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超純鐵素體不銹鋼精煉技術(shù)的進(jìn)展-科涅不銹鋼

作者:上??颇饘?/span> 時(shí)間:2023-11-28 瀏覽:255

       受冶煉和加工技術(shù)的制約,鐵素體不銹鋼的生產(chǎn)和消費(fèi)比例一直較低。2003年全球不銹鋼粗鋼產(chǎn)量2280萬(wàn)噸,400系列不銹鋼約占21%,中國(guó)2003年不銹鋼產(chǎn)量約1778萬(wàn)噸,400系列約為10%。近幾年鐵素體不銹鋼的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用受到國(guó)內(nèi)外的廣泛重視,上??颇饘偌瘓F(tuán)有限公司其主要原因是:
       (1)、Ni資源嚴(yán)重短缺,Ni價(jià)格波動(dòng)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(méi)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)異的鐵素體不銹鋼,替代300系列的一些品種;

       (3)、含Ni不銹鋼對(duì)人體有一定危害,如對(duì)皮膚有過(guò)敏反應(yīng)等。 

       超純鐵素體不銹鋼冶煉工藝
       極低的C、N含量是超純鐵素體不銹鋼顯著的特征,而深度脫碳和脫氮也成為超純鐵素體不銹鋼冶煉的核心技術(shù)所在。
       目前,國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者認(rèn)為超純鐵素體不銹鋼的冶煉要采用電弧爐+(AOD、K OBM、MRP)脫碳+(VOD、SS VOD、VODPB、RHOB、RHKTB)真空精煉三步法工藝。因?yàn)閮刹椒?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(wèn)題,不利于經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)超低碳氮不銹鋼。

       國(guó)內(nèi)外三步法冶煉超純鐵素體不銹鋼的工藝路線(xiàn)中,VOD及其延伸工藝如SS VOD、VOD PB, 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(guò)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(guò)改善低碳區(qū)脫碳的動(dòng)力學(xué)條件,在深脫碳的同時(shí)促進(jìn)脫氮的進(jìn)行。
       SS VOD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SS VOD法采用多個(gè)包底透氣磚或者是Φ2~4mm不銹鋼管吹氬,氬氣流量可由40~150L/min增大到1200~2700L/min。日本川崎西宮廠(chǎng)用50tSS VOD設(shè)備精煉17%Cr鐵素體不銹鋼時(shí),底吹氬流量達(dá)1000L/min(常規(guī)VOD為100~300L/min),生產(chǎn)出了[C+N]≤100×10-6的超高純鐵素體不銹鋼。

       VOD PB法是日本住友金屬公司開(kāi)發(fā)的,是在真空精煉過(guò)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%Cr和29%Cr鐵素體不銹鋼時(shí),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(lái)的,1991年日本大同特殊鋼公司利用AOD VCR工藝生產(chǎn)了13%Cr和20%Cr鐵素體不銹鋼,鋼中氮含量可分別達(dá)到(20~40)×10-6和(70~90)×10-6的極低水平。該工藝的實(shí)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(guò)程中,當(dāng)[C]≥0.10%時(shí),通常與AOD法相同,利用稀釋氣體(Ar或N2)進(jìn)行脫碳;當(dāng)[C]≤0.10%時(shí),利用真空進(jìn)行脫碳,真空度在(10~50)×133Pa。實(shí)際操作表明:低碳區(qū)的表觀(guān)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(shí)間內(nèi)(一般處理時(shí)間為10~20min),能夠使終點(diǎn)碳達(dá)到較低值。

       綜合比較這3種精煉法的效果見(jiàn)表2。在VOD冶煉結(jié)束時(shí),[N]有相當(dāng)大的回升。所以,除了加強(qiáng)深脫碳、脫氮外,還要強(qiáng)調(diào)密封,防止吸N2。
       現(xiàn)代鐵素體不銹鋼,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(guó)生產(chǎn)的不銹鋼以?shī)W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。