[發明專利]一種提高雙穩定鐵素體不銹鋼連鑄坯等軸晶率的工藝方法

有效

• 申請號: 201710750795.1
• 申請日: 2017-08-28
• 公開（公告）號: CN107574385B
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發明（設計）人: 成國光;侯雨陽;李璟宇;雷海萍
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C22C38/28
• 分類號: C22C38/28;C22C38/26;C22C38/06;C22C38/02;C22C38/04;C21C7/068;C21C7/06;C21C7/10;C22C33/06
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

本發明提供一種提高雙穩定鐵素體不銹鋼連鑄坯等軸晶率的工藝方法,所述工藝方法路線為：初煉爐—AOD—VOD—LF—連鑄。本發明工藝方法較大提高雙穩定化鐵素體不銹鋼連鑄坯的等軸晶率，改善了鐵素體不銹鋼的冷加工及成型性能，提高產品的表面質量，有效避免由于過量Ti加入產生的TiN、TiOx而引起的連鑄工藝過程中的水口結瘤及堵塞問題。

技術領域

本發明屬于不銹鋼冶煉和鑄造領域，具體涉及一種提高雙穩定鐵素體不銹鋼連鑄坯等軸晶率的工藝方法。

背景技術

鐵素體不銹鋼中碳和氮元素對其耐蝕性、焊接性及成形性等均會產生較大的不利影響，因此，盡可能地降低鋼中碳、氮元素一直是冶煉工作者所不斷追求的目標，碳、氮元素含量小于150ppm的鐵素體不銹鋼逐漸占據了市場的主流，但由于受到現有冶煉技術的限制和出于對生產成本等方面的綜合考慮，單純采用過度降低碳、氮含量的辦法來獲得優良材料性能，并不經濟，甚至也難以達到。而且，即使把鋼中W(C+N)含量降低到150ppm以下，有些性能(如：抗高溫敏化狀態的晶間腐蝕)也難以達到理想的效果。為此，冶金工作者提出了向鐵素體不銹鋼中添加一定量的與碳、氮元素具有很強親和力的合金元素，如Ti,Nb等，使其在一定條件下優先形成鈮和鈦的碳氮化物，減少了碳、氮的固溶量，從而有效地抑制了鉻的碳氮化物在晶界處的形成，提高了晶間抗腐蝕能力，降低了材料的高溫敏化或焊后脆性傾向，對鋼的冷成形性也能產生有利影響。習慣上，將這些所添加的Ti、Nb元素被稱為穩定化元素，Ti、Nb同時復合添加稱為鐵素體不銹鋼的雙穩定化。

盡管穩定化的概念在上世紀50年代就已經被人們所認識到，但在隨后的長時間生產實踐中得到廣泛應用的是鈦單元素穩定化工藝，其主要原因在于，不僅鈦比鈮價格低廉，而且其原子量也顯著低于鈮，使得在同等條件下需要添加的合金量也相對較少。但這種僅利用鈦單元素穩定化的辦法，要做到同時固定C,N，需要添加足夠的Ti量，這就容易使TiN在液相線以上或液相線附近析出，這種早期析出的TiN顆粒較大，容易形成表面缺陷。反之，如果降低Ti的添加來使TiN在液相線以下析出，雖然解決了由于TiN的早期沉淀析出而產生的表面缺陷，但帶來的問題是這較低的Ti含量不足以達到C、N元素的完全穩定化。并且過高的Ti含量，容易形成含鈦氧化物，導致水口堵塞的發生。為此，需要再進一步補加Nb來達到這種完全穩定化效果。這種Ti、Nb雙穩定化鐵素體不銹鋼方法在20世紀90年代以后逐步得到認可，尤其是進入21世紀以來，大部分重要用途的鐵素體不銹鋼均不同程度地采用這種Nb，Ti雙穩定工藝。

表面質量在鐵素體不銹鋼的各種性能要求中，占據著重要地位。具有平滑光亮的表面、精確的尺寸是該類不銹鋼產品所不斷追求的目標。由于中高鉻的超純鐵素體不銹鋼由于C、N含量低，在凝固過程中無相變，加之雜質元素含量較少，其鑄態組織以柱狀晶為主，導致了后續加工過程中常常出現表面皺褶(Ridging)缺陷，皺褶是冷軋鐵素體不銹鋼在成型過程中常常出現的一種表面缺陷，其特征主要表現為在平行于鋼板的軋制方向，具有波峰和波谷的一束平行條紋特征的一種表面缺陷。這種缺陷不僅損壞了成形部件的外觀，同時有可能在加工過程中成為裂紋源。因此改善皺褶已經成為生產高質量鐵素體不銹鋼的關鍵問題之一，對這種表面缺陷的研究一直是鐵素體不銹鋼的重要研究內容。大量研究表明，皺褶產生與鋼的凝固組織中發達的柱狀晶密切相關，當連鑄坯的等軸晶率大于60％時，可以有效的降低皺褶缺陷。因此，為了消除皺褶，需要將連鑄坯的等軸晶率提高到60％甚至80％以上。

文獻報道，在430不銹鋼中，如果鈦含量大于0.3％，可以得到等軸晶率大于60％的鋼錠；但是如此高的鈦含量會引起連鑄過程水口堵塞、鑄坯表面含鈦夾雜等問題，