Ni-200鋼棒。通過本發(fā)明的方法制得的18Ni-200鋼棒強(qiáng)度較高、變形性能較好且截面大。
【專利說明】-種18Ni-200鋼棒及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種18Ni-200鋼棒及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 18Ni-200鋼是ISNi系列鋼中的200級(jí)鋼種，屬于馬氏體時(shí)效鋼，具有良好的強(qiáng)初 性。然而，18Ni-200鋼棒由于合金元素含量高且對(duì)其力學(xué)性能和成型性能等方面性能的要 求極其苛刻，故其生產(chǎn)工藝非常難W掌控。特別是對(duì)于大截面該類鋼棒來說，隨著尺寸的增 力口，鋼棒中化學(xué)成分分布不均勻，導(dǎo)致鋼棒自身存在各種各樣的缺陷，因而，大截面的鋼棒 板的性能更是難W控制，因此，本領(lǐng)域渴望獲得大截面且高性能的18Ni-200鋼棒。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，提供一種能夠得到力學(xué)性能 和成型性能優(yōu)良的18Ni-200鋼棒（特別是大截面的18Ni-200鋼棒）的制備方法及其制得 的ISNi-200鋼棒。
[0004] 本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過深入研究發(fā)現(xiàn)，將鋼錠控制在特定的組成成分的范圍內(nèi)后， 將該鋼錠用作真空自耗爐的電極棒進(jìn)行重烙并結(jié)晶，然后W特定的冷卻方式進(jìn)行冷卻，能 夠較好的控制鋼內(nèi)部的化學(xué)成分的均勻分布且避免出現(xiàn)偏析缺陷，然后再將該冷卻后的鋼 錠依次進(jìn)行均熱、激拔、回爐和精鍛后，得到無偏析和粗晶等低倍缺陷的低倍組織合格的 鋼，所得鋼棒在保持較高的強(qiáng)度的同時(shí)又能夠具有較好的變形性能，從而獲得較大截面的 鋼棒。
[0005] 由此，本發(fā)明提供了一種18Ni-200鋼棒的制備方法，其中，該方法包括：將鋼錠作 為真空自耗爐的電極棒進(jìn)行重烙并結(jié)晶，然后冷卻結(jié)晶后的鋼錠；接著，將冷卻后的鋼錠依 次進(jìn)行均熱、激拔、回爐和精鍛，
[0006] 其中，所述鋼錠的組成成分為；Ni ;17. 5-19重量％，Co ;8-9重量％，Mo :1-1. 5重 量％，Al ;0. 05-0. 15 重量％，Ti ;0. 15-0. 25 重量％，Ca ;0. 03-0. 07 重量％，Zr ;0. 01-0. 04 重量％，B ;0. 001-0. 005 重量％，C 0. 03 重量％，Si 0. Ol 重量％，Mn 0. 1 重量％， S 0. Ol重量％，P 0. Ol重量％，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)；
[0007] 所述冷卻的條件包括；先通入400-600Pa的氮?dú)鈱⑺鼋Y(jié)晶后的鋼錠冷卻至 400-800°C，再空冷至 15-40°C。
[0008] 本發(fā)明還提供了一種由上述方法制得的18Ni-200鋼棒。
[0009] 通過本發(fā)明的18Ni-200鋼棒的制備方法，能夠獲得強(qiáng)度較高、變形性能較好的大 截面的18Ni-200鋼棒，如后述實(shí)施例所記載的一樣，通過本發(fā)明的方法所得到的18Ni-200 鋼棒的抗拉強(qiáng)度HOOMPa，屈服強(qiáng)度化0. 2 > 1350MPa，斷后延伸率10%，斷面收 縮率Z > 50%，沖擊功Akv > 80J，斷裂初性KIC > IlOMPa ? mi/2,機(jī)械性能硬度HRC > 40， 直徑可達(dá)到400mm W上，且低倍組織無偏析和粗晶等缺陷。
[0010] 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予W詳細(xì)說明。

【具體實(shí)施方式】
