[發明專利]超低氧含鈦鐵素體不銹鋼的生產方法

有效

• 申請號: 201010132638.2
• 申請日: 2010-03-25
• 公開（公告）號: CN102199684A
• 公開（公告）日: 2011-09-28
• 發明（設計）人: 徐迎鐵;陳兆平
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C21C7/00
• 分類號: C21C7/00;C21C7/06;C21C7/064;C21C7/10;B22D1/00
• 代理公司: 上海開祺知識產權代理有限公司 31114
• 代理人: 竺明

技術領域

本發明涉及不銹鋼冶煉領域，特別涉及一種超低氧含鈦鐵素體不銹鋼的生產方法。

背景技術

當前，對鎳資源依賴性小的鐵素體不銹鋼越來越受到社會的重視，鐵素體不銹鋼中的間隙元素碳、氮嚴重影響其性能，主要是室溫脆性、耐蝕性和焊接點的延展性。對于鐵素體不銹鋼來說，鋼液純凈度同樣影響著鋼的使用性能，高的純凈度可延長不銹鋼的使用壽命，提高產品表面質量，鋼液的純凈度主要以全氧、硫含量來表征，全氧含量表示鋼中溶解氧含量與夾雜物中的氧在鋼液中的含量總和。同時，鈦可以提高間隙元素C、N的穩定性能，Ti與C反應生成TiC抑制晶界CrC的生成，防止晶界Cr的貧化，Ti與N反應生成TiN作為形核核心，提高等軸晶率，鈦元素還可以提高鐵素體不銹鋼的抗氧化、抗熱疲勞性能，所以，鐵素體不銹鋼一般需要鈦合金化。

從目前的技術來看，不銹鋼的脫硫不成問題，真空脫硫處理后鋼液終點硫含量可降低到20ppm以下。鐵素體不銹鋼冶煉的核心任務是脫碳、脫氮和脫氧，以及控制有害夾雜物的形成，防止煉成鋼水澆鑄過程中在連鑄工序的中間包水口堵塞。

目前，一般是采用真空吹氧脫碳爐配合強攪拌來降低鋼中碳氮含量，好的可以將碳氮總含量控制在150ppm以下。對于不銹鋼的脫氧過程，歐洲各鋼鐵公司最初采用的是硅脫氧技術，原因是采用鋁脫氧會大量形成Al₂O₃夾雜會對多數鋼種產生不良影響，然而硅脫氧的鋼中全氧含量非常高，鑄坯全氧在60ppm以上，影響著最終產品的性能；在日本，有些鋼鐵公司開始大量使用鋁進行脫氧技術，鋼液全氧含量得到大大的降低，然而，采用鋁脫氧會大量形成Al₂O₃夾雜不僅對多數鋼種的性能尤其是表面性能有影響，而且會引發中間包水口堵塞，妨礙了澆鑄的連續進行；鈣處理技術可以使得Al₂O₃夾雜變為低熔點易變形的夾雜。然而，由于鐵素體不銹鋼大多數鋼種需要鈦合金化，如果渣中SiO₂含量高的話，鈦進入鋼液后容易還原渣中SiO₂生成TiO₂(或Ti₂O₃)，鈣處理過程中則容易形成鈣鈦礦(CaO·TiO₂)夾雜，鈣鈦礦夾雜也屬于高熔點物質，更易導致中間包水口堵塞。對于夾雜物控制，不銹鋼中最有害的夾雜物為鎂鋁尖晶石，在含鈦不銹鋼中鎂鋁尖晶石基體上還會繼續生長TiN，有可能形成尺寸更大(8μm以上)的尖晶石類夾雜，一般是通過控制渣中MgO含量來防止或抑制鎂鋁尖晶石的形成，由于傳統VOD冶煉過程一般加質量為石灰量1/3的螢石來化渣，不可避免嚴重侵蝕爐襯(主要成分MgO)，造成渣中MgO含量變高，控制鎂鋁尖晶石生成的難度很大。

隨著社會對鐵素體不銹鋼質量的要求越來越高，不僅要求其碳、氮含量極低，對氧含量及鋼的純凈度要求也越來越高，我們一般把碳、氮及氧含量極低的鐵素體不銹鋼稱為超純凈鐵素體不銹鋼。一般是采用三步法(EAF(電弧爐)+AOD(氬氧復吹爐)+VOD(真空吹氧脫碳爐))冶煉超純凈的鐵素體不銹鋼，而不銹鋼的脫氧主要在真空吹氧脫碳爐冶煉的還原階段及破真空后的大氣處理階段。

日本發明號JP2002030324(A)給出了硅鋁復合脫氧冶煉含鈦鐵素體不銹鋼的方法，含鈦在0.05-0.30wt％不銹鋼鋼液先真空脫碳處理，然后，鋼液加入硅鐵，利用鋼渣反應實現脫氧，目標硅含量控制在0.20～3.0wt％，渣堿度(渣中CaO與SiO₂的質量比)控制在1.2～2.4，最后用鋁脫氧，要求鋼液在澆鑄前Al含量與Ti含量的比例在0.01～0.10之間，此方法可提高鋼液在連鑄過程的等軸晶率達60％，并很好地控制夾雜物成分，防止澆鑄過程中間包水口堵塞，最終鋼液全氧含量也保持在較低水平，然而，此專利渣堿度控制在1.2～2.4之間意味著渣的氧活性仍然很高，并不能將鋼液氧含量降低到極低水平，同時鋼液Ti將與渣中SiO₂的反應，TiO₂(或Ti₂O₃)大量生成有中間包水口堵塞的風險。