含鈦超純鐵素體不銹鋼鋁脫氧及鈣處理實驗

簡述了鐵素體不銹鋼的發(fā)展趨勢與不同品種鐵素體不銹鋼冶煉工藝路線;系統(tǒng)介紹了國內近期研發(fā)的超純鐵素體不銹鋼新品種成分、力學性能、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)與應用對國內不銹鋼產業(yè)健康發(fā)展起到了良好的促進作用。

以鈦穩(wěn)定化的超純cr17鐵素體不銹鋼為研究對象,系統(tǒng)研究了精軋溫度對鐵素體不銹鋼薄板屈服行為的影響。經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、內耗測量及tem觀察,結果表明:與高溫精軋相比,低溫精軋有利于細化及均勻化成品板的組織;低溫精軋有利于細小球形析出相tic的形成,降低基體中固溶間隙原子的含量,導致低溫精軋后成品板lüders應變的減少。這與成品板內耗譜變化相一致。

寶鋼不銹煉鋼廠瞄準市場需求，不斷拓展超純鐵素體不銹鋼的生產能力。8月份，超純鐵素體不銹釧單月板坯產量首次達到11700噸，為進一步占領和鞏固市場提供了有力支撐。

磷是鋼中有害雜質之一，含磷鋼在常溫或更低的溫度下使用時易發(fā)生脆裂。超純鐵素體不銹鋼要求在惡劣環(huán)境下長時間工作，因此要嚴格控制鋼中硫、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，需對鐵水進行深脫磷處理。鐵水罐噴吹脫磷工藝能夠滿足超純鐵素體不銹鋼質量要求，能夠適應不同不銹鋼品種對鐵水量的不同需求，具有金屬收得率高、設備簡單、投資省等優(yōu)點。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爐脫磷工藝具有明顯的優(yōu)勢。

2013年，寶鋼不銹超純鐵素體不銹鋼連澆爐數(shù)、月均產能、真空冶煉控制精度、板坯表面質量穩(wěn)定性、真空處理時間等一批關鍵技術指標均創(chuàng)出歷史最好水平，全年產能同比增長55．7％，標志著寶鋼超純鐵素體冶煉技術實現(xiàn)突破。

日前，由太鋼博士后工作站研究完成的《鈮、鈦對超純鐵素體不銹鋼連鑄坯質量和性能的影響》課題通過評審。評審專家認為，此項研究成果具有很高的學術和應用推廣價值，處于國際先進水平。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、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)造可觀的市場和經濟價值。

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

鐵素體不銹鋼 鐵素體不銹鋼在機械設備上應用的廣泛性僅次于奧氏體不銹鋼。這類鋼的特 點是：在室溫下其顯微組織為鐵素體，它具有強烈的磁性，不能用淬火方法使 之硬化;與奧氏體鋼相比，鐵素體不銹鋼的導熱系數(shù)較大，比電阻小、膨脹系數(shù) 也較小;對氯化物應力腐蝕開裂不敏感，另外，由于含有較高的鉻和鉬，故耐點 蝕、耐縫隙腐蝕性能良好;在成分上不含貴重元素鎳，故價格較為低廉。 鐵素體不銹鋼的一個共性問題是：焊接接頭的沖擊韌性低、脆性傾向大等 缺點，從而大大限制了它的應用。為了克服這些缺點，近些年來已研制并生產出 了一系列碳氮含量極低(c+n<0.015%)的高純高鉻鐵素體不銹鋼。它們具有較好 的塑性與焊接性能，并且有很好的抗應力腐蝕開裂性能及良好的抗晶間腐蝕性能。 1.鐵素體不銹鋼的耐腐蝕性能 鐵素體不銹鋼對晶間腐蝕的敏感性較高。普通的鐵素體不銹鋼的抗點腐蝕性 能和

鐵素體是指鐵和其它元素形成的體心立方晶格結構的固溶體。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?shù)偷奶己丸F素體形成元素，如al、mo等，

