李 鐵,趙 剛,張 爽

(山東泰山鋼鐵集團(tuán)有限公司,山東萊蕪 271100)

非真空條件冶煉409L超純鐵素體不銹鋼的技術(shù)開發(fā)

李 鐵,趙 剛,張 爽

(山東泰山鋼鐵集團(tuán)有限公司,山東萊蕪 271100)

介紹了通過AOD爐非真空條件下的超低碳氮冶煉操作,滿足409L超純鐵素體不銹鋼的成分控制要求,并優(yōu)化后續(xù)的LF工藝,解決了精煉過程中增碳以及夾雜物控制等問題,成功開發(fā)出了409L超純鐵素體不銹鋼。

409L不銹鋼;鐵素體不銹鋼;非真空;超低碳

1 引言

409L是一種低合金超低碳氮鐵素體不銹鋼,屬環(huán)保節(jié)能型鋼鐵材料,被廣泛用于汽車排氣系統(tǒng)及耐高溫設(shè)備,市場(chǎng)前景廣闊。該鋼種為滿足高溫腐蝕性對(duì)碳氮含量及夾雜物控制水平要求高,同時(shí)添加穩(wěn)定化元素鈦,進(jìn)一步提高耐蝕性能、機(jī)械性能及焊接性能[1-3]。

409L鋼種為保證成品碳、氮含量及提高鈦的收得率,通常采用真空冶煉工藝,生產(chǎn)周期長(zhǎng),工藝復(fù)雜,冶煉成本高等限制了該鋼種的發(fā)展。因此利用非真空條件冶煉409L不銹鋼能有效簡(jiǎn)化工藝流程,縮短生產(chǎn)周期,提高生產(chǎn)效率,對(duì)提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 非真空冶煉工藝的開發(fā)

409L超純鐵素體不銹鋼熔煉成分控制見表1所示,對(duì)碳氮含量、夾雜物控制水平要求高,冶煉工藝條件苛刻。必須解決的問題有：超低碳氮不銹鋼冶煉的實(shí)現(xiàn)及其成本控制;超低碳氮不銹鋼的脫氧、夾雜物控制。

2.1 AOD爐超低碳吹煉工藝設(shè)計(jì)

409L采用全鐵水冶煉,冶煉前期,由于鐵水含碳量較高,供氧強(qiáng)度是碳氧反應(yīng)的限制環(huán)節(jié),因此提高頂槍供氧強(qiáng)度,逐步調(diào)整槍位,快速脫碳升溫,為后續(xù)低碳區(qū)脫碳提供合適的溫度,同時(shí)縮短冶煉周期。當(dāng)碳含量脫至目標(biāo)值,溫度合適后,停止頂吹,繼續(xù)底吹吹煉。

吹煉前期底吹中心管氧氣逐步加大流量,提高脫碳速度,底吹氧氬比由2：1逐步降低,提高氬氣比例,降低Pco。

在確保生產(chǎn)節(jié)奏的前提下,脫碳后期,增加一個(gè)脫碳子階段以進(jìn)行超低碳區(qū)脫碳,適當(dāng)提高該階段的氧氬比,在脫碳的同時(shí)避免鉻元素的大量氧化,脫碳目標(biāo)控制為[C]≤0.005%,表2為優(yōu)化的AOD爐冶煉409L的參考供氣模式。

表1 409L熔煉成分控制標(biāo)準(zhǔn)

表2 AOD爐冶煉409L不銹鋼脫碳參考供氣模式

2.2 脫氧工藝設(shè)計(jì)

超純鐵素體不銹鋼由于具有極低的碳含量,根據(jù)碳氧平衡原理,勢(shì)必造成鋼水中氧含量比一般不銹鋼高(普通不銹鋼[C]約0.05%,409L[C]0.01%以下)。因此采用一般硅鐵脫氧很難實(shí)現(xiàn)深脫氧,不僅增加成本,而且增加渣量,降低爐渣堿度,弱化去除夾雜的能力。采用脫氧能力強(qiáng)的鋁脫氧時(shí),容易產(chǎn)生高熔點(diǎn)的鎂鋁尖晶石夾雜物,不僅影響鋼水澆注,還易在后續(xù)軋制鋼帶的表面產(chǎn)生缺陷。采用硅、鋁復(fù)合脫氧并扒除還原渣,不僅能完成深脫氧而且還能盡可能地避免Al2O3、Mg O·A2O3等高熔點(diǎn)夾雜物對(duì)鋼水的污染。

