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409L不锈钢作为超纯铁素体不锈钢的主流产品已广泛应用于汽车尾气管低温段等重要部件。该品种的主要冶炼特点是要求有极低的C、N含量,同时需加入C、N稳定化元素Ti、Nb。在实际生产中所面临的技术难题是连铸过程中浸入式水口的结瘤和由于夹杂物导致的钢材表面缺陷。本文以酒泉钢铁公司高炉-铁水预处理·AOD-VOD-LF-CC工艺冶炼409L不锈钢为背景。首先查明了连铸结晶器浸入式水口堵塞和钢材表面缺陷的成因;并以此为基础,围绕着提高钢液纯净度和控制夹杂物危害为目的,建立了 VOD冶炼模型,确定了 LF精炼工艺,摸清了夹杂物在精炼过程中的演变规律;有效解决了水口结瘤问题,保证了浇铸顺行,同时使得钢材表面缺陷降级率显著降低,产品综合性能得到了有效提升,获得了以下几方面的研究结果:查明了钢中夹杂物是连铸水口堵塞和钢材表面线缺陷的主要原因。对浸入式水口堵塞物进行取样,分析发现:浸入式水口堵塞物主要为三个部分,从水口耐材向水口中心处分别为:第一层为水口耐材表面的初始冷钢层;第二层为包含少量的MgO·Al203的CaO·TiO2树枝状堵塞物;第三层为大量的冷钢层,包含着MgO·Al203、TiN和少量CaO·Ti02夹杂物。钢液中CaO-TiO2-MgO-A1203复合夹杂物逐渐在水口耐材表面或者初始冷钢层表面堆积,钢液在树枝状堵塞物孔隙中停留导致温降,促使MgO·Al203尖晶石析出和CaO-TiO2-MgO-Al203夹杂物的长大,同时诱导TiN析出,促进钢液的进一步冷却和冷钢层长大,最终导致水口堵塞。对409L不锈钢表面缺陷严重的钢材进行取样分析:表面缺陷以线状缺陷为主,该缺陷方向大都沿轧制方向延伸,较为严重的线缺陷宽度可以达到0.5mm～10mm以上;在缺陷部位,发现了较多大尺寸的A1203、MgO·Al203、CaO·Ti02-MgO·Al203类夹杂物。建立了 VOD模型并在实际生产中得到了成功应用。在整个吹氧过程中真空度控制在2666-26660Pa之间,归纳建立了动态吹氧模型,精确地指导了实际生产;VCD(真空碳脱氧)阶段真空度控制在66.65Pa左右,不仅降低了平衡碳含量,而且促进了脱碳和脱氮反应的进行:超低碳区的脱碳速率取决于碳的扩散速率,实际生产中底吹氩搅拌强度由原来的500L/min提高至700L/min,效果明显。VOD模型的应用使得终点碳可稳定控制在100ppm以下,终点氮含量控制在80ppm以下,成分命中率达到95%以上。获得了 LF精炼过程的关键工艺参数。通过对LF精炼过程中钢液和炉渣取样,分析其成分变化特点以及相应的夹杂物演变规律,结合热力学计算和炉渣共存理论,得出:为获得较高的钛收得率,减少含钛夹杂物和含铝夹杂物的形成,钢液中铝、钛含量应满足以下关系:[%Al]=0.1118×[%Ti]+0.0019。实验结果和理论计算都表明,LF精炼渣中较高的Si02含量极易导致钢液中钛的烧损。对LF精炼炉渣进行了优化,确定了实际炉渣碱度(CaO/SiO2)的合理范围为3～4,A1203与MgO的合理范围分别为15～25wt.%和5～1 0wt.%。随着基体中C、N含量降低,409L不锈钢在三氯化铁溶液中腐蚀速率降低;铌钛双稳定不锈钢和单钛稳定不锈钢在三氯化铁溶液中易发生点蚀,但都具有优异的耐晶间腐蚀性能;随着钢中碳氮含量的降低,材料的深冲性能和变形性能提高。通过对409L不锈钢冶炼工艺进行系统优化后,其钢材表面降级率由初始的100%降低到目前的2%以下,产品实物质量(成分控制、力学性能、晶粒度控制、盐雾腐蚀等方面)得到显著提高,达到了国内同行先进水平。