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

鐵素體是指鐵和其它元素形成的體心立方晶格結構的固溶體。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?shù)偷奶己丸F素體形成元素，如al、mo等，

以排氣系統(tǒng)為中心,介紹了國內外超純鐵素體不銹鋼的開發(fā)和應用現(xiàn)狀,并對我國超純鐵素體不銹鋼的生產和發(fā)展進行了展望。

采用動力學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tin夾雜析出的影響。結果表明,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,但析出時間幾乎不受影響,冷卻速率分別為10、20、30k/s時,tin顆粒尺寸分別為7.1、4.8、3.9μm;其他條件相同時,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間推遲;相比ti含量對tin夾雜尺寸的影響,n含量的影響更為顯著。

VOD冶煉超純鐵素體不銹鋼脫碳工藝的研究

以超純鐵素體不銹鋼復合板sus445j2+q245r為例,通過實驗和分析,確定最佳的退火工藝。實驗證明:退火溫度過高會導致sus445j2不銹鋼晶粒長大、組織不均勻,溫度過低或者冷卻速度過慢,則會產生σ脆性和475℃脆性;sus445j2+q245r復合板最佳的退火溫度為870℃,保溫后快速冷卻。

為了控制tin夾雜對材料性能的不利影響,對tin在超純鐵素體不銹鋼冶煉和凝固過程中析出的熱力學條件進行分析。結果表明,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w(ti)=0.3%時,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,凝固前沿鈦氮實際濃度積升高;降低鋼中氮含量能推遲tin析出時間,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夾雜對材料性能的不利影響,對tin在超純鐵素體不銹鋼冶煉和凝固過程中析出的熱力學條件進行分析。結果表明,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w（ti）=0.3%時,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,凝固前沿鈦氮實際濃度積升高;降低鋼中氮含量能推遲tin析出時間,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。

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,近半個世紀得到了大力發(fā)展和廣泛應用。對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難點,其次從精煉主體設備與工藝技術以及輔助技術等方面系統(tǒng)介紹了超純鐵素體不銹鋼精煉技術的進步和發(fā)展,最后對超純鐵素體不銹鋼精煉技術的未來革新和發(fā)展方向進行了一些展望。

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。分析認為,超純鐵素體不銹鋼焊接時的主要問題是焊接接頭易產生晶間腐蝕和脆化,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,組合焊接技術尤其是激光與其他熱源復合加熱的鐵素體不銹鋼管焊接研究等,是汽車排氣管先進焊接方法的發(fā)展方向。

針對不銹鋼冶煉特點,通過脫碳熱力學和動力學分析,研究了vod精煉工藝參數(shù)對超純鐵素體不銹鋼脫碳速度和終點碳含量的影響,并進行了大量工業(yè)生產試驗。結果表明,提高冶煉溫度、增加吹氧流量和吹氬流量、降低氧槍的供氧壓力和槍位有利于提高脫碳速度,獲得更低的終點碳含量。

論述了超純鐵素體不銹鋼夾雜物控制的熱力學,著重于脫氧、tin析出、尖晶石夾雜物形成及鈣處理的熱力學研究。介紹了vod爐內夾雜物行為的數(shù)學模擬研究,分析了超純鐵素體不銹鋼中夾雜物引起的產品缺陷、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建議。

結合寶鋼不銹鋼事業(yè)部生產不銹鋼產品經驗,說明了超純鐵素體不銹鋼在熱軋生產過程中存在的主要質量問題,同時從軋制計劃編排、關鍵工藝控制、軋輥材質使用、設備功能狀態(tài)等多個角度詳細闡述了熱軋生產的具體控制要求。著重從解決超純鐵素體不銹鋼軋制過程中存在的黏結現(xiàn)象著手,對關鍵工藝控制點提出了合理的控制范圍,并將理論分析與大生產實踐經驗相結合對其控制原理進行了解釋和說明。