国内铁素体不锈钢的新进展

【保护视力色】 【打印】　【进入论坛】　【评论】 【字号 大 中 小】　2006-12-14 16-22

中国钢铁新闻网 随着我国国民经济持续快速发展和人民生活水平的提高，不锈钢的表观消费量急剧增长，从2001年起已连续5年居世界第一，2004年和2005年分别达447万t和522万t，约占世界总消费量的25%左右。在所消费的钢种结构方面，铁素体不锈钢所占比例偏低，2004 年仅占10%，与国外尤其是一些发达国家相比存在很大差距，尚需不断优化，图1给出了2004年国内外不锈钢消费结构之间的比较。为适应市场的需要，使不锈钢的应用不断合理化，并同时考虑到铁素体不锈钢所具有的独特特点和优势，我国在太钢和宝钢建立了两条先进的具备生产高性能的铁素体不锈钢板带生产线后，开始对铁素体不锈钢进行大力开发，并取得了显著成效。          图1　2004年国内外不锈钢的消费结构比较     以下就近年来国内铁素体不锈钢的制造工艺技术、新产品开发及其应用等方面的最新进展情况进行详细阐述。     国内400系铁素体不锈钢的最新进展     1　400系铁素体不锈钢制造技术的最新进展     近3年来，通过自主开发与创新，已形成了一整套具有自主知识产权的400系铁素体不锈钢的生产工艺技术，以下将着重介绍其中的一些关键技术。     1）　三步法冶炼工艺流程及其优化技术     80年代以来，随着铁水三脱、转炉顶底复吹及VOD炉外精炼等技术的发展，使采用铁水为原料的三步法冶炼不锈钢的生产规模逐渐扩大，目前已占不锈钢生产总量的5%左右。与"电炉+AOD"两步法工艺比较，采用铁水为原料的三步法工艺不仅可大幅度提高钢质纯净度和延长炉衬使用寿命，而且特别适合于生产高纯铁素体不锈钢。目前在国外以铁水为原料采用三步法冶炼不锈钢的生产厂家主要有川崎千叶四厂、新日铁八幡厂和巴西AC ESITA厂，在国内太钢第二炼钢厂和宝钢不锈钢分公司也分别于2002年底和2004年4月建成并投产了类似生产线。图2给出了太钢三步法冶炼不锈钢工艺流程，该生产线为国内第一条同时也是世界第四条以铁水为主原料的三步法冶炼不锈钢的生产线，与国内外同类型生产线相比，主要特点在于：原料灵活、成本低、效率高、适用于多品种尤其是超低碳、氮不锈钢的生产。表1列出了国内外采用铁水为原料冶炼不锈钢的生产厂家及其工艺流程，可见上述几家企业在流程方面最大的区别在于所选用的转炉炉型是不同的，这主要是由各生产企业自身的特点所决定。          图2　太钢三步法冶炼不锈钢工艺流程     表1　国内外采用铁水为原料冶炼不锈钢的生产厂家及其工艺流程     生产厂 生产工艺流程 太钢第二炼钢厂 DEP+UHP-EAF→K-OBM-S→VOD→LF→CCM 宝钢不锈钢分公司 DEP+UHP-EAF→AOD→VOD→CCM 川崎千叶四厂 DEP→SR-KCB→DC-KCB→VOD→CCM 新日铁八幡厂 DEP+EAF→LD-OB→VOD→PI→CCM 巴西ACESITA厂 DEP+EAF→MRP→VOD→LF→CCM     在生产线投产初期，对所有400系铁素体不锈钢均采用了"三步法"冶炼工艺，主要存在生产成本高和冶炼周期长等方面的问题。针对上述问题的存在，对400 系不锈钢冶炼工艺进行了优化，即根据不同的碳和合金元素含量，采用不同冶炼工艺方法：对Cr17型不锈钢，采用"三步法"冶炼；对低碳、氮Cr13铁素体不锈钢，则采用"二步法"冶炼。通过实施上述优化工艺，使生产线的工艺灵活性和成本优势得以充分发挥，从而取得了效益最大化。     2）　超低C、N及纯净钢生产工艺技术     铁素体不锈钢由于存在各种脆性和晶间腐蚀敏感性大两大不足，使铁素体不锈钢规模化生产和应用受到极大限制。