[0011] W下對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體 實(shí)施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0012] 本發(fā)明提供一種18Ni-200鋼棒的制備方法，其中，該方法包括：將鋼錠作為真空 自耗爐的電極棒進(jìn)行重烙并結(jié)晶，然后冷卻結(jié)晶后的鋼錠；接著，將冷卻后的鋼錠依次進(jìn)行 均熱、激拔、回爐和精鍛，其中，所述鋼錠的組成成分為Ni ; 17. 5-19重量％ ,Co ;8-9重量％， Mo :1-1. 5 重量％，Al ;0. 05-0. 15 重量％，Ti ;0. 15-0. 25 重量％，Ca ;0. 03-0. 07 重量％， Zr ;0. 01-0. 04 重量％，B ;0. 001-0. 005 重量％，C 0. 03 重量％ ,Si 0. Ol 重量％ ,Mn : 《0. 1重量％，S 0. Ol重量％，P 0. Ol重量％，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)；所述冷 卻的條件包括；先通入400-600化的氮?dú)鈱⑺鼋Y(jié)晶后的鋼錠冷卻至400-80(TC，再空冷至 15-40〇C。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明，所述18Ni-200鋼棒為18Ni系列200級(jí)鋼種，雖然鋼錠的組成在上述 范圍內(nèi)，即可獲得本發(fā)明的18Ni-200鋼棒，為了獲得更好的力學(xué)性能的鋼棒，優(yōu)選情況下， 所述鋼錠的組成成分為；Ni :18-18. 5重量％，Co ;8. 2-8. 8重量％，Mo ;1. 1-1. 3重量％，A1 ; 0. 08-0. 15 重量％，Ti ;0. 2-0. 25 重量％，Ca ;0. 04-0. 06 重量％，Zr ;0. 02-0. 04 重量％，B : 0. 002-0. 004 重量％，C ;0. 001-0. 007 重量％，Si ;0. 005-0. Ol 重量％，Mn ;0. 001-0. Ol 重 量％，S ;0. 0001-0. 005重量％，P ;0. 0001-0. 008重量％，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明，作為真空自耗爐的電極棒的鋼錠可W通過本領(lǐng)域常規(guī)的冶煉方法來 獲得，只要其組成滿足上述要求即可。為了獲得化學(xué)成分更為均勻的鋼，優(yōu)選情況下，該鋼 錠的制備方法包括；將煉鋼原料加入到真空感應(yīng)爐中進(jìn)行烙煉，所述烙煉包括依次進(jìn)行烙 化處理、精煉處理、調(diào)樣處理和德注成型。
[0015] 其中，所述煉鋼原料包括金屬媒、金屬鉆、金屬鋼、金屬鉛、金屬鐵和金屬鐵。所述 金屬媒、金屬鉆、金屬鋼、金屬鉛、金屬鐵和金屬鐵可W為本領(lǐng)域常規(guī)的用于煉制18Ni系列 鋼的各種金屬，例如，所述金屬媒為l#Ni等；所述金屬鐵為鐵板邊、鐵切頭、海綿鐵等；所述 金屬鐵為純鐵、IF鋼等，特別優(yōu)選采用經(jīng)過EF+LF+V0D冶煉提純?nèi)コ?C、Si、Mn、S、P、H、 〇、N等有害元素的IF鋼作為金屬鐵。所述煉鋼原料的加入量除了金屬鐵和金屬鉛W外，都 按照所要得到的鋼錠的組成來進(jìn)行配比，而部分金屬鐵和金屬鉛（例如10-40重量％的金 屬鐵和0-40重量％的金屬鉛）作為調(diào)樣處理的加料而預(yù)留下來。
[0016] 其中，在真空感應(yīng)爐內(nèi)的烙化處理是指將所述煉鋼原料加入到所述真空感應(yīng)爐內(nèi) 后，通過調(diào)節(jié)一定的真空度和電功率，將所述煉鋼原料進(jìn)行烙融混合的過程。優(yōu)選地，所 述烙化處理的條件包括：電功率為1300-1600KW，真空度《5Pa，時(shí)間為0. 1-比。而烙化處 理初期，由于真空度不能立即滿足《5Pa的情況，優(yōu)選地，在真空度大于5Pa時(shí)，電功率為 200-400KW。在烙化處理后期所述冶煉原料達(dá)到全烙狀態(tài)，該全烙的鋼水溫度優(yōu)選控制在 1500-1600°C范圍內(nèi)，更優(yōu)選為 1530-1560°C。
[0017] 當(dāng)烙化處理完成后對(duì)該全烙的鋼水進(jìn)行精煉處理。由于真空感應(yīng)爐冶煉相對(duì)于 電弧爐、非真空感應(yīng)爐等爐子的冶煉過程來說，真空感應(yīng)爐冶煉過程沒有爐渣，故其脫氧、 去氣、去除夾雜等任務(wù)均要在精煉期完成。優(yōu)選地，所述精煉處理的條件包括：電功率為 1200-1600KW，真空度《2Pa，溫度為1500-160(TC，工頻攬拌下時(shí)間為20-40min (或者，無工 頻攬拌時(shí)的精煉時(shí)間為60-80min)。經(jīng)過該精煉處理后的鋼水的成分更加均勻還能夠脫氧 和去氣。為了縮短處理時(shí)間，更優(yōu)選地，在精煉處理時(shí)采用工頻攬拌（工頻攬拌是指電磁攬 拌的工頻檔）。
