一种马氏体钢及其制备方法

摘要

本发明提供了一种马氏体钢的制备方法，包括：将合金原料进行真空感应炉熔炼后浇注，得到Fe‑Cr铸锭；将所述Fe‑Cr钢锭进行电渣重熔，得到Fe‑Cr中间合金；将所述Fe‑Cr中间合金、铁、锰、铬、钨、钽、钒铁和碳进行真空感应炉冶炼，得到铸锭；将所述铸锭进行真空自耗重熔，得到马氏体钢。本发明采用了真空感应炉+电渣重熔工艺制备得到低Si、低Al的Fe‑Cr中间合金，能够保证后续获得的马氏体钢中Si和Al的含量较低。本发明提供的工艺方法，解决了制备马氏体钢过程中Si＜0.05％、Al＜0.01％、Ta的回收率等关键技术问题，为这种马氏体钢工业化生产奠定了基础。本发明还提供了一种马氏体钢。

权利要求

1.一种马氏体钢制备方法，包括：

将合金原料进行真空感应炉熔炼后浇注，得到Fe-Cr铸锭；

将所述Fe-Cr铸锭进行电渣重熔，得到Fe-Cr中间合金；

将所述Fe-Cr中间合金、金属铁、金属锰、金属铬、金属钨、金属钽、钒铁合金和碳进行真空感应炉冶炼，得到铸锭，在真空感应炉冶炼的过程中，在精炼后加入金属钽和钒铁合金；

将所述铸锭进行真空自耗重熔，得到马氏体钢；

所述合金原料为：

0.05～0.07wt％的碳；

13～14wt％的金属铬；

余量为金属铁；

所述马氏体钢的成分为：0.08～0.12wt％的C；0.35～0.55wt％的Mn；＜0.05wt％的Si；

＜0.005wt％的P；＜0.005wt％的S；8.8～9.2wt％的Cr；＜0.005wt％的Mo；＜0.01wt％的Ni；＜0.01wt％的Ti；1.3～1.7wt％的W；＜0.01wt％的Co；＜0.005wt％的Nb；0.13～

0.17wt％的Ta；＜0.01wt％的Cu；＜0.01wt％的Al；＜0.02wt％的N；0.18～0.22wt％的V；＜

0.002wt％的B；＜0.01wt％的O；＜0.005wt％的Sn；＜0.005wt％的Sb；＜0.005wt％的As；＜

0.005wt％的Ag；余量为Fe。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述C的质量含量为0.1％；所述Mn的质量含量为0.48～0.54％；所述Si的质量含量为0.04％；所述P的质量含量为0.004％；所述S的质量含量为0.003～0.004％；所述Cr的质量含量为9.0％；所述Mo的质量含量为0.001～

0.002％；所述Ni的质量含量为0.006％；所述Ti的质量含量为0.001～0.002％；所述W的质量含量为1.5～1.6％；所述Co的质量含量为0.005％；所述Nb的质量含量为0.001～

0.002％；所述Ta的质量含量为0.14～0.15％；所述Cu的质量含量为0.005％；所述Al的质量含量为0.005％；所述N的质量含量为0.002～0.003％；所述V的质量含量为0.19％；所述B的质量含量为0.0005％；所述O的质量含量为0.0005％；所述Sn的质量含量为0.001％；所述Sb的质量含量为0；所述As的质量含量为0.003％；所述Ag的质量含量为0.0002％。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述真空感应炉熔炼过程中的全熔温度为

1570～1590℃；精炼温度为1580～1600℃；出钢的温度为1590～1610℃。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电渣重熔过程中的渣系包括CaF2、Al2O3和CaO；

所述CaF2、Al2O3和CaO的质量比为(35～45)：(25～35)：(25～35)。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电渣重熔过程中渣量为32～36kg；电压设定值为60～64V；电流设定值为7300～8300A。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述真空感应炉冶炼过程中全熔温度为

1550～1570℃；精炼温度为1580～1600℃；出钢温度为1600～1620℃。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述真空自耗重熔过程中的电压为23～

24V；电流为9000～11000A。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述真空自耗重熔完成后，还包括：将得到的钢体铸锭进行退火，得到马氏体钢。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述退火的方法为：将所述钢体铸锭在480～520℃以≤100℃/h的速度升温至840～860℃，保温≥16小时后，以≤50℃/h的速度炉冷降温至450℃出炉，得到马氏体钢。

说明书

一种马氏体钢及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及钢铁冶炼技术领域，尤其涉及一种马氏体钢及其制备方法。

