供稿|楊輝， 吉建軍， 王建勇， 丁斌華， 劉圓圓， 代雨勃， 曹楓 / YANG Hui， JI Jian-jun， WANG Jian-yong，DING Bin-hua， LIU Yuan-yuan， DAI Yu-bo， CAO Feng

904L高鉬耐蝕超級奧氏體不銹鋼，相當于美國標準ASTM中的N08904。它是在原不銹鋼鉻含量20%、鎳含量25%的基礎上，提高鉬含量到4%～5%，并且加入了銅元素，進一步提高了其抗點蝕性能和耐腐蝕性能，常用于強腐蝕環(huán)境中，是常規(guī)不銹鋼壽命許多倍。該鋼種雖然具有優(yōu)異的使用性能，但與常規(guī)的18-8不銹鋼相比，熱塑性很差。在我國，目前生產(chǎn)無縫鋼管大多使用兩輥斜軋穿孔工藝，用904L不銹鋼生產(chǎn)無縫鋼管其難度更大，通常在穿孔時管坯開裂嚴重。在國外，此類鋼種大多是采用熱擠壓工藝，但是考慮到我國熱擠壓機偏少的情況下，提高鋼的熱塑性成為客戶的迫切要求。

904L高鉬耐蝕超級奧氏體不銹鋼在國內(nèi)還不能有效供給，在浙江省基本上還屬于空白。目前主要從山特維克、阿維斯塔、奧托昆普等國際知名鋼鐵公司進口，存在價格高、交貨周期長、服務不方便等問題，因此市場迫切需要一個性能指標上與國外產(chǎn)品相當、且批量較大的產(chǎn)業(yè)化項目，從而為企業(yè)創(chuàng)造良好的經(jīng)濟效益，改善企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提升公司品牌。

技術(shù)方案的設計

生產(chǎn)工藝流程

根據(jù)本公司的現(xiàn)實情況，設計904L高鉬耐蝕超級奧氏體不銹鋼的冶煉生產(chǎn)工藝流程如下。

配料→電爐初煉→AOD精煉→模鑄→修磨→加熱→軋制(鍛造)→精整→檢驗→包裝標識→入庫→發(fā)貨

化學成分的控制

對化學成分進行優(yōu)化設計，以著力提高其抗點蝕性能和耐腐蝕性能。首先，嚴格控制C含量在0.018%以下，提高其耐腐蝕性能；其次，嚴格控制N含量在0.06%以下，避免其對鋼的冷、熱加工性能和冷成型造成不利影響。同時適當提高奧氏體形成元素Ni含量，擴大γ相區(qū)，提高其熱力學穩(wěn)定性、耐蝕性，顯著改善塑性和韌性，提高冷成型性能，降低冷加工傾向。內(nèi)控成分見表1。

表1904L高鉬耐蝕超級奧氏體不銹鋼的標準成分和內(nèi)控成分(質(zhì)量分數(shù)) %

冶煉工藝

AOD爐采用獨特的四元精煉渣系，提高鋼水的純凈度，且使用單渣法保證超低碳鋼C含量的控制。

模鑄工藝

澆鑄加強清潔工作，耐火材料使用莫來石磚，減少由于鋼水沖刷形成的外來夾雜物；鎮(zhèn)靜時間不小于8 min，讓包內(nèi)夾雜物充分上??；鋼包下水口和澆注漏斗磚之間使用自燃式保護罩，利用其燃燒過程中消耗周圍的氧氣，來防止鋼液的二次氧化。

軋制工藝

軋鋼工藝路線采用：350 mm鋼錠→修磨→控溫加熱→開坯→修磨→控溫加熱→三輥粗軋→連軋→收集。

軋制加熱工藝控制采用弱還原性氣氛，微正壓控制，爐門微冒火。確保加熱時間，將鋼錠加熱透，同時溫度不能過高，嚴禁爐溫超過1280 ℃，控制加熱時間3.5 h以上。

軋制技術(shù)要求：由于該鋼種寬展較304鋼種小，接近316鋼種，在軋制過程中，特別注意黑頭情況，嚴禁鋼坯頭部淋水；放慢軋制節(jié)奏，嚴禁方坯在機前輥道降溫；密切注意進中軋的溫度不小于1080 ℃。

