含钛超纯铁素体不锈钢铝脱氧及钙处理实验

简述了铁素体不锈钢的发展趋势与不同品种铁素体不锈钢冶炼工艺路线;系统介绍了国内近期研发的超纯铁素体不锈钢新品种成分、力学性能、物理性能、成型性能、焊接性能、耐腐蚀性能、微观组织、特性及用途等。超纯铁素体不锈钢新品种研发与应用对国内不锈钢产业健康发展起到了良好的促进作用。

以钛稳定化的超纯cr17铁素体不锈钢为研究对象,系统研究了精轧温度对铁素体不锈钢薄板屈服行为的影响。经高温精轧和低温精轧后,两种工艺的热轧板采用相同的退火及冷轧工艺得到成品薄板。采用低温精轧后,拉伸过程中薄板的lüders应变降低至0.5%左右,与高温精轧相比减少大约66.7%。通过金相显微组织观察、x射线衍射检测、内耗测量及tem观察,结果表明:与高温精轧相比,低温精轧有利于细化及均匀化成品板的组织;低温精轧有利于细小球形析出相tic的形成,降低基体中固溶间隙原子的含量,导致低温精轧后成品板lüders应变的减少。这与成品板内耗谱变化相一致。

宝钢不锈炼钢厂瞄准市场需求，不断拓展超纯铁素体不锈钢的生产能力。8月份，超纯铁素体不锈钏单月板坯产量首次达到11700吨，为进一步占领和巩固市场提供了有力支撑。

磷是钢中有害杂质之一，含磷钢在常温或更低的温度下使用时易发生脆裂。超纯铁素体不锈钢要求在恶劣环境下长时间工作，因此要严格控制钢中硫、磷等有害元素及夹杂物的含量。采用高炉铁水冶炼超纯铁素体不锈钢时，需对铁水进行深脱磷处理。铁水罐喷吹脱磷工艺能够满足超纯铁素体不锈钢质量要求，能够适应不同不锈钢品种对铁水量的不同需求，具有金属收得率高、设备简单、投资省等优点。高炉铁水冶炼超纯铁素体不锈钢配以铁水罐喷吹脱磷工艺比转炉脱磷工艺具有明显的优势。

2013年，宝钢不锈超纯铁素体不锈钢连浇炉数、月均产能、真空冶炼控制精度、板坯表面质量稳定性、真空处理时间等一批关键技术指标均创出历史最好水平，全年产能同比增长55．7％，标志着宝钢超纯铁素体冶炼技术实现突破。

日前，由太钢博士后工作站研究完成的《铌、钛对超纯铁素体不锈钢连铸坯质量和性能的影响》课题通过评审。评审专家认为，此项研究成果具有很高的学术和应用推广价值，处于国际先进水平。该课题的研究，不仅可以在科研上得到有效的研究成果，而且可以为开发高品质、高性能、低成本的超纯铁素体不锈钢提供充分的理论依据，创造可观的市场和经济价值。

超纯铁素体不锈钢具有良好的经济效益，市场需求增长较快。但受钢种特性的影响，此钢种在热连轧工序生产难度较大。为此，太钢热连轧厂迎难而上，组织专业技术人员强力攻关，不断突破工艺瓶颈，逐步扩大了超纯铁素体不锈钢的产能，由去年年底的月产1万吨提升到今年二季度以来的月产1．5万吨的水平。

铁素体不锈钢 铁素体不锈钢在机械设备上应用的广泛性仅次于奥氏体不锈钢。这类钢的特 点是：在室温下其显微组织为铁素体，它具有强烈的磁性，不能用淬火方法使 之硬化;与奥氏体钢相比，铁素体不锈钢的导热系数较大，比电阻小、膨胀系数 也较小;对氯化物应力腐蚀开裂不敏感，另外，由于含有较高的铬和钼，故耐点 蚀、耐缝隙腐蚀性能良好;在成分上不含贵重元素镍，故价格较为低廉。 铁素体不锈钢的一个共性问题是：焊接接头的冲击韧性低、脆性倾向大等 缺点，从而大大限制了它的应用。为了克服这些缺点，近些年来已研制并生产出 了一系列碳氮含量极低(c+n<0.015%)的高纯高铬铁素体不锈钢。它们具有较好 的塑性与焊接性能，并且有很好的抗应力腐蚀开裂性能及良好的抗晶间腐蚀性能。 1.铁素体不锈钢的耐腐蚀性能 铁素体不锈钢对晶间腐蚀的敏感性较高。普通的铁素体不锈钢的抗点腐蚀性 能和

铁素体是指铁和其它元素形成的体心立方晶格结构的固溶体。铁素体不锈钢则是指含有大于12％的铬在α铁中的间隙固溶体。其中还含有相当低的碳和铁素体形成元素，如al、mo等，

10月份，太钢超纯铁素体不锈钢单月销量首次超过9000吨。这一历史性突破标志着公司在不锈钢品种开发、生产工艺、技术管理、产品质量等方面的水平上升到了一个新台阶，

铁素体是指铁和其它元素形成的体心立方晶格结构的固溶体。铁素体不锈钢则是指含有大于12％的铬在α铁中的间隙固溶体。其中还含有相当低的碳和铁素体形成元素，如al、mo等，

