本发明涉及一种超级奥氏体不锈钢及其制备方法。
背景技术：
高镍、高钼，含有铜、氮，且基体金属显微组织为典型的百分百奥氏体组成的不锈钢称为超级奥氏体不锈钢，如申请号为200580047196.9的中国专利。
由于超级奥氏体不锈钢由于铬、镍、钼含量高、碳含量低，同时为了在后续提高其热加工塑性，磷、硫含量要求极低，故比较难熔炼，且其本身存在偏析、开裂的缺点，因此超级奥氏体不锈钢是不锈钢中生产工艺要求最高、难度最大的品种，它是钢厂工艺技术的集中体现。
我国此钢板材需要批量从国外进口，从前期的市场调研情况来看，国内该产品主要以圆钢为主，而采用consteel电炉加中频炉冶炼超级奥氏体不锈钢母液→aod→lf→连铸板坯生产工艺尚待开发。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种设计合理超级奥氏体不锈钢及其制备方法，采用consteel电炉加中频炉冶炼超级奥氏体不锈钢母液→aod→lf→连铸板坯的生产工艺，可以冶炼出高镍、高铬、高钼、含铜、低碳的超级奥氏体不锈钢，同时连铸坯表面质量和内部质量良好。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种超级奥氏体不锈钢，其特征在于：按照重量百分比组成如下：c：≤0.020%、si：≤1.00%、mn：≤2.00%、p：≤0.045%、s：≤0.035%、n：≤0.1%、cr：19.0～23.0%、cu：1.2-2.0%、mo：4.0～5.0%、ni：23.0～28.0%、、o≤0.0050%、al≤0.010%、ca≤0.020%、b≤0.030%，余量为fe。
本发明按照重量百分比组成如下：c：0.015%、cr：20.1%、si：0.55%、ni：25.4%、mn：1.35%、mo：4.2%、n：0.056%、p：0.018%、o：0.0035%、s：0.0075%、al：0.003%、ca：0.015%、b：0.018%、cu：1.31%，余量为fe。
本发明按照重量百分比组成如下：c：0.014%、cr：20.8%、si：0.45%、ni：25.6%、mn：1.25%、mo：4.15%、n：0.046%、p：0.017%、o：0.0036%、s：0.0065%、al：0.0032%、ca：0.018%、b：0.022%、cu：1.35，余量为fe。
一种超级奥氏体不锈钢的制备方法，其特征在于：步骤如下：
（1）、consteel电炉和中频炉一起冶炼超级奥氏体不锈钢母液；
consteel电炉母液成分按照重量百分比组成如下：c＞0.5%、si≤1.0%、cr：1～5%、ni：25～35%、p＜0.007%、余量为fe；出钢温度控制在1490～1550℃；
中频炉母液成分按照重量百分比组成如下：p＜0.02%、cr：40～60%、mo：8～12%、余量为fe；出钢温度1550～1630℃；
（2）、consteel电炉母液和中频炉母液勾兑至aod炉进行冶炼，氧化阶段碳的重量百分比含量控制在0.005%以下进行还原脱硫；aod炉脱硫期硫的重量百分比含量控制在0.001%以下，脱硫末期添加铝块进行脱氧，防止增碳增磷，其他成分控制到位方可出钢到lf炉，出钢温度控制在1480-1530℃；
（3）、lf炉进行温度成分微调、弱吹、喂丝，喂sica线300-400m、b线20-25m，最终lf炉铁水按照重量百分比组成如下：c：≤0.020%、si：≤1.00%、mn：≤2.00%、p：≤0.045%、s：≤0.035%、n：≤0.1%、cr：19.0～23.0%、cu：1.2-2.0%、mo：4.0～5.0%、ni：23.0～28.0%、o≤0.0050%、al≤0.010%、ca≤0.020%、b≤0.030%含量为，余量为fe；
lf炉铁水通过吊包送到连铸机，吊包温度控制在1440-1455℃，首包吊包温度可按上限控制，次包吊包温度可按下限控制；
（4）、连铸时中间包温度控制在1415～1435℃，全程吹氩保护连铸，连铸拉速控制在0.75～0.9m/min，侵入式水口深度为120～150mm，连铸坯厚度尺寸控制在160mm～220mm之间。
本发明熔炼前可对consteel电炉母液的原料预热到500-600℃。