背景技术

[0002] 低硅低铝高纯净含钽马氏体钢因其残余元素含量很低、钢纯净度非常高，具有较低的辐照肿胀和热膨胀系数、较高的热导率等优良的热物理、机械性能，以及相对较为成熟的技术基础，因此被国内、外普遍认为是未来聚变示范堆和聚变动力堆的首选结构材料，今后将取代现有堆内用304LN、316LN等钢材。但是如何控制这种钢材中Si、Al等残余元素的含量依然是本领域技术人员研究的热点。

发明内容

[0003] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种马氏体钢及其制备方法，本发明提供的方法制备的马氏体钢能够很好的控制其中Si和Al的含量。

[0004] 本发明提供了一种马氏体钢，成分为：

[0005] 0.08～0.12wt％的C；

[0006] 0.35～0.55wt％的Mn；

[0007] ＜0.05wt％的Si；

[0008] ＜0.005wt％的P；

[0009] ＜0.005wt％的S；

[0010] 8.8～9.2wt％的Cr；

[0011] ＜0.005wt％的Mo；

[0012] ＜0.01wt％的Ni；

[0013] ＜0.01wt％的Ti；

[0014] 1.3～1.7wt％的W；

[0015] ＜0.01wt％的Co；

[0016] ＜0.005wt％的Nb；

[0017] 0.13～0.17wt％的Ta；

[0018] ＜0.01wt％的Cu；

[0019] ＜0.01wt％的Al；

[0020] ＜0.02wt％的N；

[0021] 0.18～0.22wt％的V；

[0022] ＜0.002wt％的B；

[0023] ＜0.01wt％的O；

[0024] ＜0.005wt％的Sn；

[0025] ＜0.005wt％的Sb；

[0026] ＜0.005wt％的As；

[0027] ＜0.005wt％的Ag；

[0028] 余量为Fe。

[0029] 在本发明中，所述C的质量含量优选为0.1％；所述Mn的质量含量优选为0.48～0.54％，更优选为0.5％；所述Si的质量含量优选为0.04％；所述P的质量含量优选为
0.004％；所述S的质量含量优选为0.003～0.004％；所述Cr的质量含量优选为9.0％；所述Mo的质量含量优选为0.001～0.002％；所述Ni的质量含量优选为0.006％；所述Ti的质量含量优选为0.001～0.002％；所述W的质量含量优选为1.5～1.6％，更优选为1.56％；所述Co的质量含量优选为0.005％；所述Nb的质量含量优选为0.001～0.002％；所述Ta的质量含量优选为0.14～0.15％；所述Cu的质量含量优选为0.005％；所述Al的质量含量优选为
0.005％；所述N的质量含量优选为0.002～0.003％；所述V的质量含量优选为0.19％；所述B的质量含量优选为0.0005％；所述O的质量含量优选为0.0005％；所述Sn的质量含量优选为
0.001％；所述Sb的质量含量优选为0；所述As的质量含量优选为0.003％；所述Ag的质量含量优选为0.0002％。

[0030] 本发明提供了一种上述技术方案所述的马氏体钢的制备方法，包括：

[0031] 将合金原料进行真空感应炉熔炼后浇注，得到Fe-Cr铸锭；

[0032] 将所述Fe-Cr铸锭进行电渣重熔，得到Fe-Cr中间合金；

[0033] 将所述Fe-Cr中间合金、金属铁、金属锰、金属铬、金属钨、金属钽、钒铁合金和碳进行真空感应炉冶炼，得到铸锭；

[0034] 将所述铸锭进行真空自耗重熔，得到马氏体钢。

[0035] 在本发明中，所述合金原料为碳、金属铁和金属铬；所述碳在合金原料中的质量含量优选为0.05～0.07％，更优选为0.06％；所述金属铬在合金原料中的质量含量优选为13～14％，更优选为13.5％；所述合金原料中金属铁的质量含量为百分之百减去碳和金属铬的质量含量总和后剩余的质量含量。在本发明中，所述金属铬中Cr的质量含量优选为97～98％，更优选为98％。

[0036] 在本发明中，所述合金原料的装入量优选为5800～6300Kg；得到的Fe-Cr铸锭直径优选为230～250mm，更优选为240mm；优选获得9～11支Fe-Cr铸锭，更优选为10支。

