冶煉超純鐵素體不銹鋼脫碳工藝的研究

磷是鋼中有害雜質(zhì)之一，含磷鋼在常溫或更低的溫度下使用時(shí)易發(fā)生脆裂。超純鐵素體不銹鋼要求在惡劣環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間工作，因此要嚴(yán)格控制鋼中硫、磷等有害元素及夾雜物的含量。采用高爐鐵水冶煉超純鐵素體不銹鋼時(shí)，需對(duì)鐵水進(jìn)行深脫磷處理。鐵水罐噴吹脫磷工藝能夠滿足超純鐵素體不銹鋼質(zhì)量要求，能夠適應(yīng)不同不銹鋼品種對(duì)鐵水量的不同需求，具有金屬收得率高、設(shè)備簡(jiǎn)單、投資省等優(yōu)點(diǎn)。高爐鐵水冶煉超純鐵素體不銹鋼配以鐵水罐噴吹脫磷工藝比轉(zhuǎn)爐脫磷工藝具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

太鋼超純鐵素體不銹鋼介紹 山西太鋼不銹鋼股份有限公司 提綱 一、鋼鐵的基本知識(shí)介紹 二、超純鐵素體不銹鋼介紹 三、太鋼超純鐵素體不銹鋼的開發(fā)情況 四、超純鐵素體不銹鋼的應(yīng)超純鐵素體不銹鋼的應(yīng)用 五、新產(chǎn)品——高成形性經(jīng)濟(jì)型含錫超純鐵素體不銹鋼介紹 一、鋼鐵的基本知識(shí)介紹 鋼與鐵 鋼與鐵均是鐵碳合金 碳含量少于0.0218wt.%的合金稱為，具有優(yōu)異的磁性能，主要用于制作電器儀表 中的電磁元件和電磁鐵芯等；碳含量高于2.11wt.%的合金稱為磨性、切削加工 性和消震性，并且價(jià)格較低。常用于機(jī)床床身、暖氣片、汽車底盤、井蓋等； 碳含量介于0.0218-2.11wt.%的鐵碳合金稱為 鋼的分類 i.按化學(xué)成份分類 碳素鋼：低碳鋼(c≤0.25%)、中碳鋼(c≤0.25-0.60%)和高碳鋼（c≤0.60%）。 合金鋼：低合金鋼(合金元素總含量≤5%)；中合金鋼(合金元

簡(jiǎn)述了鐵素體不銹鋼的發(fā)展趨勢(shì)與不同品種鐵素體不銹鋼冶煉工藝路線;系統(tǒng)介紹了國(guó)內(nèi)近期研發(fā)的超純鐵素體不銹鋼新品種成分、力學(xué)性能、物理性能、成型性能、焊接性能、耐腐蝕性能、微觀組織、特性及用途等。超純鐵素體不銹鋼新品種研發(fā)與應(yīng)用對(duì)國(guó)內(nèi)不銹鋼產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展起到了良好的促進(jìn)作用。

2013年，寶鋼不銹超純鐵素體不銹鋼連澆爐數(shù)、月均產(chǎn)能、真空冶煉控制精度、板坯表面質(zhì)量穩(wěn)定性、真空處理時(shí)間等一批關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)均創(chuàng)出歷史最好水平，全年產(chǎn)能同比增長(zhǎng)55．7％，標(biāo)志著寶鋼超純鐵素體冶煉技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破。

以超純鐵素體不銹鋼復(fù)合板sus445j2+q245r為例,通過實(shí)驗(yàn)和分析,確定最佳的退火工藝。實(shí)驗(yàn)證明:退火溫度過高會(huì)導(dǎo)致sus445j2不銹鋼晶粒長(zhǎng)大、組織不均勻,溫度過低或者冷卻速度過慢,則會(huì)產(chǎn)生σ脆性和475℃脆性;sus445j2+q245r復(fù)合板最佳的退火溫度為870℃,保溫后快速冷卻。

