论文部分内容阅读
超纯铁素体不锈钢的韧性、耐蚀性、焊接性能等显著优于普通铁素体不锈钢,是现代铁素体不锈钢的发展方向。它基本不含对人体产生过敏的金属元素镍,是较为理想的节约资源型环保材料。但超纯铁素体不锈钢的表面和内部质量极易受到非金属夹杂物影响,如高熔点镁铝尖晶石夹杂会引起冷轧和热轧不锈钢板的带状缺陷,硬脆的铝酸盐夹杂会影响钢材的机械性能,因此,铁素体不锈钢中夹杂物的控制越来越引起冶金工作者的重视。现场439和443NT不锈钢样,夹杂物平均直径在2μm左右,大部分为不规则高熔点较硬不易变形夹杂物,对钢材表面质量会产生较大影响,且不利于夹杂物的聚合长大及上浮去除。本文模拟超纯铁素体不锈钢生产中VOD工位,选用CaO-SiO2-Al2O3-MgO-CaF2五元精炼渣系,用纯铝作为脱氧剂,加入量为2kg/t,精炼高铝(0.03%-0.09%)、低硅(≤0.2%)超纯铁素体不锈钢,考察五元精炼渣系碱度和渣中氧化铝质量分数变化对439和443NT超纯铁素体不锈钢中全氧和夹杂物的影响。另外,还考察了喂Ca线以及喂Ti、Ca线的顺序对钢中全氧和夹杂物的影响。热力学计算表明,铝脱氧高铝、低硅439不锈钢,MgOAl203的生成区域很大,即使钢中含有极少量的镁,也会生成MgO-Al2O3夹杂。钛的氧化物夹杂比较复杂,为TiO、Ti203和Ti305的复合夹杂,并且在计算条件下,这几种氧化物之间有相互转化或共存的关系,而生成Ti02的钛和氧质量分数相对较高,实际生产条件下,很难生成Ti02夹杂物。钛的碳氮化物夹杂的计算结果表明,TiN是在液相线以上析出,TiC在不考虑偏析的情况下,在固相线温度以下才析出；而考虑偏析时,TiC会在固-液两相区内析出。对于高铝、低硅质量分数的443NT不锈钢,TiN夹杂物是在液相线温度以上析出,TiC在固-液两相区内析出,在钢液凝固完成后,NbN和NbC按顺序析出。钙处理的计算结果表明,当钢中溶解Al质量分数在0.03%-0.06%,Ca的质量分数为0.003%-0.009%时,反应产物为液态铝酸钙,能够起到夹杂物变性效果,在12CaO·7Al203平衡态下,钢水温度越高,形成液态铝酸钙所需平衡钙量越高。实验研究发现,精炼渣碱度提高有利于降低钢液终点的全氧质量分数,精炼渣中A1203质量分数的变化对全氧质量分数影响不大；提高精炼渣碱度以及增加渣中A1203质量分数,对于降低钢中夹杂物的尺寸及吸附大尺寸A1203夹杂物有利。439、443NT不锈钢经Ca处理后,夹杂物基本为球形,夹杂物的熔点大部分处于较低熔点区,终点夹杂物平均直径在1.5μm左右,且夹杂物尺寸在0-5μm的比例占总夹杂物的99%左右。此外,高碱度和高氧化铝质量分数的精炼渣有利于提高Ca处理夹杂物的变性效果。439不锈钢先喂Ca线后喂Ti线冶炼工艺较先喂Ti线后喂Ca线工艺的全氧质量分数更低一些,但终点夹杂物平均直径更大且形貌不规则。因此,先喂Ti线后喂Ca线工艺条件有利于夹杂物变性球化和改善夹杂物的塑性,从而降低其对钢产品质量的不利影响。综合考虑钢中全氧质量分数以及夹杂物的形貌和成分,研究提出以下建议：(1)实际生产中采用Al脱氧生产超纯铁素体不锈钢,但必须采用Ca处理对夹杂物进行变性处理。(2)为保证夹杂物具有良好的变形能力,建议采用先喂Ti线后喂Ca线的先后顺序进行冶炼操作。