[0037] 在本发明中，所述真空感应炉熔炼过程中优选坩埚状态良好，设备运转正常；所述真空感应炉熔炼之前优选采用纯铁铁洗真空感应炉；所述真空感应炉熔炼过程中优选将碳(碳块)全部随炉装入，金属铬在合金原料熔化期分批加入；所述真空感应炉熔炼过程中的全熔温度优选为1570～1590℃，更优选为1580℃；精炼温度优选为1580～1600℃，更优选为1590℃；工频搅拌优选≥10min；无工频搅拌保温优选≥20min；所述真空感应炉熔炼过程中优选精炼完成后出钢，所述出钢的温度优选为1590～1610℃，更优选为1600℃。

[0038] 在本发明中，所述浇注完成后优选将得到的铸锭真空冷却，优选真空冷却的时间≥15min后破空；所述真空冷却后优选将得到的铸锭模冷≥1h后脱模，得到Fe-Cr铸锭。

[0039] 在本发明中，得到Fe-Cr铸锭后优选对所述Fe-Cr铸锭的合金成分进行分析，所述Fe-Cr铸锭的成分优选为：

[0040] ＜0.05wt％的C；

[0041] ＜0.05wt％的Mn；

[0042] ＜0.08wt％的Si；

[0043] ＜0.005wt％的P；

[0044] ＜0.005wt％的S；

[0045] 10.0～12.0wt％的Cr；

[0046] ＜0.005wt％的Mo；

[0047] ＜0.01wt％的Ni；

[0048] ＜0.01wt％的Ti；

[0049] 1.3～1.7wt％的W；

[0050] ＜0.01wt％的Co；

[0051] ＜0.005wt％的Nb；

[0052] ＜0.01wt％的Cu；

[0053] ＜0.05wt％的Al；

[0054] ＜0.02wt％的N；

[0055] ＜0.002wt％的B；

[0056] ＜0.005wt％的Sn；

[0057] ＜0.005wt％的Sb；

[0058] ＜0.005wt％的As；

[0059] ＜0.005wt％的Ag；

[0060] 余量为Fe。

[0061] 在本发明中，马氏体钢中残余的Si、Al主要是J-Cr(金属Cr，其中Cr的质量含量为98％)原料中带来的，采用本发明提供的冶炼方法获得的Fe-Cr中间合金能够将残余的Si、Al降到最低。

[0062] 在本发明中，所述电渣重熔过程中优选采用钢板做底垫；所述电渣重熔过程中的渣系优选包括CaF2、Al2O3和CaO；所述CaF2、Al2O3和CaO的质量比优选为(35～45)：(25～35)：(25～35)，更优选为(38～42)：(28～32)：(28～32)，最优选为40:30:30。

[0063] 在本发明中，所述电渣重熔过程中优选混渣采用预熔渣；所述电渣重熔过程中的电极棒(Fe-Cr铸锭)直径优选230～250mm，更优选为240mm；渣量优选为32～36kg，更优选为33～35kg，最优选为34kg；电压设定值优选为60～64V，更优选为61～63V，最优选为62V；电流设定值优选为7300～8300A，更优选为7500～8000A，最优选为7600～7800A；电流最大波动范围优选为±280A～±320A，更优选为±290A～±310A，最优选为±300A；填充时间优选≥20min；炉冷时间优选为30～40min；结晶器出水温度优选为45～58℃；优选电渣过程中不加任何脱氧剂，电渣锭出炉后空冷。

[0064] 在本发明中，电渣重熔后优选将得到的电渣锭进行头尾取样分析，测定其成分；所述电渣锭的成分优选包括：

[0065] ＜0.05wt％的C；

[0066] ＜0.05wt％的Mn；

[0067] ＜0.02wt％的Si；

[0068] ＜0.01wt％的Al；

[0069] ＜0.005wt％的S。

[0070] 在本发明中，优选电渣重熔后切除底垫，得到Fe-Cr中间合金。

[0071] 现有技术通常采用真空感应炉+真空自耗重熔工艺不能实现Si＜0.05％，Al＜0.01％的要求，本发明采用了真空感应炉+电渣重熔工艺制备得到低Si、低Al的Fe-Cr中间合金，能够保证后续获得的马氏体钢中Si和Al的含量较低。本发明提供的冶炼方法，解决了制备马氏体钢过程中Si＜0.05％、Al＜0.01％、Ta的回收率等关键技术问题，为这种马氏体钢工业化生产奠定了基础。