[0018] 待精煉處理結(jié)束后對(duì)鋼水進(jìn)行調(diào)樣處理。所述調(diào)樣處理包括先將預(yù)留的部分金屬 鐵和金屬鉛根據(jù)取樣后的鋼水的組成狀況進(jìn)行加料，當(dāng)鋼水成分經(jīng)調(diào)樣處理后符合本發(fā)明 所要制備的18Ni-200鋼的組成后，優(yōu)選地，通入氮?dú)膺M(jìn)行攬拌，并加入含巧物料、含鉛物料 和含測物料，含巧物料、含鉛物料和含測物料的加入量并沒有特別的限定，只要使得加入后 的鋼水中 Ca ;〇. 03-0. 07 重量％ ,Zr ;0. 01-0. 04 重量％，B ;0. 001-0. 005 重量％ 即可。所述 含巧物料例如可W為金屬巧等；所述含鉛物料例如可W為海綿鉛等；所述含測物料例如可 W為測鐵等。
[0019] 將調(diào)樣處理后的鋼水德注成型，即可獲得用于作為真空自耗爐的電極棒的鋼錠。 所述德注成型是將鋼水德注到鋼錠模中，再進(jìn)行冷卻和脫模。所述德注的條件優(yōu)選包括：出 鋼溫度為1500-160(TC，出鋼速度為400-800kg/min。在本發(fā)明中，為了獲得良好成型的鋼 錠，優(yōu)選地，預(yù)留1-10重量％ (更優(yōu)選1-8重量％ )的鋼水用于對(duì)德注后期的鋼錠的縮孔 進(jìn)行補(bǔ)縮。將補(bǔ)縮完成后的鋼錠進(jìn)行冷卻，優(yōu)選地，先在l〇-5(TC /min的冷卻速度下冷卻至 1000-130(TC后破空，再模冷至600-100(TC。優(yōu)選地，先模冷至600-100(TC后脫模，脫模后 再空冷至室溫。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明，將具有本發(fā)明的組成的鋼錠，特別是上述方法制得的鋼錠，作為真空 自耗爐的電極棒進(jìn)行重烙并結(jié)晶，然后將結(jié)晶后的鋼錠進(jìn)行冷卻。
[0021] 在本發(fā)明中，為了獲得表面質(zhì)量更好、力學(xué)性能高且低倍組織合格的電極棒，需要 保證重烙后的鋼錠化學(xué)成分均勻且表面質(zhì)量良好，優(yōu)選將作為電極棒的鋼錠先進(jìn)行切除處 理和表面磨光處理。所述切除處理用于將補(bǔ)縮不良的部分切除；所述表面磨光處理用于獲 得表面質(zhì)量良好的電極棒。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明，作為真空自耗爐的電極棒在通電情況下就會(huì)烙化，烙化的鋼水滴入 結(jié)晶器中結(jié)晶。優(yōu)選情況下，所述重烙的烙化速度為2-lOkg/min，更優(yōu)選為4-化g/min。如 果重烙的烙化速度過快，可能會(huì)存在晶粒度大小不均勻等的缺陷；如果重烙的烙化速度過 慢，可能會(huì)存在鋼錠凝固不連續(xù)等缺陷。而采用2-lOkg/min的烙化速度（更優(yōu)選4-化g/ min的烙化速度）時(shí)，可W保證電極棒穩(wěn)定地烙化，還可W獲得晶粒度大小均勻、鋼錠表面 良好的優(yōu)點(diǎn)。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明，對(duì)所述真空自耗爐的條件并沒有特別的限定，只要能夠達(dá)到上述烙 化速度即可，優(yōu)選地，所述真空自耗爐的條件包括：真空度為0. 3-lPa，烙煉電壓20-25V，烙 煉電流為8000-9000A。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明，為了獲得表面質(zhì)量較高的鋼，優(yōu)選地，將所述電極棒的1-10重量％ (更優(yōu)選為1-8重量％ )用于對(duì)結(jié)晶后的鋼錠的補(bǔ)縮，即由于鋼水滴入結(jié)晶器中結(jié)晶時(shí)，由 于鋼水表面張力的作用，使得鋼錠表面將存在縮孔，本發(fā)明為了避免鋼錠形成的較大的縮 孔導(dǎo)致后來鍛造后的鋼的表面質(zhì)量差而影響其加工塑性的品質(zhì)，本發(fā)明優(yōu)選在結(jié)晶后期， 將1-10重量％ (更優(yōu)選1-8重量％ )的電極棒用于填補(bǔ)結(jié)晶后形成的鋼錠表面上的縮孔。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明，將所述結(jié)晶后的鋼錠進(jìn)行冷卻，所述冷卻的條件包括；先通入 400-600化的氮?dú)猓ㄊ侵竿ㄈ氲牡獨(dú)馐沟皿w系壓強(qiáng)升至400-600Pa)將所述結(jié)晶后的鋼錠冷 卻至400-80(TC，再空冷至室溫（例如15-4CTC )。優(yōu)選情況下，所述冷卻的條件包括；先通 入400-600化的氮?dú)鈱⑺鼋Y(jié)晶后的鋼錠冷卻至400-60(TC，再空冷至20-4(TC。在本發(fā)明 中，通過使用氮?dú)猓蒞由氮?dú)鈮嚎s機(jī)提供）來進(jìn)行冷卻，可W更進(jìn)一步減少鋼錠成分偏析 的程度，從而使得所得的鋼棒的低倍組織更加均勻，即盡可能避免徑向偏析和環(huán)狀花樣等 缺陷。
