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行业资讯

SUS405耐热铁素体不锈钢的开发生产

时间:2019-10-25    编辑:黄金城gcgc手机版    浏览:57

黄金城gcgc手机版厂家无锡汉能不锈钢2019年10月25日讯 先容了泰山钢铁不锈钢炼钢厂采用GOR炉+LF炉工艺,通过优化GOR炉低碳氮冶炼操作、脱氧工艺,铝的合金化,夹杂物控制以及保护浇注等,成功开发出了SUS405耐热铁素体不锈钢。


1、引言


SUS405是一种低合金耐热铁素体不锈钢,属环保节能型钢铁材料,可用于锅炉和环保设备以及石化行业抗高温硫腐蚀设备的制造,代替部分奥氏体不锈钢,因其价格优势,具有一定的市场前景。


铝作为SUS405的合金化元素保证钢种的耐热性,为保证铝的收得率,就要提高钢水的氧含量要求,以及解决连铸过程可能引起的水口“结鱼”等问题。SUS405从冶炼到连铸生产工艺方面的文献报道较少,因此开发利用GOR炉+LF炉工艺低成本冶炼SUS405耐热铁素体不锈钢,具有重要的现实意义。



2、SUS405的开发试制


2.1
生产工艺路线

根据钢种特点,结合装备条件,对SUS405的生产工艺进行了如下设计:高炉铁水→“三脱”站处理→GOR炉冶炼→铝合金化→LF炉精炼→全程保护浇铸。



2.2
成分设计

为保证钢的力学性能和耐热性能,SUS405耐热铁素体不锈钢熔炼成分设计如表1所示,对碳氮含量、铝含量、夹杂物控制水平要求高,冶炼工艺条件苛刻。必须解决的问题有:低碳氮不锈钢冶炼的实现及成本控制;低碳氮不锈钢的脱氧、夹杂物控制;成品铝含量的保证等。


表1 SUS405熔炼成分控制标准

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注:表中所列成分除标明范围外,其余均为最大值。



2.3
GOR炉低碳氮吹炼工艺设计

SUS405采用全铁水冶炼,冶炼前期,由于铁水含碳量较高,供氧强度是碳氧反应的限制环节,因此提高顶枪供氧强度,逐步调整枪位,快速脱碳升温,为后续低碳区脱碳提供合适的温度,同时缩短冶炼周期。当碳含量脱至目标值,温度合适后,停止顶吹,继续底吹吹炼。


在确保生产节奏的前提下,脱碳后期,增加一个脱碳子阶段以进行超低碳区脱碳,适当提高该阶段的氧氩比,在脱碳的同时避免铬元素的大量氧化,脱碳目标控制为[C]≤0.05%,下表2为优化的GOR炉冶炼SUS405的参考供气模型。

表2 GOR炉冶炼SUS405不锈钢脱碳参考供气模型

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2.4
脱氧工艺设计

SUS405碳含量约为0.03%,根据碳氧平衡原理势必造成钢水中氧含量比一般不锈钢高(普通不锈钢[C]约0.05%),铝作为该钢种重要的合金化元素,对钢中氧含量要求极高,必须实现深脱氧,否则铝合金化时,容易产生高熔点的镁铝尖晶石夹杂物,不仅影响钢水浇注,还易在后续轧制钢带的表面产生缺陷。


SUS405钢种仅靠硅铁脱氧,不仅增加成本,而且增加渣量,降低炉渣碱度,弱化去除夹杂的能力。采用硅、铝复合脱氧并扒除还原渣,不仅能完成深脱氧而且还能尽可能的避免Al2O3、MgO·A2O3等高熔点夹杂物对钢水的污染。


2.5
铝含量控制

铝具有极强的还原性,高温易氧化,为保证铝的收得率,经试验最终采用GOR出钢前在钢包加入铝,钢水终点氧含量≤15ppm的情况下,铝的收得率约为65%,但因不锈钢LF精炼及弱吹氩时间长,存在钢中铝含量随时间降低的情况,若LF精炼后期钢中铝含量低,由于钢包渣层较厚,很难通过加铝粒或喂铝线等方式提高铝含量,所以在出钢合金化时一定要充分考虑出钢至开浇时间,保证最终的铝含量。


2.6
连铸控制

连铸工艺控制方面,采用全程保护浇注,单独组织生产。大包至中间包采用长水口并进行氩封保护浇注,要求长水口插入中间包钢水中≥100mm,必须垂直于刚液面。其作用是把主流与空气隔开,避免钢水裸露和飞溅造成二次氧化,减少钢中增氧和温度损失。中间包内加覆盖剂使钢水与空气隔离,并起到吸附夹杂和隔热保温的作用。结晶器加入专用保护渣,同样起到保温和防止二次氧化的作用,良好的保护渣是铸坯表面质量的前提。



3、开发试制情况


3.1
连铸坯质量

试制铸坯断面规格为200×1520mm,对其内部质量进行检测分析。按照GB/T266-2015要求,进行取样,保证是试样检验面的粗糙度,按照标准中的热酸侵蚀法对所取低倍试样进行侵蚀,低倍组织如下图1所示。根据YB/T4003-1997对低倍组织进行评定,中间裂纹0级,中心偏析C0.5级,中心疏松0.5级,等轴晶粒46%,铸坯内部质量控制较好。

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图1 SUS405铸坯低倍组织


3.2
钢带夹杂物检测结果

经后续热轧后,钢带成品厚度为3.5mm,经检测夹杂物主要以B类和D类为主,级别不超过1.0级,如下表3所示。


表3 夹杂物检测结果

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3.3
钢带力学性能检测结果

厚度规格3.5mm的SUS405退火钢带力学性能如下表4,符合用户使用要求。

表4 力学性能

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4、结语

采用GOR炉+LF炉工艺开发的SUS405耐热铁素体不锈钢,工艺简单,成本低廉,产品纯净度高,成分稳定,最终产品各项指标符合要求,该工艺具备批量稳定生产SUS405的能力,具有推广价值。


  
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