[0072] 在本发明中，所述Fe-Cr中间合金、金属铁、金属锰、金属铬、金属钨、金属钽、钒铁合金和碳优选化学成分清楚，表面洁净无污染及锈蚀。

[0073] 在本发明中，所述真空感应炉冶炼过程中的装入量优选为5800～6200Kg，更优选为5900～6100Kg，最优选为6000Kg。

[0074] 在本发明中，所述真空感应炉冶炼后得到的铸锭的直径优选为600～610mm，更优选为602～608mm，最优选为604～606mm。

[0075] 在本发明中，所述Fe-Cr中间合金、金属铁、金属锰、金属铬、金属钨、金属钽、钒铁合金和碳的用量配比优选使炉中配料成分为：

[0076] 0.08～0.12wt％的C；

[0077] ＜0.05wt％的Si；

[0078] 0.40～0.5wt％的Mn；

[0079] ＜0.005wt％的P；

[0080] ＜0.005wt％的S；

[0081] 8.8～9.2wt％的Cr；

[0082] 1.3～1.7wt％的W；

[0083] 0.18～0.22wt％的V；

[0084] 0.13～0.17wt％的Ta；

[0085] ＜0.01wt％的O；

[0086] ＜0.02wt％的N；

[0087] ＜0.002wt％的B；

[0088] ＜0.01wt％的Ti；

[0089] ＜0.005wt％的Nb；

[0090] ＜0.005wt％的Mo；

[0091] ＜0.01wt％的Al；

[0092] ＜0.01wt％的Ni；

[0093] ＜0.01wt％的Cu；

[0094] ＜0.005wt％的Ag；

[0095] ＜0.005wt％的Sn；

[0096] ＜0.005wt％的As；

[0097] ＜0.005wt％的Sb；

[0098] 余量为Fe。

[0099] 在本发明中，所述Fe-Cr中间合金、金属铁、金属锰、金属铬、金属钨、金属钽、钒铁合金和碳的用量配比优选使炉中配料成分包括：

[0100] 0.12wt％的C；

[0101] ＜0.05wt％的Si；

[0102] 0.68wt％的Mn；

[0103] ＜0.005wt％的P；

[0104] ＜0.005wt％的S；

[0105] 9.15wt％的Cr；

[0106] 1.55wt％的W；

[0107] 0.2wt％的V；

[0108] 0.17wt％的Ta；

[0109] ＜0.01wt％的Al。

[0110] 在本发明中，所述真空感应炉冶炼过程中优选坩埚状态良好，设备运转正常，新坩埚铁洗1炉，再采用鞍钢纯铁(ACT)冶炼1炉提纯铁后再进行本发明成分的马氏体钢的冶炼。

[0111] 在本发明中，所述真空感应炉冶炼过程中优选装料上松下紧，精心布料，防止架桥；优选金属铁(纯铁)、Fe-Cr中间合金、J-W(金属钨)、全部C块随炉加入。

[0112] 在本发明中，所述真空感应炉冶炼过程中优选熔化期的开始送电功率为800～1200KW，更优选为900～1100KW，最优选为1000KW；优选经过1小时后的送电功率为1300～
1500KW，更优选为1350～1450KW，最优选为1400KW；优选再经过1小时后的送电功率为1650～1850KW，更优选为1700～1800KW，最优选为1750KW；优选全熔温度为1550～1570℃，更优选为1560℃。

[0113] 在本发明中，所述真空感应炉冶炼过程中优选精炼的真空度≤2Pa，优选精炼温度为1580～1600℃，更优选为1590℃；优选工频搅拌下的时间为25～35min，更优选为30min；优选无工频搅拌的保温时间为55～65min，更优选为60min。

[0114] 在本发明中，所述真空感应炉冶炼过程中优选精炼后加入钒铁合金和金属钽，充氩气25～30乇后加J-Mn(金属锰)，然后搅拌取样，样回后调成分，按0.05wt％(金属钙在真空感应炉冶炼过程的合金液中质量含量为0.05％)计算量加入J-Ca(金属钙)。

[0115] 在本发明中，所述真空感应炉冶炼过程中优选出钢温度为1600～1620℃，更优选为1610℃；所述出钢优选使用新溜钢槽。

[0116] 在本发明中，所述真空感应炉冶炼过程中优选出钢后浇注得到铸锭；所述铸锭优选室温真空冷却≥15min后破空；所述铸锭优选模冷10h脱模。

[0117] 在本发明中，所述真空自耗重熔过程中优选冷态真空度≤0.13Pa；漏气度≤6.67Pa/min；结晶器直径优选为650～670mm，更优选为660mm；电极棒(真空感应炉冶炼后得到的铸锭)优选切除帽口并平头，表面滚磨。