[002引在本發(fā)明中，先W較快的速度進(jìn)行冷卻，再W較慢的速度進(jìn)行空冷，通過該樣的特 定的分階段的冷卻方式，可W降低鋼錠的偏析程度，并獲得化學(xué)成分更加均勻的鋼錠。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明，將冷卻后的鋼錠先進(jìn)行均熱。所述均熱是將冷卻后的鋼錠進(jìn)行加熱 處理，優(yōu)選情況下，所述均熱包括；W I-IOC /min的加熱速度升溫至1200-130(TC，然后保 溫10-4化后，再W 1-5C /min的冷卻速度降溫至IlOO-Iiscrc，然后保溫1-化。經(jīng)過所述 均熱處理后，鋼錠將發(fā)生成分趨于更加均勻，從而更容易獲得較高強(qiáng)度、較高變形性能和較 大截面的鋼棒。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明，將均熱后的鋼錠進(jìn)行激拔，優(yōu)選情況下，所述激拔的條件包括；開鍛 溫度> 105(TC，終鍛溫度為> 85(TC，時(shí)間為5-20min (每次激拔的時(shí)間）。更優(yōu)選地，所述 激拔的條件包括：開鍛溫度1050-110(TC，終鍛溫度為850-90(TC，時(shí)間為5-15min(每次激 拔的時(shí)間）。所述激拔的次數(shù)可W為1-4次，優(yōu)選為2-3次。
[0029] 在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，優(yōu)選在450化壓機(jī)內(nèi)進(jìn)行兩激兩拔，且第二次 激拔時(shí)間比第一次激拔時(shí)間長，該樣可W解決第一次激拔完回爐過程造成組織粗大的問 題，從而可W使得所得鋼板具有更好的晶粒度。
[0030] 在本發(fā)明中，每次激拔結(jié)束都會(huì)回爐進(jìn)行再燒W達(dá)到激拔所需的開鍛溫度，優(yōu)選 情況下，每次激拔結(jié)束后回爐再燒的條件包括；溫度為1050-115(TC，時(shí)間為30-60min，包 括最后一次激拔結(jié)束后的回爐條件可W采用上述回爐條件。
[0031] 在激拔結(jié)束后再進(jìn)行精鍛，精鍛的開鍛溫度即為回爐加熱后的鋼的溫度。優(yōu) 選情況下，所述精鍛的條件包括；開鍛溫度為900-117(TC，終鍛溫度為700-90(TC，時(shí)間 為5-30min。更優(yōu)選地，所述精鍛的條件包括；開鍛溫度為1000-115(TC，終鍛溫度為 800-90(TC，時(shí)間為5-20min。在本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述精鍛是在ISOOt精鍛 機(jī)上進(jìn)行的，并進(jìn)行一個(gè)火次鍛造成形。
[0032] 將精鍛后的鋼進(jìn)行空冷至室溫（15-4(rC )。
[0033] 本發(fā)明還提供了由上述方法制得的18Ni-200鋼棒。
[0034] 通過采用本發(fā)明的方法，可W制得直徑為400mm W上大截面的鋼棒，并且在本 發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所得18Ni-200鋼棒的抗拉強(qiáng)度Rm > HOOMPa,優(yōu)選為 1490-1520MPa ;屈服強(qiáng)度化0. 2 > 1350MPa，優(yōu)選為 1380-1410MPa ;斷后延伸率10%，優(yōu) 選為12-20% ;斷面收縮率Z > 50%，優(yōu)選為52-60% ;沖擊功Akv > 80J，優(yōu)選為81-100J ; 斷裂初性KIC > IlOMPa ? mi/2,優(yōu)選為ll3-125MPa ? mi/2 ;機(jī)械性能硬度HRC > 40,優(yōu)選為 45-60 ;且低倍組織的黑斑、白斑、徑向偏析和環(huán)狀花樣都達(dá)到A級(jí)且無粗晶。
[00巧]W下將通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0036] W下實(shí)施例和對(duì)比例中，
[0037] 抗拉強(qiáng)度Rm、屈服強(qiáng)度化0. 2、斷后延伸率A和斷面收縮率Z是通過GB/T228中記 載的方法進(jìn)行測量的；
[0038] 沖擊功Akv通過GB/T229中記載的方法進(jìn)行測量的；