通過500kg真空感應(yīng)爐對(duì)0.007%～0.015%c-15.96%～16.94%cr-0.08%～0.36%ti-0.015%～0.124%al鐵素體不銹鋼的鋁脫氧和鈣處理實(shí)驗(yàn),以及相應(yīng)的熱力學(xué)計(jì)算,對(duì)al、ti競(jìng)爭(zhēng)氧化及夾雜物改性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,當(dāng)[ti]/[al]低于2.50時(shí),氧化物夾雜主要為al_2o_3,隨[ti]/[al]的增加,鋼中的主要夾雜由al_2o_3向mgo-al_2o_3-tio_x及al_2o_3-tio_x轉(zhuǎn)變,夾雜物平均尺寸逐步減小;鈣處理后隨[ca]/[al](0.01～0.08)的升高,鋼中含鈣復(fù)合夾雜的數(shù)量比例增加;包裹形復(fù)合夾雜的中心為氧化物,周邊為tin或ti(cn)。

日前，由太鋼博士后工作站研究完成的《鈮、鈦對(duì)超純鐵素體不銹鋼連鑄坯質(zhì)量和性能的影響》課題通過評(píng)審。評(píng)審專家認(rèn)為，此項(xiàng)研究成果具有很高的學(xué)術(shù)和應(yīng)用推廣價(jià)值，處于國(guó)際先進(jìn)水平。該課題的研究，不僅可以在科研上得到有效的研究成果，而且可以為開發(fā)高品質(zhì)、高性能、低成本的超純鐵素體不銹鋼提供充分的理論依據(jù)，創(chuàng)造可觀的市場(chǎng)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

論述了超純鐵素體不銹鋼夾雜物控制的熱力學(xué),著重于脫氧、tin析出、尖晶石夾雜物形成及鈣處理的熱力學(xué)研究。介紹了vod爐內(nèi)夾雜物行為的數(shù)學(xué)模擬研究,分析了超純鐵素體不銹鋼中夾雜物引起的產(chǎn)品缺陷、夾雜物形成規(guī)律及特征,指出tin或ti(cn)容易在mgo、al2o3-mgo、ti2o3基體上析出,形成包裹型復(fù)合夾雜物。最后提出了今后開展超純鐵素體不銹鋼夾雜物研究的幾點(diǎn)建議。

寶鋼不銹煉鋼廠瞄準(zhǔn)市場(chǎng)需求，不斷拓展超純鐵素體不銹鋼的生產(chǎn)能力。8月份，超純鐵素體不銹釧單月板坯產(chǎn)量首次達(dá)到11700噸，為進(jìn)一步占領(lǐng)和鞏固市場(chǎng)提供了有力支撐。

以鈦穩(wěn)定化的超純cr17鐵素體不銹鋼為研究對(duì)象,系統(tǒng)研究了精軋溫度對(duì)鐵素體不銹鋼薄板屈服行為的影響。經(jīng)高溫精軋和低溫精軋后,兩種工藝的熱軋板采用相同的退火及冷軋工藝得到成品薄板。采用低溫精軋后,拉伸過程中薄板的lüders應(yīng)變降低至0.5%左右,與高溫精軋相比減少大約66.7%。通過金相顯微組織觀察、x射線衍射檢測(cè)、內(nèi)耗測(cè)量及tem觀察,結(jié)果表明:與高溫精軋相比,低溫精軋有利于細(xì)化及均勻化成品板的組織;低溫精軋有利于細(xì)小球形析出相tic的形成,降低基體中固溶間隙原子的含量,導(dǎo)致低溫精軋后成品板lüders應(yīng)變的減少。這與成品板內(nèi)耗譜變化相一致。