[0118] 在本发明中，所述真空自耗重熔过程中电压优选为23～24V；电流优选为9000～11000A，更优选为10000A；所述电流的设定优选为真空自耗重熔前期(真空自耗重熔开始～
5小时为前期)电流为10900～11100A，更优选为11000A；所述真空自耗重熔前期的时间优选为4.5～5.5小时，更优选为5小时；真空自耗重熔中期(前期结束～前期结束后5小时为中期)电流为10400～10600A，更优选为10500A；所述真空自耗重熔中期的时间优选为4.5～
5.5小时，更优选为5小时；真空自耗重熔后期(中期结束～中期结束后5小时为后期)电流为
8900～9100A，更优选为9000A；所述真空自耗重熔后期的时间优选为4.5～5.5小时，更优选为5小时。

[0119] 在本发明中，所述真空自耗重熔过程中优选获得的重熔铸锭高度为150～200mm时进行氦气冷却，所述氦气冷却过程中的氦气压力优选为300～500Pa。

[0120] 在本发明中，所述真空自耗重熔过程中的充填电极(即真空感应炉冶炼后得到的铸锭)的高度优选为190～210mm，更优选为200mm；充填电极的总时间优选为60～70分钟，更优选为65分钟；充填电极过程中优选电流从10000A每隔3分钟降低500A，电流降低至8000A后每隔10分钟降低500A，电流降低至5000A后每隔3分钟降低500A，最后停电完成充填。

[0121] 在本发明中，所述真空自耗重熔完成后得到钢体铸锭后优选1.5小时后脱锭。

[0122] 在本发明中，所述脱锭完成后即得到上述钢体铸锭后优选对所述钢体铸锭进行退火，得到马氏体钢。在本发明中，所述退火过程中优选钢体铸锭温度＞400℃装炉；所述退火的工艺优选为：将所述钢体铸锭在480～520℃以≤100℃/h的速度升温至840～860℃保温≥16小时后以≤50℃/h的速度炉冷降温至450℃出炉。在本发明中，所述退火过程中钢体铸锭优选在490～510℃，更优选为500℃进行升温；所述升温的速度优选为80～100℃/h，更优选为90℃/h；所述升温优选至850℃保温，所述保温的时间优选为16h；所述降温的速度优选为40～50℃/h，更优选为45℃/h。在本发明中，所述退火完成后优选将得到的马氏体钢表面扒皮后，头尾取样进行C、Mn、Ta、Si、Al的成分分析，所述马氏体钢中C、Mn、Ta、Si、Al成分含量优选为：

[0123] 0.08～0.12wt％的C；

[0124] 0.40～0.50wt％的Mn；

[0125] 0.1～0.17wt％的Ta；

[0126] ＜0.05wt％的Si；

[0127] ＜0.01wt％的Al。

[0128] 本发明提供的方法制备马氏体钢，Ta的收得率可达到88.2％，本发明中Ta的收得率是指制备得到的马氏体钢中的Ta含量与冶炼时加入的Ta用量的比值。

具体实施方式

[0129] 下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员经改进或润饰的所有其它实例，都属于本发明保护的范围。

[0130] 实施例1

[0131] 炉料由碳块、纯铁、金属铬组成；C按0.06wt％配入，Cr按13.5wt％配入，余量为Fe；装入量为6000kg。将炉料进行真空感应炉熔炼，熔炼过程中坩埚状态良好，设备运转正常，C块全部随炉装入，J-Cr(金属铬)在熔化期分批装入，全熔温度为1580℃，测得温度为1590℃进行精炼(工频搅拌10min，无工频搅拌保温20min)。精炼后即出钢，出钢温度1600℃。出钢后浇注得到铸锭，将铸锭室真空冷却15min后可破空；然后模冷1h脱模，得到10支直径为
240mm的Fe-Cr铸锭。

[0132] 将上述Fe-Cr铸锭进行电渣重熔，使用钢板做底垫。电渣重溶过程中的渣系包括40wt％的CaF2、30wt％的Al2O3和30wt％的CaO；电极棒(Fe-Cr铸锭)直径为240mm，渣量为
34kg，电压设定值为62V，电流设定值为7800A，填充时间为25min，炉冷时间为35min；结晶器出水温度为50℃。电渣重溶过程中不加任何脱氧剂，电渣锭出炉后空冷，电渣锭切除底垫，得到Fe-Cr中间合金。