[0039] 斷裂初性KIC通過GBT4161中記載的方法進(jìn)行測量的；
[0040] 機(jī)械性能硬度HRC通過GB/T230中記載的方法進(jìn)行測量的；
[0041] 低倍組織是通過美國標(biāo)準(zhǔn)ASTM A604中記載的方法進(jìn)行測量的。
[0042] 實(shí)施例1
[0043] 本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的18Ni-200鋼棒及其制備方法。
[0044] 將l#Ni (購自金川集團(tuán)有限公司）、1#鉆（購自南京南試化學(xué)試劑有限公司的牌 號(hào)Co99. 80)、金屬鋼（購自寶雞市巨潤稀有金屬有限公司牌號(hào)M01)、金屬鉛（購自蘇州優(yōu) 鉛納米材料有限公司牌號(hào)UG-ALA)、海綿鐵（購自寶雞市錦秀稀有金屬有限公司牌號(hào)0級(jí)） 和純鐵（購自鞍鋼公司的IF鋼且經(jīng)過EF+LF+V0D冶煉提純）按照所得鋼錠含有的；Ni ; 18. 1 重量 ％，Co ;8.6 重量 ％，Mo :1.25 重量 ％，A1 ;0. 14 重量 ％，Ti :0.24 重量 ％，C;0.005 重量％ ,Si :0.01重量％ ,Mn :0.01重量％，S :0.005重量％，P :0.005重量％進(jìn)行配料（其 中，金屬鉛和海綿鐵各預(yù)留下其重量的1/3)并加入到真空感應(yīng)爐內(nèi)，在真空度為5化下、 電功率為1500KW下進(jìn)行烙化處理60min (在開始的IOmin內(nèi)，由于真空度高于5Pa，電功率 保持300KW)，全烙的鋼水溫度為155CTC ;然后在工頻攬拌下，控制真空度為2Pa、電功率為 1500KW進(jìn)行精煉處理30min ;然后，取樣分析，并用預(yù)留的金屬鉛和海綿鐵進(jìn)行調(diào)樣，知道 鋼水的成分滿足表1的組成即可，接著在充入氮?dú)鈹埌柘?，加入測鐵（購自錦州海蠢金屬材 料有限公司牌號(hào)化BscA.g-A)、金屬巧（CAS :7440-70-2)、海綿鉛（購自錦州盛泉鐵合金有限 公司牌號(hào)監(jiān)R-Ol)使得所得鋼水中的B、Ca、Zr滿足Ca ;0. 05重量％，Zr ;0. 02重量％，B : 0. 003重量％的組成即可；然后將鋼水在出鋼溫度為156(TC下、W 400kg/min的出鋼速度德 注到直徑為606mm鋼錠模中，并剩余3重量％的鋼水對(duì)鋼錠模中的鋼錠進(jìn)行補(bǔ)縮；W 25C / min的速度冷卻補(bǔ)縮后的鋼錠至120(TC后破空，再冷卻至80(TC后脫模，再空冷至室溫，得 到鋼錠Al (其成分如表1所示）。
[0045] 將所得的鋼錠Al的補(bǔ)縮不良的部分切除，并將其表面磨光。然后將其作為真空自 耗爐的電極棒進(jìn)行重烙，W化g/min的烙化速度將電擊棒進(jìn)行烙化（重烙的條件為；真空 度為0. 4Pa，烙煉電壓為22V，烙煉電流為8800A)，烙化的鋼水則滴入直徑為660mm的結(jié)晶 器中結(jié)晶，待電極棒還剩余6重量％時(shí)，將其作為結(jié)晶器中的鋼錠的補(bǔ)縮材料對(duì)鋼錠的縮 孔進(jìn)行補(bǔ)縮處理；將補(bǔ)縮后的結(jié)晶器中的鋼錠充入500化的氮?dú)饫鋮s至60(TC后，將鋼錠脫 模并空冷至室溫。將該空冷后的鋼錠進(jìn)行均熱，均熱的條件為：先W 2. 3C /min的升溫速 度將其加熱至125(TC，保溫2化后，再W 1. 3°C /min的降溫速度將其降溫至117(TC后保溫 池，然后再降至l〇5(TC送入4500t的壓機(jī)中進(jìn)行一次激拔8min，終鍛溫度為85(TC，至直徑 為630mm，再回爐加熱在105(TC加熱40min，在送入4500t的壓機(jī)中進(jìn)行一次激拔lOmin，終 鍛溫度為850°C，至直徑為530mm，再回爐加熱在112(TC加熱40min，然后在180化精鍛機(jī)中 進(jìn)行一個(gè)火次鍛造20min，終鍛溫度為85(TC，鍛后直徑為400mm，然后空冷至室溫獲得直徑 為400mm的18Ni-200鋼棒，其低倍組織：黑斑、白斑、徑向偏析和環(huán)狀花樣都達(dá)到了 A級(jí)且 無粗晶；抗拉強(qiáng)度Rm、屈服強(qiáng)度化0. 2、斷后延伸率A、斷面收縮率Z、沖擊功Akv、斷裂初性 KIC和機(jī)械性能硬度HRC見表2所示。
[004引 實(shí)施例2
[0047] 本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的18Ni-200鋼棒及其制備方法。