為了控制tin夾雜對(duì)材料性能的不利影響,對(duì)tin在超純鐵素體不銹鋼冶煉和凝固過程中析出的熱力學(xué)條件進(jìn)行分析。結(jié)果表明,在cr含量為16%～23%的條件下,超純鐵素體不銹鋼的最佳鈦含量為0.1%～0.3%;當(dāng)w(ti)=0.3%時(shí),將w(n)控制在0.0046%以下才能避免在液相區(qū)中生成tin夾雜;超純鐵素體不銹鋼凝固過程中鈦的富集程度稍低于氮;凝固末期殘余液相中[ti]和[n]的濃度分別提高到其初始濃度的2.5倍和3.2倍;隨著鋼液的逐漸凝固,凝固前沿溫度和凝固前沿鈦氮平衡濃度積下降,凝固前沿鈦氮實(shí)際濃度積升高;降低鋼中氮含量能推遲tin析出時(shí)間,使tin夾雜在凝固末期形成,可減小tin夾雜尺寸,減少其析出數(shù)量。

為了控制tin夾雜對(duì)材料性能的不利影響,對(duì)tin在超純鐵素體不銹鋼冶煉和凝固過程中析出的熱力學(xué)條件進(jìn)行分析。結(jié)果表明,在cr含量為16%～23%的條件下,超純鐵素體不銹鋼的最佳鈦含量為0.1%～0.3%;當(dāng)w（ti）=0.3%時(shí),將w（n）控制在0.0046%以下才能避免在液相區(qū)中生成tin夾雜;超純鐵素體不銹鋼凝固過程中鈦的富集程度稍低于氮;凝固末期殘余液相中[ti]和[n]的濃度分別提高到其初始濃度的2.5倍和3.2倍;隨著鋼液的逐漸凝固,凝固前沿溫度和凝固前沿鈦氮平衡濃度積下降,凝固前沿鈦氮實(shí)際濃度積升高;降低鋼中氮含量能推遲tin析出時(shí)間,使tin夾雜在凝固末期形成,可減小tin夾雜尺寸,減少其析出數(shù)量。

選用烏洛托品作為酸洗緩蝕劑,改進(jìn)酸洗液的配方,通過正交試驗(yàn)優(yōu)選出最佳酸洗工藝參數(shù)。結(jié)果表明,44660超純鐵素體不銹鋼經(jīng)最佳酸洗工藝酸洗后,表面形成了完整、致密的鈍化膜,其外觀質(zhì)量良好,耐腐蝕性能大幅提升。該工藝成功解決了超純鐵素體不銹鋼在實(shí)際生產(chǎn)中欠酸洗和過酸洗的技術(shù)難題,對(duì)制定各類超純鐵素體不銹鋼的酸洗工藝具有一定參考意義。

以排氣系統(tǒng)為中心,介紹了國(guó)內(nèi)外超純鐵素體不銹鋼的開發(fā)和應(yīng)用現(xiàn)狀,并對(duì)我國(guó)超純鐵素體不銹鋼的生產(chǎn)和發(fā)展進(jìn)行了展望。

采用動(dòng)力學(xué)的方法研究超純鐵素體不銹鋼凝固過程中ti、n的偏析及冷卻速率對(duì)tin夾雜析出的影響。結(jié)果表明,超純鐵素體不銹鋼凝固過程中,ti的富集程度稍低于n;凝固末期殘余液相中[ti]和[n]的濃度分別提高至其初始濃度的2.5倍和3.2倍;隨著鋼液的逐漸凝固,析出的tin顆粒尺寸增大;隨著冷卻速率的增大,析出的tin顆粒尺寸減小,但析出時(shí)間幾乎不受影響,冷卻速率分別為10、20、30k/s時(shí),tin顆粒尺寸分別為7.1、4.8、3.9μm;其他條件相同時(shí),隨著鋼中初始ti含量或n含量的減少,凝固析出的tin顆粒尺寸減小且析出時(shí)間推遲;相比ti含量對(duì)tin夾雜尺寸的影響,n含量的影響更為顯著。