[0133] 炉料由纯铁、Fe-Cr中间合金、金属锰、金属铬、金属钨、金属钽、钒铁合金、C块组成，炉料的配料为：0.12wt％的C；＜0.05wt％的Si；0.68wt％的Mn；＜0.005wt％的P；＜0.005wt％的S；9.15wt％的Cr；1.55wt％的W；0.2wt％的V；0.17wt％的Ta；＜0.01wt％的Al；
装入量为6000Kg。冶炼过程中坩埚状态良好，设备运转正常；装料时上松下紧，防止架桥；纯铁、Fe-Cr中间合金、J-W(金属钨)、全部C块随炉加入。开始冶炼时送电功率1000KW、经过1小时后送电功率1400KW、再经过1小时后送电功率1750KW，全熔温度1560℃。精炼时真空度为
0.5～1.0Pa，精炼温度为1590℃，工频搅拌下保持30min，无工频搅拌保温60min。精炼后加入钒铁合金和金属钽，充氩25乇后加J-Mn(金属锰)，搅拌取样调成分，按0.05wt％计算量加入J-Ca(金属钙在合金液中的质量含量为0.05％)。出钢温度1610℃；使用新溜钢槽。出钢浇注后得到铸锭室温真空冷却15min后可破空；模冷10h脱模，得到1支直径为606mm的铸锭。

[0134] 将上述铸锭进行真空自耗重熔，真空自耗重熔过程中冷态真空度为0.05～0.1Pa，漏气度为2.0～5.8Pa/min，结晶器直径为660mm。电极棒(铸锭)须切除帽口并平头，表面滚磨。电压为23V，电流为9000～11000A，采取降功率熔炼，电流设定为11000A(前期，约5h)、10500A(中期，约5h)、9000A(后期，约5h)。当得到的重溶铸锭高度为180mm时，进行氦气冷却，氦气压力400Pa。充填电极为200mm，充填总时间为65分钟，电流从10000A每隔3分钟降低
500A，电流降低至8000A后每隔10分钟降低500A，电流降低至5000A后每隔3分钟降低500A，最后停电完成充填。

[0135] 停电后1.5h脱锭，得到钢体铸件，将温度为700～800℃钢体铸件装炉退火，将所述钢体铸锭在500℃以85～95℃/h的速度升温至850℃保温16小时后以40～50℃/h的速度炉冷降温至450℃出炉，得到马氏体钢。

[0136] 按照GB-T 223《钢铁及合金化学分析方法合集》的标准，对本发明实施例1制备得到的马氏体钢成分进行检测，本发明实施例1制备得到的马氏体钢的成分为：0.1wt％的C；0.48wt％的Mn；0.04wt％的Si；0.004wt％的P；0.004wt％的S；8.88wt％的Cr；0.002wt％的Mo；0.006wt％的Ni；0.002wt％的Ti；1.56wt％的W；0.005wt％的Co；0.001wt％的Nb；
0.15wt％的Ta；0.005wt％的Cu；0.005wt％的Al；0.002wt％的N；0.19wt％的V；0.0005wt％的B；0.0005wt％的O；0.001wt％的Sn；0.003wt％的As；0.0002wt％的Ag；余量为Fe。

[0137] 根据本发明实施例1制备的马氏体钢中Ta的含量以及制备马氏体钢过程中Ta的加入量，计算本发明实施例1提供的方法制备马氏体钢的Ta收得率为88.2％。

[0138] 实施例2

[0139] 炉料由碳块、纯铁、金属铬组成；C按0.06wt％配入，Cr按13.5wt％配入，余量为Fe；装入量为6000kg。将炉料进行真空感应炉熔炼，熔炼过程中坩埚状态良好，设备运转正常，C块全部随炉装入，J-Cr(金属铬)在熔化期分批装入，全熔温度为1578℃，测得温度为1592℃进行精炼(工频搅拌10min，无工频搅拌保温20min)。精炼后即出钢，出钢温度1598℃。出钢后浇注得到铸锭，将铸锭室真空冷却15min后可破空；然后模冷1h脱模，得到10支直径为
240mm的Fe-Cr铸锭。

[0140] 将上述Fe-Cr铸锭进行电渣重熔，使用钢板做底垫。电渣重溶过程中的渣系包括40wt％的CaF2、30wt％的Al2O3和30wt％的CaO；电极棒(Fe-Cr铸锭)直径为240mm，渣量为
34.5kg，电压设定值为63V，电流设定值为7850A，填充时间为29min，炉冷时间为38min；结晶器出水温度为48℃。电渣重溶过程中不加任何脱氧剂，电渣锭出炉后空冷，电渣锭切除底垫，得到Fe-Cr中间合金。

