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超純鐵素體無錫不銹鋼冶煉工藝

時間:2019-06-13    作者:無錫不銹鋼板    瀏覽:0

近幾年鐵素體無錫不銹鋼的開發(fā)與應(yīng)用受到國內(nèi)外的廣泛重視,其主要原因是:(1)Ni資源嚴(yán)重短缺,Ni價格波動幅度較大,導(dǎo)致300系列不銹鋼的生產(chǎn)成本大幅上升,而且原材料供應(yīng)沒有保證;(2)隨著生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)進(jìn)步,可以生產(chǎn)出性能優(yōu)異的鐵素體無錫不銹鋼,替代300系列的一些品種;(3)Ni無錫不銹鋼對人體有一定危害,如對皮膚有過敏反應(yīng)等。

 

超純鐵素體無錫不銹鋼冶煉工藝

 

極低的CN含量是超純鐵素體無錫不銹鋼最顯著的特征,而深度脫碳和脫氮也成為超純鐵素體無錫不銹鋼冶煉的核心技術(shù)所在。

 

目前,國內(nèi)外許多學(xué)者認(rèn)為超純鐵素體無錫不銹鋼的冶煉要采用電弧爐+(AOD、K-OBM、MRP)脫碳+(VOD、SSVOD、VODPB、RHOBRHKTB)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(nèi)的脫碳問題,不利于經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)超低碳氮無錫不銹鋼。

 

國內(nèi)外三步法冶煉超純鐵素體無錫不銹鋼的工藝路線中,VOD及其延伸工藝如SSVODVODPB,給AOD加上真空功能的VCR等精煉設(shè)備,在超純鐵素體不銹鋼的冶煉過程中發(fā)揮著重要作用。不論設(shè)備上是采用真空、強(qiáng)攪拌、還是噴吹氧化劑,它們都是通過改善低碳區(qū)脫碳的動力學(xué)條件,在深脫碳的同時促進(jìn)脫氮的進(jìn)行。

 

SSVOD法是在吹煉的第1階段進(jìn)行通常的VOD操作,在[C]≤0.01%的第2階段提高真空度,吹氬進(jìn)行強(qiáng)攪拌促進(jìn)脫碳和脫氮的方法。傳統(tǒng)VOD法的降碳、氮效果均以0.005%(甚至0.01%)為界,而SSVOD法采用多個包底透氣磚或者是Φ24mm無錫不銹鋼管吹氬,氬氣流量可由40150L/min增大到12002700L/min。日本川崎西宮廠用50tSSVOD設(shè)備精煉17%Cr鐵素體不銹鋼時,底吹氬流量達(dá)1000L/min(常規(guī)VOD100300L/min),生產(chǎn)出了[C+N]≤100×10-6的超高純鐵素體不銹鋼。

 

VODPB法是日本住友金屬公司開發(fā)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(qū)促進(jìn)脫氮反應(yīng),在低碳區(qū)促進(jìn)脫碳。用此法冶煉19%Cr29%Cr鐵素體無錫不銹鋼時,鋼中[C+N]分別達(dá)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(fā)展起來的,1991年日本大同特殊鋼公司利用AODVCR工藝生產(chǎn)了13%Cr20%Cr鐵素體無錫不銹鋼,鋼中氮含量可分別達(dá)到(2040)×10-6(7090)×10-6的極低水平。該工藝的實質(zhì)就是給AOD精煉爐加上真空設(shè)備。它充分利用AOD的強(qiáng)攪拌和VCR的真空技術(shù),在低碳范圍內(nèi)改善脫碳效率。在精煉過程中,當(dāng)[C]≥0.10%時,通常與AOD法相同,利用稀釋氣體(ArN2)進(jìn)行脫碳;當(dāng)[C]≤0.10%時,利用真空進(jìn)行脫碳,真空度在(1050)×133Pa。實際操作表明:低碳區(qū)的表觀脫碳速度常數(shù),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(nèi)(一般處理時間為1020min),能夠使終點(diǎn)碳達(dá)到較低值。

 

現(xiàn)代鐵素體無錫不銹鋼,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(yīng)力腐蝕性好等優(yōu)點(diǎn),是節(jié)鎳鋼種的理想選擇。我國生產(chǎn)的不銹鋼以奧氏體系列為主,鐵素體系列產(chǎn)量很低,而且品種結(jié)構(gòu)單一,主要是430系列,應(yīng)大力發(fā)展鐵素體系列不銹鋼。高真空、強(qiáng)攪拌和噴吹氧化劑是超純鐵素體不銹鋼冶煉的有效措施。