超純鐵素體不銹鋼具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，市場(chǎng)需求增長(zhǎng)較快。但受鋼種特性的影響，此鋼種在熱連軋工序生產(chǎn)難度較大。為此，太鋼熱連軋廠迎難而上，組織專業(yè)技術(shù)人員強(qiáng)力攻關(guān)，不斷突破工藝瓶頸，逐步擴(kuò)大了超純鐵素體不銹鋼的產(chǎn)能，由去年年底的月產(chǎn)1萬噸提升到今年二季度以來的月產(chǎn)1．5萬噸的水平。

超純鐵素體不銹鋼因碳、氮含量極低,較普通鐵素體不銹鋼擁有更優(yōu)越的耐腐蝕性、韌性及焊接性,近半個(gè)世紀(jì)得到了大力發(fā)展和廣泛應(yīng)用。對(duì)于超純鐵素體不銹鋼冶煉的核心環(huán)節(jié)——不銹鋼精煉,首先闡述了超純凈化、高潔凈化、高效穩(wěn)定化控制等一系列精煉技術(shù)難點(diǎn),其次從精煉主體設(shè)備與工藝技術(shù)以及輔助技術(shù)等方面系統(tǒng)介紹了超純鐵素體不銹鋼精煉技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展,最后對(duì)超純鐵素體不銹鋼精煉技術(shù)的未來革新和發(fā)展方向進(jìn)行了一些展望。

分析了超純鐵素體不銹鋼的焊接性,概括了汽車排氣系統(tǒng)不銹鋼管常用的焊接方法和焊接工藝。分析認(rèn)為,超純鐵素體不銹鋼焊接時(shí)的主要問題是焊接接頭易產(chǎn)生晶間腐蝕和脆化,用超純鐵素體不銹鋼制造汽車排氣管,需要選擇能量集中、熱輸入小、保護(hù)效果好的焊接方法和焊接參數(shù)。主要焊接方法有鎢極氬弧焊、激光焊、高頻焊和等離子弧焊。此外,組合焊接技術(shù)尤其是激光與其他熱源復(fù)合加熱的鐵素體不銹鋼管焊接研究等,是汽車排氣管先進(jìn)焊接方法的發(fā)展方向。

10月份，太鋼超純鐵素體不銹鋼單月銷量首次超過9000噸。這一歷史性突破標(biāo)志著公司在不銹鋼品種開發(fā)、生產(chǎn)工藝、技術(shù)管理、產(chǎn)品質(zhì)量等方面的水平上升到了一個(gè)新臺(tái)階，

鐵素體是指鐵和其它元素形成的體心立方晶格結(jié)構(gòu)的固溶體。鐵素體不銹鋼則是指含有大于12％的鉻在α鐵中的間隙固溶體。其中還含有相當(dāng)?shù)偷奶己丸F素體形成元素，如al、mo等，

結(jié)合寶鋼不銹鋼事業(yè)部生產(chǎn)不銹鋼產(chǎn)品經(jīng)驗(yàn),說明了超純鐵素體不銹鋼在熱軋生產(chǎn)過程中存在的主要質(zhì)量問題,同時(shí)從軋制計(jì)劃編排、關(guān)鍵工藝控制、軋輥材質(zhì)使用、設(shè)備功能狀態(tài)等多個(gè)角度詳細(xì)闡述了熱軋生產(chǎn)的具體控制要求。著重從解決超純鐵素體不銹鋼軋制過程中存在的黏結(jié)現(xiàn)象著手,對(duì)關(guān)鍵工藝控制點(diǎn)提出了合理的控制范圍,并將理論分析與大生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合對(duì)其控制原理進(jìn)行了解釋和說明。

5月份，寶鋼不銹煉鋼廠超純鐵素體不銹鋼單月板坯產(chǎn)量創(chuàng)新高，達(dá)1．48萬噸，為增強(qiáng)寶鋼不銹鋼產(chǎn)品的贏利能力和競(jìng)爭(zhēng)力提供了有力支撐。