本发明所述的consteel电炉母液成分按照重量百分比组成如下：c：1.39%、si：0.08%、p：0.005%、cr：1.25%、ni：28.9%、余量为fe。
本发明所述的consteel电炉母液成分按照重量百分比组成如下：c：1.41%、si：0.06%、p：0.006%、cr：1.15%、ni：28.5%、余量为fe。
本发明consteel电炉出钢温度为1510℃或者1505℃。
本发明aod炉出钢温度为1510℃或者1515℃。
本发明lf炉弱吹时间为32min或者35min。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：
1、该超级奥氏体不锈钢在磷酸、硫酸环境下有优良的抗全面腐蚀性能，良好的抗点蚀和间隙腐蚀性能，与18-8或18-8-mo类不锈钢相比，具有更为出色的抗应力腐蚀开裂的性能，良好的抗晶间腐蚀性能。
2、超级奥氏体不锈钢铬、镍、钼含量高,同时含有铜，这就对磷、硫、碳等非金属元素含量控制要求较高。
本超级奥氏体不锈钢母液冶炼采用consteel电炉加中频炉冶炼获得超级奥氏体不锈钢高镍低磷母液，同时调整aod炉冶炼工艺获得超低碳和超低硫的该超级奥氏体不锈钢钢液，通过lf精炼炉进行微合金成分调整和夹杂物变形，通过控制ccm连铸工艺可以获得板坯内部和外部质量优良的该超级奥氏体不锈钢板坯。
consteel电炉冶炼本超级奥氏体不锈钢母液：p是有害元素，偏析在晶界或相界中，对材料的耐腐蚀性和热加工性能不利，优选控制在0.02%以下，而采用consteel电炉冶炼本超级奥氏体不锈钢不仅能把p含量降低在0.007%以下，同时consteel电炉一种新的炼钢技术，该电炉具有连续加料、连续预热、连续熔化、连续冶炼的特点，它具有冶炼周期短、冶炼能耗低、噪音小、投资成本低等优点，在炼钢领域是一种具有较强生命力和竞争力的电炉冶炼先进技术，但是采用consteel电炉冶炼超级奥氏体不锈钢这种高镍、高铬及含钨不锈钢母液还没有先例，本发明通过调整工艺参数不仅能采用consteel电炉冶炼耐高温炉胆用奥氏体不锈钢母液，而且可以降低电耗、缩短冶炼周期，同时p含量可以降到，极大的提高了经济效益。
aod冶炼本超级奥氏体不锈钢母液：consteel电炉和中频率母液冶炼完成后，兑入aod进行钢液冶炼，冶炼过程中需严格控制c、s元素及还原阶段加铝脱氧。c是奥氏体形成元素，一定程度上代替镍，促进奥氏体并稳定奥氏体，当碳含量过高时，以和铬形成碳化铬，不锈钢的耐腐蚀性和韧性恶化,为了确保不锈钢的耐腐蚀性，一般控制在0.03%以下，本超级奥氏体不锈钢要求0.02%以下，这就给冶炼带来也一定的难度，aod氧化阶段需把c控制在0.005%以下进行还原脱硫，为了增加板坯的热加工塑性，aod脱硫期硫含量控制在0.001%以下，脱硫末期添加铝块进行深脱氧，防止增碳增磷，其他成分控制到位方可出钢，出钢温度控制在1480-1530℃。
ca可以改善钢的机加性能和改善氧化物夹杂的性质，过多容易和硫形成钙硫化物，对材料的耐腐蚀性不利；b是半径较小的间隙性原子，易在相界和晶界偏聚，细化晶粒，改善材料的热加工性能；在lf炉精炼过后，添加sica线和b线用来提高该超级奥氏体不锈钢的热加工塑性。
3、超级奥氏体不锈钢成分复杂、冶金成分含量高，总合金成分近50%，连铸时极易出现板面和板坯内部裂纹，这也是超级奥氏体不锈钢板坯制造的难点之一，需要严格控制其连铸工艺才能制造处板坯表面和内部质量良好的超级奥氏体不锈钢板坯，本发明解决了这一问题，
4、本发明解决了超级奥氏不锈钢冶炼连铸技术，成功生产了厚度160-220mm的超级奥氏体不锈钢连铸坯。
具体实施方式
下面并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
一种超级奥氏体不锈钢，成分按照重量百分比组成如下：c：≤0.020%、si：≤1.00%、mn：≤2.00%、p：≤0.045%、s：≤0.035%、n：≤0.1%、cr：19.0～23.0%、cu：1.2-2.0%、mo：4.0～5.0%、ni：23.0～28.0%、o≤0.0050%、al≤0.010%、ca≤0.020%、b≤0.030%，余量为fe。
表1为超级奥氏体不锈钢的十个实施例（各实施例成分含量为重量百分比）。