[004引將l#Ni (購自金川集團(tuán)有限公司）、1#鉆（購自南京南試化學(xué)試劑有限公司的牌 號(hào)Co99. 80)、金屬鋼（購自寶雞市巨潤稀有金屬有限公司牌號(hào)M01)、金屬鉛（購自蘇州優(yōu) 鉛納米材料有限公司牌號(hào)UG-ALA)、海綿鐵（購自寶雞市錦秀稀有金屬有限公司牌號(hào)0級(jí)） 和純鐵（購自鞍鋼公司的IF鋼且經(jīng)過EF+LF+V0D冶煉提純）按照所得鋼錠含有的：=Ni ; 18. 5 重量％，Co ;8. 2 重量％，Mo ;1.3 重量％，A1 ;0. 1 重量％，Ti ;0. 23 重量％，C;0. 007 重 量％，Si ;0. 008重量％，Mn ;0. 019重量％，S ;0. 004重量％，P ;0. 006重量％進(jìn)行配料（其 中，金屬鉛和海綿鐵各預(yù)留下其重量的1/4)并加入到真空感應(yīng)爐內(nèi)，在真空度為4化下、 電功率為1400KW下進(jìn)行烙化處理60min (在開始的IOmin內(nèi)，由于真空度高于5Pa，電功率 保持300KW)，全烙的鋼水溫度為154CTC ;然后在工頻攬拌下，控制真空度為2Pa、電功率為 1500KW進(jìn)行精煉處理35min ;然后，取樣分析，并用預(yù)留的金屬鉛和海綿鐵進(jìn)行調(diào)樣，知道 鋼水的成分滿足表1的組成即可，接著在充入氮?dú)鈹埌柘?，加入測鐵（購自錦州海蠢金屬材 料有限公司牌號(hào)化BscA.g-A)、金屬巧（CAS :7440-70-2)、海綿鉛（購自錦州盛泉鐵合金有限 公司牌號(hào)監(jiān)R-Ol)使得所得鋼水中的B、Ca、Zr滿足Ca ;0. 06重量％，Zr ;0. 03重量％，B : 0. 004重量％的組成即可；然后將鋼水在出鋼溫度為157(TC下、W5(K)kg/min的出鋼速度德 注到直徑為606mm鋼錠模中，并剩余4重量％的鋼水對(duì)鋼錠模中的鋼錠進(jìn)行補(bǔ)縮；W 3(TC / min的速度冷卻補(bǔ)縮后的鋼錠至Iiocrc后破空，再冷卻至70(TC后脫模，再空冷至室溫，得 到鋼錠A2 (其成分如表1所示）。
[0049] 將所得的鋼錠A2的補(bǔ)縮不良的部分切除，并將其表面磨光。然后將其作為真空自 耗爐的電極棒進(jìn)行重烙，W 4kg/min的烙化速度將電擊棒進(jìn)行烙化（重烙的條件為；真空 度為0. 5Pa，烙煉電壓為24V，烙煉電流為8500A)，烙化的鋼水則滴入直徑為660mm的結(jié)晶 器中結(jié)晶，待電極棒還剩余7重量％時(shí)，將其作為結(jié)晶器中的鋼錠的補(bǔ)縮材料對(duì)鋼錠的縮 孔進(jìn)行補(bǔ)縮處理；將補(bǔ)縮后的結(jié)晶器中的鋼錠充入600化的氮?dú)饫鋮s至50(TC后，將鋼錠脫 模并空冷至室溫。將該空冷后的鋼錠進(jìn)行均熱，均熱的條件為：先W 4C /min的升溫速度 將其加熱至128(TC，保溫2化后，再W 2°C /min的降溫速度將其降溫至115(TC后保溫化， 然后再降至l〇8(TC送入4500t的壓機(jī)中進(jìn)行一次激拔13min，終鍛溫度為88(TC，至直徑為 600mm，再回爐加熱在108(TC加熱30min，在送入4500t的壓機(jī)中進(jìn)行一次激拔15min，終鍛 溫度為880°C，至直徑為500mm，再回爐加熱在114(TC加熱30min，然后在180化精鍛機(jī)中進(jìn) 行一個(gè)火次鍛造15min，終鍛溫度為86(TC，鍛后直徑為400mm，然后空冷至室溫獲得直徑為 400mm的18Ni-200鋼棒，其低倍組織：黑斑、白斑、徑向偏析和環(huán)狀花樣都達(dá)到了 A級(jí)且無 粗晶；抗拉強(qiáng)度Rm、屈服強(qiáng)度化0. 2、斷后延伸率A、斷面收縮率Z、沖擊功Akv、斷裂初性KIC 和機(jī)械性能硬度HRC見表2所示。
[0050] 實(shí)施例3
[0051] 本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的18Ni-200鋼棒及其制備方法。
