双相不锈钢的感应炉冶炼工艺流程综述报告.doc

双相不锈钢的感应炉冶炼工艺流程 综述报告 前言 　双相不锈钢系指在钢中既含有奥氏体又含有铁 素体组织的钢种，即α +γ双相不锈钢。目前,在 工程上获得广泛应用的双相不锈钢中奥氏体和铁 素体两相的体积百分比大致相等。故其兼有奥氏 体不锈钢与铁素体不锈钢的特性。与铁素体不锈 钢和马氏体不锈钢相比,其韧性高、脆性转变温度 低,耐晶间腐蚀性能和焊接性能显著提高。同时,保 留了铁素体不锈钢导热系数高、膨胀系数小、具有 超塑性等特性;与奥氏体不锈钢相比,α +γ双相不 锈钢强度高,特别是屈服强度和疲劳强度显著提高, 且耐晶间腐蚀、应力腐蚀和腐蚀疲劳等性能有明显 改善,费效比低。 感应电炉即利用感应电流在炉料中发热来熔化金 属或保温金属液的炉子。 双相不锈钢的生产工艺包括碳的质量分数控制， 氮的体积分数控制，铬的质量分数控制，锑的质量分 数控制，镍的质量分数控制，轧制退火酸洗等工艺。 主题 1. 1　碳的质量分数控制 00Cr22Ni5Mo3N双相不锈钢要求w (C)不大于 0103%。 AOD脱碳按以下方式进行: 2 [C ] +O2 = 2CO↑ 4 [Cr ] + 3O2 = 2 [Cr2O3 ] [Cr2O3 ] + 3 [C ] = 2 [Cr ] + 3CO↑ 当钢液中含w (Cr) 18%、温度为1 705 ℃时,与 之平衡的碳因CO 分压不同而异: CO 分压为0101 MPa时,w (C)为0105%; CO为011 MPa时, w (C) 为015%。因此,用Ar (N2 )气体降低CO分压就可 以达到降碳保铬的目的,而无须提高温度。脱碳还 与碳和Cr2O3的反应速度有关,特别是钢中含碳量高时,脱碳已不单是由Cr2O3来完成,这时脱碳所需 的氧主要为由吹入的氧气。在AOD精炼前期,脱碳 所需氧气量比较大,温度有时会偏高。 1. 2　氮的体积分数控制 氮的体积分数直接影响双相不锈钢的热加工性 能和最终产品的性能,因此必须精确控制氮的体积 分数。氮的溶解度随气氛中氮分压的增加而显著提 高,随着温度的降低也有一定程度提高。因此在 AOD冶炼条件下,倾向于在较低温度下向钢液吹 氮,增加不锈钢中氮的体积分数。 Mo、Mn、Cr、V、Nb、Ti等元素降低氮在钢液中的 活度从而提高氮的溶解度。如需在热处理期间溶解 氮化物,可加少量V、Nb和Ti、Ni、Cu、Si、C等元素 降低钢中氮的溶解度,应尽可能控制在下限含量。 作为实用的氮合金化冶炼方法, 有以下几种: l)等离子炉合金化。等离子加热器将气体加热 到5 000～30 000 K使部分离子化,根据等离子钢液 吸氮热力学计算,压力为1 MPa,仅用氮气增氮,使 奥氏体氮的体积分数达0187%。 2)真空感应炉合金化。真空感应炉熔炼提供 密闭的熔炼空间,使熔炼期间保持所需要的氮气压 力,可以控制氮的添加量。钢水在这种炉中进行大 量氮合金化是通过气相来实现的,日本不锈钢公司 曾使用该法生产出了氮的体积分数达0180%的 20Cr - 10Ni奥氏体不锈钢。 3)增压电渣重熔法。即采用一定成分的电极, 在具有一定压力的密封容器中重熔。在PESR过程 中,超过溶解度极限的氮合金化需要采用固态含氮 添加剂,如FeCrN、CrN、SiN 等进行连续加氮,此法 可获得含氮的体积分数超过1%的不锈钢。 4)底吹氮气合金化。通过AOD或VOD底部透 气孔向熔池进行吹氮,在增氮同时还促进了钢液的 搅拌作用。上钢五厂钢研所采用真空感应加电渣重 熔工艺路线,冶炼出含氮的体积分数为0145% ～ 0165%的高氮不锈钢;浙江久立公司采用AOD底吹 氮并添加含氮合金, 冶炼了含氮的体积分数达 0156%的2Cr - 15Mn含氮不锈钢; 太钢采用AOD 精炼工艺,成功使用该法大批量冶炼出含氮的体积 分数为0110%～0116%的双相不锈钢。 5)粉末冶金合金化。固态最适合在低于、甚至 高于溶解度极限的情况下使氮化物析出而增加氮的 体积分数。通过热等静压的粉末冶金法将氮化物 (CrN)嵌入钢的基体中。近年来新兴的高能球磨 法,不仅能够细化晶粒、减少成分和组织偏析,获得 均匀的合金组元和氮的分布,同时能较为容易地获 得更高的氮的体积分数。 自1998年起,太钢开发了00Crl8Ni5Mo3Si2N、 00Cr22Ni5Mo3N、00Cr25Ni7Mo3N 等含氮双相不锈 钢。其主要生产工艺流程: 18 tEF化钢→40 t AOD 精炼→1 280 mm立式连铸→Φ1 000 mm初轧开坯 →4辊轧机中厚板轧制。其中AOD在冶炼前期吹 氮,后期吹氢脱氮,进行氮的体积分数精确控制,氮 控制精度达±010135%,最大精度可达±0101%。 1. 3　铬的质量分数控制 与中频或电弧炉熔炼高铬不锈钢相比,AO