2.3 LF精煉工藝設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)LF工藝在冶煉超低碳氮不銹鋼時(shí)存在一定的弊端,如電極送電導(dǎo)致的增碳、增氮,過多的合金、輔料調(diào)渣調(diào)溫等影響鋼水純凈度。因此對(duì)LF的工藝進(jìn)行了相應(yīng)調(diào)整。409L在LF工位不再進(jìn)行送電操作,減少合金、輔料的加入,主要進(jìn)行軟吹氬及鈦的合金化,為保證工藝順利進(jìn)行,AOD出鋼要確保精確的溫度和成分,保證吹氬工藝的降溫和成分要求;扒除還原渣重新造渣,為夾雜物的吸附和保溫創(chuàng)造條件。Ti極易氧化,為保證鈦的回收率,采用一次性瞬時(shí)投入的加入方式,加入過程控制吹氬效果,防止鋼水裸露,盡量避免鋼水的氧化。

3 工藝效果

3.1 夾雜物及組織

409L鋼帶夾雜物主要以B類和D類(TiN或 TiC)為主,級(jí)別不超過1.0級(jí),見表3所示。

表3 夾雜物檢測(cè)結(jié)果

409L組織為完全鐵素體組織,未退火熱處理的組織為軋制變形的鐵素體組織,960℃退火組織為鐵素體,晶粒度4.5級(jí),1000℃退火組織為鐵素體,晶粒度4.5級(jí),1060℃退火組織為鐵素體,晶粒度3.0級(jí),見圖1所示。

圖1 409L鋼帶組織

3.2 鋼帶物理性能檢測(cè)結(jié)果

厚度規(guī)格3.5 mm的409L退火鋼帶力學(xué)性能符合GB/T 4237-2015中的要求,具體情況見表4。

表4 力學(xué)性能

4 結(jié)語(yǔ)

非真空條件冶煉409L超純鐵素體不銹鋼的生產(chǎn)工藝能夠滿足鋼種成分超低碳氮含量的控制要求,產(chǎn)品各項(xiàng)指標(biāo)符合要求,與傳統(tǒng)的真空冶煉工藝相比,該工藝具有縮短生產(chǎn)周期,提高生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本等優(yōu)勢(shì),具有推廣價(jià)值。

[1] 付邦豪,侯海濱,成國(guó)光,等.409L不銹鋼冶煉過程夾雜物特征及成因[J].鋼鐵,2011,46(6)：40-44.

[2] 徐 斌,王建澤,李具倉(cāng),等.409L連鑄坯夾雜物的實(shí)驗(yàn)研究與熱力學(xué)分析[J].連鑄,2015,41(3)：59-62.

[3] 姜麗娟,徐 斌,李具倉(cāng).409L鐵素體不銹鋼冷軋板表面線鱗缺陷分析[J].甘肅冶金,2015,37(6)：24-27.

Development of 409L Super-pure Ferritic Stainless Steel in Non Vacuum

LI Tie,ZHAO Gang,ZHANG shuang
(Shandong Taishan Steel Group Co.,Ltd.,Laiwu 271100,Shandong,China)

Introduced through AOD furnace non vacuum super-low carbon and nitrogen smelting operation,meet the 409L super-pure ferritic stainless steel composition control requirements,and optimizing LF furnace process,solved the problems of recarburization in the refining process and inclusion control,successfully developed 409L super-pure ferritic stainless steel.

409L stainless steel;ferritic stainless steel;non vacuum;extra-low carbon

TF746.1

A

1001-5108(2017)04-0020-03

李鐵,工程師,主要從事不銹鋼產(chǎn)品研發(fā)及質(zhì)量異議分析等工作。