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超純鐵素體不銹鋼精煉技術的進展-科涅不銹鋼

作者: 時間:2021/9/10 16:28:32 瀏覽:832
       受冶煉和加工技術的制約,鐵素體不銹鋼的生產和消費比例一直較低。2003年全球不銹鋼粗鋼產量2280萬噸,400系列不銹鋼約占21%,中國2003年不銹鋼產量約1778萬噸,400系列約為10%。近幾年鐵素體不銹鋼的開發與應用受到國內外的廣泛重視,上??颇饘偌瘓F有限公司其主要原因是:
       (1)、Ni資源嚴重短缺,Ni價格波動幅度較大,導致300系列不銹鋼的生產成本大幅上升,而且原材料供應沒有保證;
       (2)、隨著生產設備和技術進步,可以生產出性能優異的鐵素體不銹鋼,替代300系列的一些品種;

       (3)、含Ni不銹鋼對人體有一定危害,如對皮膚有過敏反應等。 

       超純鐵素體不銹鋼冶煉工藝
       極低的C、N含量是超純鐵素體不銹鋼顯著的特征,而深度脫碳和脫氮也成為超純鐵素體不銹鋼冶煉的核心技術所在。
       目前,國內外許多學者認為超純鐵素體不銹鋼的冶煉要采用電弧爐+(AOD、K OBM、MRP)脫碳+(VOD、SS VOD、VODPB、RHOB、RHKTB)真空精煉三步法工藝。因為兩步法(初煉爐+二次精煉)中的AOD在大氣壓下冶煉,存在著低碳范圍內的脫碳問題,不利于經濟地生產超低碳氮不銹鋼。

       國內外三步法冶煉超純鐵素體不銹鋼的工藝路線中,VOD及其延伸工藝如SS VOD、VOD PB, 給AOD加上真空功能的VCR等精煉設備,在超純鐵素體不銹鋼的冶煉過程中發揮著重要作用。不論設備上是采用真空、強攪拌、還是噴吹氧化劑,它們都是通過改善低碳區脫碳的動力學條件,在深脫碳的同時促進脫氮的進行。
       SS VOD法是在吹煉的第1階段進行通常的VOD操作,在[C]≤0.01%的第2階段提高真空度,吹氬進行強攪拌促進脫碳和脫氮的方法。傳統VOD法的降碳、氮效果均以0.005%(甚至0.01%)為界,而SS VOD法采用多個包底透氣磚或者是Φ2~4mm不銹鋼管吹氬,氬氣流量可由40~150L/min增大到1200~2700L/min。日本川崎西宮廠用50tSS VOD設備精煉17%Cr鐵素體不銹鋼時,底吹氬流量達1000L/min(常規VOD為100~300L/min),生產出了[C+N]≤100×10-6的超高純鐵素體不銹鋼。

       VOD PB法是日本住友金屬公司開發的,是在真空精煉過程中利用噴槍向鋼水表面噴吹鐵礦石、錳礦石等氧化劑,可在高碳區促進脫氮反應,在低碳區促進脫碳。用此法冶煉19%Cr和29%Cr鐵素體不銹鋼時,鋼中[C+N]分別達到37×10-6、60×10-6。

       VCR(VacuumConverterRefiner)法是基于AOD法在大氣壓下深脫碳受到限制而發展起來的,1991年日本大同特殊鋼公司利用AOD VCR工藝生產了13%Cr和20%Cr鐵素體不銹鋼,鋼中氮含量可分別達到(20~40)×10-6和(70~90)×10-6的極低水平。該工藝的實質就是給AOD精煉爐加上真空設備。它充分利用AOD的強攪拌和VCR的真空技術,在低碳范圍內改善脫碳效率。在精煉過程中,當[C]≥0.10%時,通常與AOD法相同,利用稀釋氣體(Ar或N2)進行脫碳;當[C]≤0.10%時,利用真空進行脫碳,真空度在(10~50)×133Pa。實際操作表明:低碳區的表觀脫碳速度常數,VCR法是AOD法的2倍,況且用VCR法不需要高真空度,在較短的時間內(一般處理時間為10~20min),能夠使終點碳達到較低值。

       綜合比較這3種精煉法的效果見表2。在VOD冶煉結束時,[N]有相當大的回升。所以,除了加強深脫碳、脫氮外,還要強調密封,防止吸N2。
       現代鐵素體不銹鋼,尤其是超純鐵素體不銹鋼,由于具有合金含量低,耐氯化物應力腐蝕性好等優點,是節鎳鋼種的理想選擇。我國生產的不銹鋼以奧氏體系列為主,鐵素體系列產量很低,而且品種結構單一,主要是430系列,應大力發展鐵素體系列不銹鋼。高真空、強攪拌和噴吹氧化劑是超純鐵素體不銹鋼冶煉的有效措施。
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