表1。
一种超级奥氏体不锈钢的制备方法，步骤如下：
（1）、consteel电炉和中频炉一起冶炼超级奥氏体不锈钢母液；
consteel电炉母液成分按照重量百分比组成如下：c＞0.5%、si≤1.0%、cr：1～5%、ni：25～35%、p＜0.007%、余量为fe；出钢温度控制在1490～1550℃；consteel电炉母液的原料可以采用不锈钢废料、优质废钢、镍铁，熔炼前可对原材料预热到500-600℃，降低冶炼成本，熔炼过程中可以通过吹氧、适当增加石灰和白云石的比例及添加适当的氟化钙化渣降低p的含量。
中频炉用来冶炼铬铁和钼铁合金，中频炉母液成分按照重量百分比组成如下：p＜0.02%、cr：40～60%、mo：8～12%、余量为fe；出钢温度1550～1630℃。
（2）、consteel电炉母液和中频炉母液勾兑至aod炉进行冶炼，氧化阶段碳的重量百分比含量控制在0.005%以下进行还原脱硫。aod炉脱硫期硫的重量百分比含量控制在0.001%以下，脱硫末期添加铝块进行脱氧，防止增碳增磷，其他成分控制到位方可出钢到lf炉，出钢温度控制在1480-1530℃。
（3）、lf炉进行温度成分微调、弱吹、喂丝，喂sica线300-400m、b线20-25m，最终lf炉铁水按照重量百分比组成如下：c：≤0.020%、si：≤1.00%、mn：≤2.00%、p：≤0.045%、s：≤0.035%、n：≤0.1%、cr：19.0～23.0%、cu：1.2-2.0%、mo：4.0～5.0%、ni：23.0～28.0%、o≤0.0050%、al≤0.010%、ca≤0.020%、b≤0.030%含量为，余量为fe；lf炉铁水通过吊包送到连铸机，吊包温度控制在1440-1455℃，首包吊包温度可按上限控制，次包吊包温度可按下限控制；
（4）、连铸时中间包温度控制1415～1435℃，全程吹氩保护连铸，连铸拉速控制在0.75～0.9m/min，侵入式水口深度为120～150mm，连铸坯厚度尺寸控制在160mm～220mm之间。
实施案例1
以下对实施案例进行叙述。
consteel电炉母液成分按照重量百分比组成如下：c：1.39%、si：0.08%、p：0.005%、cr：1.25%、ni：28.9%、余量为fe，出钢温度控制在1510℃。通过aod炉吹氧脱碳、吹氮及成分调整及lf炉精炼及微合金加入，铁水成分按照重量百分比最终调整为：c：0.015%、cr：20.1%、si：0.55%、ni：25.4%、mn：1.35%、mo：4.2%、n：0.056%、p：0.018%、o：0.0035%、s：0.0075%、al：0.003%、ca：0.015%、b：0.018%、cu：1.31%，余量为fe。aod炉出钢温度1510℃，lf炉弱吹时间为32min，喂sica线380m、b线22m，吊包温度1450℃，连铸中间包温度控制在1425℃、侵入水口深度为125mm,连铸速度为0.85m/min、铸坯厚度为182mm。
实施案例2
以下对实施案例进行叙述。
consteel电炉母液成分按照重量百分比组成如下：c：1.41%、si：0.06%、p：0.006%、cr：1.15%、ni：28.5%、余量为fe，出钢温度控制在1505℃。通过aod炉吹氧脱碳、吹氮及成分调整及lf炉精炼及微合金加入，铁水成分按照重量百分比最终调整为：c：0.014%、cr：20.8%、si：0.45、ni：25.6%、mn：1.25%、mo：4.15%、n：0.046%、p：0.017%、o：0.0036%、s：0.0065%、al：0.0032%、ca：0.018%、b：0.022%、cu：1.35%，余量为fe。aod出钢温度1515℃，lf炉弱吹时间为35min，喂sica线400m、b线25m，吊包温度1445℃，连铸中包温度控制在1426℃、侵入水口深度为125mm,连铸速度为0.85m/min、铸坯厚度为180mm。
本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明；而且，本发明各部分所取的名称也可以不同，凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。