[0141] 炉料由纯铁、Fe-Cr中间合金、金属锰、金属铬、金属钨、金属钽、钒铁合金、C块组成，炉料的配料为：0.12wt％的C；＜0.05wt％的Si；0.68wt％的Mn；＜0.005wt％的P；＜0.005wt％的S；9.15wt％的Cr；1.55wt％的W；0.2wt％的V；0.17wt％的Ta；＜0.01wt％的Al；
装入量为6000Kg。冶炼过程中坩埚状态良好，设备运转正常；装料时上松下紧，防止架桥；纯铁、Fe-Cr中间合金、J-W(金属钨)、全部C块随炉加入。开始冶炼时送电功率1050KW、经过1小时后送电功率1430KW、再经过1小时后送电功率1720KW，全熔温度1559℃。精炼时真空度为
0.5～1.0Pa，精炼温度为1588℃，工频搅拌下保持32min，无工频搅拌保温57min。精炼后加入钒铁合金和金属钽，充氩24乇后加J-Mn(金属锰)，搅拌取样调成分，按0.05wt％计算量加入J-Ca(金属钙在合金液中的质量含量为0.05％)。出钢温度1613℃；使用新溜钢槽。出钢浇注后得到铸锭室温真空冷却18min后可破空；模冷10.5h脱模，得到1支直径为606mm的铸锭。

[0142] 将上述铸锭进行真空自耗重熔，真空自耗重熔过程中冷态真空度为0.05～0.1Pa，漏气度为2.0～5.8Pa/min，结晶器直径为660mm。电极棒(铸锭)须切除帽口并平头，表面滚磨。电压为23.5V，电流为9000～11000A，采取降功率熔炼，电流设定为10800A(前期，约5h)、10400A(中期，约5h)、8900A(后期，约5h)。当得到的重溶铸锭高度为180mm时，进行氦气冷却，氦气压力420Pa。充填电极为200mm，充填总时间为67分钟，电流从10000A每隔3分钟降低
500A，电流降低至8000A后每隔10分钟降低500A，电流降低至5000A后每隔3分钟降低500A，最后停电完成充填。

[0143] 停电后1.5h脱锭，得到钢体铸件，将温度为700～800℃钢体铸件装炉退火，将所述钢体铸锭在500℃以85～95℃/h的速度升温至850℃保温16小时后以40～50℃/h的速度炉冷降温至450℃出炉，得到马氏体钢。

[0144] 按照GB-T 223《钢铁及合金化学分析方法合集》的标准，对本发明实施例2制备得到的马氏体钢成分进行检测，本发明实施例2制备得到的马氏体钢的成分为：0.099wt％的C；0.45wt％的Mn；0.04wt％的Si；0.004wt％的P；0.004wt％的S；8.89wt％的Cr；0.002wt％的Mo；0.006wt％的Ni；0.002wt％的Ti；1.56wt％的W；0.005wt％的Co；0.002wt％的Nb；0.14wt％的Ta；0.005wt％的Cu；0.005wt％的Al；0.003wt％的N；0.19wt％的V；0.0005wt％的B；0.0005wt％的O；0.001wt％的Sn；0.003wt％的As；0.0002wt％的Ag；余量为Fe。

[0145] 根据本发明实施例2制备的马氏体钢中Ta的含量以及制备马氏体钢过程中Ta的加入量，计算本发明实施例2提供的方法制备马氏体钢的Ta收得率为82.4％。

[0146] 实施例3

[0147] 炉料由碳块、纯铁、金属铬组成；C按0.06wt％配入，Cr按13.5wt％配入，余量为Fe；装入量为6000kg。将炉料进行真空感应炉熔炼，熔炼过程中坩埚状态良好，设备运转正常，C块全部随炉装入，J-Cr(金属铬)在熔化期分批装入，全熔温度为1584℃，测得温度为1593℃进行精炼(工频搅拌10min，无工频搅拌保温20min)。精炼后即出钢，出钢温度1606℃。出钢后浇注得到铸锭，将铸锭室真空冷却21min后可破空；然后模冷1h脱模，得到10支直径为
240mm的Fe-Cr铸锭。

[0148] 将上述Fe-Cr铸锭进行电渣重熔，使用钢板做底垫。电渣重溶过程中的渣系包括40wt％的CaF2、30wt％的Al2O3和30wt％的CaO；电极棒(Fe-Cr铸锭)直径为240mm，渣量为
34.2kg，电压设定值为62V，电流设定值为7800A，填充时间为30min，炉冷时间为36min；结晶器出水温度为53℃。电渣重溶过程中不加任何脱氧剂，电渣锭出炉后空冷，电渣锭切除底垫，得到Fe-Cr中间合金。