[005引將l#Ni (購自金川集團(tuán)有限公司）、1#鉆（購自南京南試化學(xué)試劑有限公司的牌 號(hào)Co99. 80)、金屬鋼（購自寶雞市巨潤稀有金屬有限公司牌號(hào)M01)、金屬鉛（購自蘇州優(yōu) 鉛納米材料有限公司牌號(hào)UG-ALA)、海綿鐵（購自寶雞市錦秀稀有金屬有限公司牌號(hào)0級(jí)） 和純鐵（購自鞍鋼公司的IF鋼且經(jīng)過EF+LF+V0D冶煉提純）按照所得鋼錠含有的；Ni ; 18. 2 重量％，Co ;8. 8 重量％，Mo ;1. 15 重量％，Al ;0. 08 重量％，Ti ;0. 2 重量％，C ;0. 006 重量％，Si ;0. Ol重量％，Mn ;0. 015重量％，S ;0. 005重量％，P ;0. 005重量％進(jìn)行配料（其 中，金屬鉛和海綿鐵各預(yù)留下其重量的1/5)并加入到真空感應(yīng)爐內(nèi)，在真空度為5化下、 電功率為1600KW下進(jìn)行烙化處理50min (在開始的5min內(nèi)，由于真空度高于5Pa，電功率 保持300KW)，全烙的鋼水溫度為156(TC ;然后在工頻攬拌下，控制真空度為2Pa、電功率為 1500KW進(jìn)行精煉處理40min ;然后，取樣分析，并用預(yù)留的金屬鉛和海綿鐵進(jìn)行調(diào)樣，知道 鋼水的成分滿足表1的組成即可，接著在充入氮?dú)鈹埌柘?，加入測鐵（購自錦州海蠢金屬材 料有限公司牌號(hào)化BwQ.s-A)、金屬巧（CAS :7440-70-2)、海綿鉛（購自錦州盛泉鐵合金有 限公司牌號(hào)監(jiān)R-Ol)使得所得鋼水中的B、Ca、Zr滿足化；0. 04重量％，Zr ;0. 04重量％， B ;0. 0025重量％的組成即可；然后將鋼水在出鋼溫度為154(TC下、W 600kg/min的出鋼速 度德注到直徑為606mm鋼錠模中，并剩余3重量％的鋼水對(duì)鋼錠模中的鋼錠進(jìn)行補(bǔ)縮；W 2(TC /min的速度冷卻補(bǔ)縮后的鋼錠至125(TC后破空，再冷卻至60(TC后脫模，再空冷至室 溫，得到鋼錠A3 (其成分如表1所示）。
[0053] 將所得的鋼錠A3的補(bǔ)縮不良的部分切除，并將其表面磨光。然后將其作為真空自 耗爐的電極棒進(jìn)行重烙，W化g/min的烙化速度將電擊棒進(jìn)行烙化（重烙的條件為；真空度 為0. 7Pa，烙煉電壓為24V，烙煉電流為9000A)，烙化的鋼水則滴入直徑為660mm的結(jié)晶器 中結(jié)晶，待電極棒還剩余5重量％時(shí)，將其作為結(jié)晶器中的鋼錠的補(bǔ)縮材料對(duì)鋼錠的縮孔 進(jìn)行補(bǔ)縮處理；將補(bǔ)縮后的結(jié)晶器中的鋼錠充入400化的氮?dú)饫鋮s至70(TC后，將鋼錠脫模 并空冷至室溫。將該空冷后的鋼錠進(jìn)行均熱，均熱的條件為：先W 6C /min的升溫速度將 其加熱至130(TC，保溫1她后，再W 4°C /min的降溫速度將其降溫至116(TC后保溫3.化， 然后再降至l〇7(TC送入4500t的壓機(jī)中進(jìn)行一次激拔lOmin，終鍛溫度為83(TC，至直徑為 620mm，再回爐加熱在107(TC加熱50min，在送入4500t的壓機(jī)中進(jìn)行一次激拔12min，終鍛 溫度為830°C，至直徑為510mm，再回爐加熱在Iiocrc加熱50min，然后在180化精鍛機(jī)中進(jìn) 行一個(gè)火次鍛造16min，終鍛溫度為87(TC，鍛后直徑為400mm，然后空冷至室溫獲得直徑為 400mm的18Ni-200鋼棒，其低倍組織：黑斑、白斑、徑向偏析和環(huán)狀花樣都達(dá)到了 A級(jí)且無 粗晶；抗拉強(qiáng)度Rm、屈服強(qiáng)度化0. 2、斷后延伸率A、斷面收縮率Z、沖擊功Akv、斷裂初性KIC 和機(jī)械性能硬度HRC見表2所示。
[0054] 實(shí)施例4
[00巧]根據(jù)實(shí)施例1所述的方法，所不同的是，均熱時(shí)當(dāng)125CTC下保溫25h后直接降溫至 激拔的開鍛溫度，獲得直徑為400mm的18Ni-200鋼棒，其低倍組織：黑斑、白斑、徑向偏析和 環(huán)狀花樣都達(dá)到了 A級(jí)且無粗晶；抗拉強(qiáng)度Rm、屈服強(qiáng)度化0. 2、斷后延伸率A、斷面收縮率 Z、沖擊功Akv、斷裂初性KIC和機(jī)械性能硬度HRC見表2所示。
[005引 對(duì)比例1
[0057] 根據(jù)實(shí)施例1所述的方法，所不同的是，鋼錠的組成為；Ni ;17. 2重量％，Co ;7. 5 重量％，Mo ;2 重量％，A1 ;0. 15 重量％，Ti ;0. 25 重量％，Ca ;0. 05 重量％，Zr ;0. 02 重量％， B ;0. 003 重量％，C ;0. 005 重量％，Si ;0. Ol 重量％，Mn ;0. Ol 重量％，S ;0. 003 重量％， P ;0. 005重量％，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)，獲得直徑為400mm的18Ni-200鋼棒，其低 倍組織：黑斑、白斑、徑向偏析和環(huán)狀花樣都達(dá)到了 A級(jí)且無粗晶；抗拉強(qiáng)度Rm、屈服強(qiáng)度 化0. 2、斷后延伸率A、斷面收縮率Z、沖擊功Akv、斷裂初性KIC和機(jī)械性能硬度HRC見表2 所示。