技術(shù)特點

化學成分的優(yōu)化設計

904L是一種含C量很低的高合金化的超級奧氏體不銹鋼，專為腐蝕條件苛刻的環(huán)境而設計。對于超低碳的904L不銹鋼，C越低鋼的耐腐蝕性越好。在國內(nèi)外，對于C含量小于0.015%的不銹鋼多數(shù)是用帶有真空的VOD生產(chǎn)，用非真空的AOD冶煉超低碳不銹鋼，在還原、出鋼階段極易出現(xiàn)回碳現(xiàn)象。傳統(tǒng)的AOD單渣法精煉工藝一般只用三元渣系，不足之處在于脫S率不如四元渣系，或者用雙渣法進行二次造渣脫S，但更易回碳。而對于904L鋼，由于是高鉬的不銹鋼其熱塑性較差，S含量越低越有利于提高熱加工性能。為解決這一難題，我們采用了一種四元渣系(MgO-Al2O3-CaO-SiO2)的單渣法精煉工藝既防止回碳現(xiàn)象又能深脫S。脫C使用特級石灰、鎂砂；預還原采用部分Al代替硅鐵加強脫氧，而且Al可改變鋼中存在的C類夾雜，充分發(fā)揮其復合脫氧的優(yōu)勢，形成大顆粒夾雜，利于上浮；因為加Al還原產(chǎn)生的高溫，留適量純Ni在預還原加入；流渣適量，可補少量石灰，加強脫S。

B在奧氏體不銹鋼中是非常用元素，它在奧氏體不銹鋼中的作用利大于弊，微量B加入可提高奧氏體不銹鋼的熱塑性，改善加工性，但B含量超過在奧氏體中的溶解度時，會形成低熔點硼化物共晶，從而顯著降低鋼的熱加工性，且強度提高，塑性降低。針對B在奧氏體不銹鋼的特性，為提高鋼的熱加工性，在冶煉時的出鋼過程中加入少量的硼鐵。

提高材料本身的熱塑性——稀土等微合金化工藝

稀土原子在晶界上偏聚與其他元素交互作用，引起晶界的結(jié)構(gòu)、化學成分和能量的變化，并影響其他元素的擴散和新相的成核與長大，最終導致鋼組織與性能的變化。稀土在鋼中有一定的固熔量，它在晶界的偏聚能仰制S、P及低熔點雜夾在晶界的偏析，并與這些夾雜形成高熔點的化合物，消除了低熔點夾雜的有害影響。稀土不僅凈化了晶界，還強化了晶界，阻礙了晶間裂紋的形成和擴展，有利于鋼材的高溫塑性和耐腐蝕性。

檢測數(shù)據(jù)

化學成分

表2904L不銹鋼管坯的化學成分(質(zhì)量分數(shù)) %

氣體含量

來樣經(jīng)加工制成合格氣體分析試樣，用HORIBA氮氧聯(lián)測分析儀測得氣體含量。

表3904L不銹鋼管坯的其他含量(質(zhì)量分數(shù)) %

高倍組織性質(zhì)

◆ 非金屬夾雜物

片樣取樣：片樣標記頭、中、尾三片。

高倍試樣取樣：高倍試樣在片樣上的取樣部位及編號如圖1所示。

圖1 高倍試樣在片樣上的取樣部位及編號

根據(jù)GB/T 10561-2005非金屬夾雜物評級標準得出檢驗結(jié)果如表4所示。

表4904L鋼管坯的非金屬夾雜物檢測結(jié)果

◆ 晶粒度

來樣根據(jù)標準GB/T 6394-2002要求對圓鋼晶粒度評級：6.5級。

◆ 硬度

額外取圓鋼一片進行硬度測試，測試數(shù)據(jù)見表5。

表5904L不銹鋼管坯的硬度測試值

低倍組織性質(zhì)

表6904L不銹鋼管坯的低倍組織檢測等級

結(jié)束語

本文通過對904L化學成分的合理優(yōu)化設計，進一步提高了材料的抗點蝕性能和耐腐蝕性能，保證了熱加工性能，能夠滿足其后期加工和使用的要求。用AOD冶煉超低碳不銹鋼的精煉工藝，獨特的AOD精煉四元渣系(MgO-Al2O3-CaO-SiO2)保證了鋼水中C的控制，既防止回碳現(xiàn)象又能深脫S，同時能保證鋼水有較高的純凈度。通過項目研究，得到了科學合理的稀土、B元素等微量元素的添加工藝，改善鋼的加工性能，并開發(fā)出了適宜的熱加工工藝技術(shù)。

致謝：本課題受浙江省重大科技專項( 編號：2010C01005) 資助。

[1] 李剛， 周文強. 0Cr13Ni5Mo＋Q345異種鋼焊接工藝. 焊接技術(shù)，2003， 32(1)： 24

[2] Madhusudhan Reddy G， Mohandas T， Tagore G R N. Weldability studies of high -strength low-alloy steel using austenitic fillers. Journal of Materials Processing Technology， 1995， 49(1-2)： 213