[0149] 炉料由纯铁、Fe-Cr中间合金、金属锰、金属铬、金属钨、金属钽、钒铁合金、C块组成，炉料的配料为：0.12wt％的C；＜0.05wt％的Si；0.68wt％的Mn；＜0.005wt％的P；＜0.005wt％的S；9.15wt％的Cr；1.55wt％的W；0.2wt％的V；0.17wt％的Ta；＜0.01wt％的Al；
装入量为6000Kg。冶炼过程中坩埚状态良好，设备运转正常；装料时上松下紧，防止架桥；纯铁、Fe-Cr中间合金、J-W(金属钨)、全部C块随炉加入。开始冶炼时送电功率1030KW、经过1小时后送电功率1390KW、再经过1小时后送电功率1720KW，全熔温度1569℃。精炼时真空度为
0.5～1.0Pa，精炼温度为1586℃，工频搅拌下保持31min，无工频搅拌保温63min。精炼后加入钒铁合金和金属钽，充氩25乇后加J-Mn(金属锰)，搅拌取样调成分，按0.05wt％计算量加入J-Ca(金属钙在合金液中的质量含量为0.05％)。出钢温度1614℃；使用新溜钢槽。出钢浇注后得到铸锭室温真空冷却20min后可破空；模冷10.2h脱模，得到1支直径为606mm的铸锭。

[0150] 将上述铸锭进行真空自耗重熔，真空自耗重熔过程中冷态真空度为0.05～0.1Pa，漏气度为2.0～5.8Pa/min，结晶器直径为660mm。电极棒(铸锭)须切除帽口并平头，表面滚磨。电压为23.3V，电流为9000～11000A，采取降功率熔炼，电流设定为10900A(前期，约5h)、10600A(中期，约5h)、8950A(后期，约5h)。当得到的重溶铸锭高度为180mm时，进行氦气冷却，氦气压力400Pa。充填电极为200mm，充填总时间为68分钟，电流从10000A每隔3分钟降低
500A，电流降低至8000A后每隔10分钟降低500A，电流降低至5000A后每隔3分钟降低500A，最后停电完成充填。

[0151] 停电后1.5h脱锭，得到钢体铸件，将温度为700～800℃钢体铸件装炉退火，将所述钢体铸锭在500℃以85～95℃/h的速度升温至850℃保温16小时后以40～50℃/h的速度炉冷降温至450℃出炉，得到马氏体钢。

[0152] 按照GB-T 223《钢铁及合金化学分析方法合集》的标准，对本发明实施例3制备得到的马氏体钢成分进行检测，本发明实施例3制备得到的马氏体钢的成分为：0.1wt％的C；0.48wt％的Mn；0.05wt％的Si；0.004wt％的P；0.003wt％的S；8.97wt％的Cr；0.001wt％的Mo；0.006wt％的Ni；0.001wt％的Ti；1.56wt％的W；0.005wt％的Co；0.001wt％的Nb；
0.144wt％的Ta；0.005wt％的Cu；0.005wt％的Al；0.003wt％的N；0.19wt％的V；0.0005wt％的B；0.0005wt％的O；0.001wt％的Sn；0.003wt％的As；0.0002wt％的Ag；余量为Fe。

[0153] 根据本发明实施例3制备的马氏体钢中Ta的含量以及制备马氏体钢过程中Ta的加入量，计算本发明实施例3提供的方法制备马氏体钢的Ta收得率为84.7％。

[0154] 由以上实施例可知，本发明提供了一种马氏体钢的制备方法，包括：将合金原料进行真空感应炉熔炼后浇注，得到Fe-Cr铸锭；将所述Fe-Cr钢锭进行电渣重熔，得到Fe-Cr中间合金；将所述Fe-Cr中间合金、铁、锰、铬、钨、钽、钒铁和碳进行真空感应炉冶炼，得到铸锭；将所述铸锭进行真空自耗重熔，得到马氏体钢。本发明采用了真空感应炉+电渣重熔工艺制备得到低Si、低Al的Fe-Cr中间合金，能够保证后续获得的马氏体钢中Si和Al的含量较低。本发明提供的工艺方法，解决了制备马氏体钢过程中Si＜0.05％、Al＜0.01％、Ta的回收率等关键技术问题，为这种马氏体钢工业化生产奠定了基础。

[0155] 以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。