以排气系统为中心,介绍了国内外超纯铁素体不锈钢的开发和应用现状,并对我国超纯铁素体不锈钢的生产和发展进行了展望。

采用动力学的方法研究超纯铁素体不锈钢凝固过程中ti、n的偏析及冷却速率对tin夹杂析出的影响。结果表明,超纯铁素体不锈钢凝固过程中,ti的富集程度稍低于n;凝固末期残余液相中[ti]和[n]的浓度分别提高至其初始浓度的2.5倍和3.2倍;随着钢液的逐渐凝固,析出的tin颗粒尺寸增大;随着冷却速率的增大,析出的tin颗粒尺寸减小,但析出时间几乎不受影响,冷却速率分别为10、20、30k/s时,tin颗粒尺寸分别为7.1、4.8、3.9μm;其他条件相同时,随着钢中初始ti含量或n含量的减少,凝固析出的tin颗粒尺寸减小且析出时间推迟;相比ti含量对tin夹杂尺寸的影响,n含量的影响更为显著。

VOD冶炼超纯铁素体不锈钢脱碳工艺的研究

以超纯铁素体不锈钢复合板sus445j2+q245r为例,通过实验和分析,确定最佳的退火工艺。实验证明:退火温度过高会导致sus445j2不锈钢晶粒长大、组织不均匀,温度过低或者冷却速度过慢,则会产生σ脆性和475℃脆性;sus445j2+q245r复合板最佳的退火温度为870℃,保温后快速冷却。

为了控制tin夹杂对材料性能的不利影响,对tin在超纯铁素体不锈钢冶炼和凝固过程中析出的热力学条件进行分析。结果表明,在cr含量为16%～23%的条件下,超纯铁素体不锈钢的最佳钛含量为0.1%～0.3%;当w(ti)=0.3%时,将w(n)控制在0.0046%以下才能避免在液相区中生成tin夹杂;超纯铁素体不锈钢凝固过程中钛的富集程度稍低于氮;凝固末期残余液相中[ti]和[n]的浓度分别提高到其初始浓度的2.5倍和3.2倍;随着钢液的逐渐凝固,凝固前沿温度和凝固前沿钛氮平衡浓度积下降,凝固前沿钛氮实际浓度积升高;降低钢中氮含量能推迟tin析出时间,使tin夹杂在凝固末期形成,可减小tin夹杂尺寸,减少其析出数量。

为了控制tin夹杂对材料性能的不利影响,对tin在超纯铁素体不锈钢冶炼和凝固过程中析出的热力学条件进行分析。结果表明,在cr含量为16%～23%的条件下,超纯铁素体不锈钢的最佳钛含量为0.1%～0.3%;当w（ti）=0.3%时,将w（n）控制在0.0046%以下才能避免在液相区中生成tin夹杂;超纯铁素体不锈钢凝固过程中钛的富集程度稍低于氮;凝固末期残余液相中[ti]和[n]的浓度分别提高到其初始浓度的2.5倍和3.2倍;随着钢液的逐渐凝固,凝固前沿温度和凝固前沿钛氮平衡浓度积下降,凝固前沿钛氮实际浓度积升高;降低钢中氮含量能推迟tin析出时间,使tin夹杂在凝固末期形成,可减小tin夹杂尺寸,减少其析出数量。

选用乌洛托品作为酸洗缓蚀剂,改进酸洗液的配方,通过正交试验优选出最佳酸洗工艺参数。结果表明,44660超纯铁素体不锈钢经最佳酸洗工艺酸洗后,表面形成了完整、致密的钝化膜,其外观质量良好,耐腐蚀性能大幅提升。该工艺成功解决了超纯铁素体不锈钢在实际生产中欠酸洗和过酸洗的技术难题,对制定各类超纯铁素体不锈钢的酸洗工艺具有一定参考意义。

超纯铁素体不锈钢因碳、氮含量极低,较普通铁素体不锈钢拥有更优越的耐腐蚀性、韧性及焊接性,近半个世纪得到了大力发展和广泛应用。对于超纯铁素体不锈钢冶炼的核心环节——不锈钢精炼,首先阐述了超纯净化、高洁净化、高效稳定化控制等一系列精炼技术难点,其次从精炼主体设备与工艺技术以及辅助技术等方面系统介绍了超纯铁素体不锈钢精炼技术的进步和发展,最后对超纯铁素体不锈钢精炼技术的未来革新和发展方向进行了一些展望。

分析了超纯铁素体不锈钢的焊接性,概括了汽车排气系统不锈钢管常用的焊接方法和焊接工艺。分析认为,超纯铁素体不锈钢焊接时的主要问题是焊接接头易产生晶间腐蚀和脆化,用超纯铁素体不锈钢制造汽车排气管,需要选择能量集中、热输入小、保护效果好的焊接方法和焊接参数。主要焊接方法有钨极氩弧焊、激光焊、高频焊和等离子弧焊。此外,组合焊接技术尤其是激光与其他热源复合加热的铁素体不锈钢管焊接研究等,是汽车排气管先进焊接方法的发展方向。

针对不锈钢冶炼特点,通过脱碳热力学和动力学分析,研究了vod精炼工艺参数对超纯铁素体不锈钢脱碳速度和终点碳含量的影响,并进行了大量工业生产试验。结果表明,提高冶炼温度、增加吹氧流量和吹氩流量、降低氧枪的供氧压力和枪位有利于提高脱碳速度,获得更低的终点碳含量。

论述了超纯铁素体不锈钢夹杂物控制的热力学,着重于脱氧、tin析出、尖晶石夹杂物形成及钙处理的热力学研究。介绍了vod炉内夹杂物行为的数学模拟研究,分析了超纯铁素体不锈钢中夹杂物引起的产品缺陷、夹杂物形成规律及特征,指出tin或ti(cn)容易在mgo、al2o3-mgo、ti2o3基体上析出,形成包裹型复合夹杂物。最后提出了今后开展超纯铁素体不锈钢夹杂物研究的几点建议。