[0058] 對(duì)比例2
[0059] 根據(jù)實(shí)施例I所述的方法，所不同的是，將結(jié)晶后的鋼錠直接空冷至60(TC，獲得 直徑為400mm的18Ni-200鋼棒，其低倍組織：黑斑和白斑達(dá)到了 A級(jí)，但是徑向偏析和環(huán)狀 花樣達(dá)到B級(jí)，且無粗晶；抗拉強(qiáng)度Rm、屈服強(qiáng)度化0. 2、斷后延伸率A、斷面收縮率Z、沖擊 功Akv、斷裂初性KIC和機(jī)械性能硬度HRC見表2所示。
[0060] 表 1
[0061]

【權(quán)利要求】
1. 一種18Ni-200鋼棒的制備方法，其特征在于，該方法包括： 將鋼錠作為真空自耗爐的電極棒進(jìn)行重熔并結(jié)晶，然后冷卻結(jié)晶后的鋼錠；接著，將冷 卻后的鋼錠依次進(jìn)行均熱、鐓拔、回爐和精鍛， 其中，所述鋼錠的組成成分為：Ni :17. 5-19重量％，Co :8-9重量％，Mo :1-1. 5重量％， A1 :0· 05-0. 15 重量 ％，Ti :0· 15-0. 25 重量 ％，Ca :0· 03-0. 07 重量 ％，Zr :0· 01-0. 04 重 量％，B :0· 001-0. 005 重量％，C :< 0· 03 重量％，Si :彡 0· 01 重量％，Μη :彡 0· 1 重量％， S :彡0. 01重量％，Ρ :彡0. 01重量％，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)； 所述冷卻的條件包括：先通入400-600Pa的氦氣將所述結(jié)晶后的鋼錠冷卻至 400-800°C，再空冷至 15-40°C。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述冷卻的條件包括：先通入400-600Pa的氦氣 將所述結(jié)晶后的鋼錠冷卻至400-600°C，再空冷至20-40°C。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述鋼錠的組成成分為：Ni :18-18. 5重量％， Co :8· 2-8. 8 重量％，Mo :1. 1-1. 3 重量％，A1 :0· 08-0. 15 重量％，Ti :0· 2-0. 25 重量％，Ca : 0.04-0. 06 重量％，Zr :0.02-0. 04 重量％，B :0.002-0. 004 重量％，C :0.001-0. 007 重量％， Si :0· 005-0. 01 重量％，Mn :0· 001-0. 01 重量％，S :0· 0001-0. 005 重量％，P :0· 0001-0. 008 重量％，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述均熱包括：以1-10°C /min的加熱速度升溫 至1200-1300°C，然后保溫10_40h后，再以1-5°C /min的冷卻速度降溫至1100-1180°C，然 后保溫l_5h。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述鐓拔的條件包括：開煅溫度> 1050°C，終鍛 溫度為彡850°C，時(shí)間為5-20min。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述回爐的條件包括：溫度為1050-1200°C，時(shí)間 為 30_60min。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述精鍛的條件包括：開煅溫度為900-117(TC， 終鍛溫度為700-900°C，時(shí)間為5-30min。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述重熔的熔化速度為2-10kg/min，優(yōu)選為 4-6kg/min〇
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述結(jié)晶還包括將所述電極棒的1-10重量％用 于對(duì)結(jié)晶后的鋼錠的補(bǔ)縮。
10. -種由權(quán)利要求1-9中任意一項(xiàng)所述的方法制得的18Ni-200鋼棒。
【文檔編號(hào)】C22C38/14GK104259240SQ201410462762
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月12日
【發(fā)明者】畢正緒, 葉文冰, 李源, 王佳明, 楊再春 申請(qǐng)人:攀鋼集團(tuán)江油長城特殊鋼有限公司