为了避免上述缺点，使铁素体不锈钢实用化，就必须对钢中碳、氮含量进行有效控制。     在VOD炉中要实现较经济地冶炼超低碳不锈钢，一方面应尽可能的降低初始碳含量，同时还需加强钢水搅拌。对超低氮不锈钢的吹炼而言，最重要的是在确保高的脱碳量的条件下，控制适当的搅拌强度。吹炼超低氮不锈钢，最重要的是在确保充分脱碳的前提下控制适当的搅拌强度。图3给出了VOD吹炼初期碳浓度和终点氮浓度的关系，可看出为了吹炼超低氮不锈钢，在高真空下的脱碳量应控制在0.5%左右，由此势必会延长冶炼时间。鉴于此，开发出了VOD高碳区停氧高真空度沸腾脱氮新工艺，通过该工艺可在较短时间内使C+N含量控制在120ppm以下，达到了国外同类产品水平。          图3　VOD吹炼时初期碳浓度和终点氮浓度的关系     2　铁素体不锈钢品位进一步提高     通过夹杂物控制、变性处理技术的开发以及操作行为的规范，使铁素体不锈钢中的全氧量降到了35ppm以下，夹杂物尺寸小于20μm，冷板表面质量及耐蚀性、成型性能进一步得到改善；采用铁水在K-OBM-S+VOD冶炼铁素体不锈钢，由于不使用返回料，使五害元素含量大幅度降低。表2给出了采用铁水与返回料冶炼不锈钢时对五害元素的实际控制情况及其比较结果。     表2　采用铁水与返回料冶炼不锈钢时对五害元素的实际控制情况及其比较结果     项目 五害元素含量/% Pbeq/% As Sn Sb Pb Bi 铁水(转炉) <0.001 <0.001 <0.001 <0.0001 <0.0001 0.0005 返回料(电炉) 0.0095 0.01048 0.00747 0.00172 0.00072 0.0151     高质量400系     铁素体不锈钢板坯连铸工艺技术通过采取合理的电磁搅拌工艺及降低中间包过热度等措施，使铁素体不锈钢铸坯等轴晶比例达40%以上，显著减轻了冷板的皱折倾向。此外，通过开发相应工艺技术，有效解决了连铸过程中的表面纵裂、角裂和内部裂纹等铬不锈钢连铸技术难题。     1　铁素体系不锈钢热轧卷表面粗糙度控制技术     与300系不锈钢相比，铁素体不锈钢在热轧过程中对粘结更为敏感，其中对430系列等中、高铬铁素体不锈钢尤为突出。通过精轧工作辊辊面粗糙度控制、除鳞工艺优化及热轧工艺制度优化等工艺技术的开发，有效解决了铁素体不锈钢热轧卷表面色泽不均问题，表面质量得到明显提高。     2　具有良好成型性和抗皱性铁素体不锈钢生产工艺技术    通过就化学成分、铸造、热轧、冷轧及退火工艺对SUS430型铁素体不锈钢的{111}再结晶织构、γ值和抗皱性能的影响规律进行了深入研究，在此基础上提出了获得高γ值和良好抗皱性的工艺控制方法，这些工艺控制方法目前已在太钢的大生产中得以采用，并收到了显著效果，SUS430型铁素体不锈钢冷板的γ 值达1.1以上，△γ小于0.4，抗皱性能达B级以上。     400系铁素体不锈钢的品种开发及其应用     1)开发出了强度高、耐蚀性好、焊接性能、成型性优良的铁路车辆专用新型耐蚀材料TCS铁素体不锈钢，该钢种2005年通过了铁道部组织的技术审查，并已形成批量生产；     2)通过表面粗糙度控制、成品热处理工艺、板形控制等一系列关键工艺技术的开发，开发出了具有良好平直度，适当的强度和粗糙度的410L(00Cr12) 冷藏集装箱用不锈钢冷轧板，使产品质量较好地满足了用户要求，其产品机械性能与新日铁产品基本相当，如表3所示。     表3　太钢410L和新日铁同类产品之间机械性能比较     项目 σ0.2/MPa σb/MPa σb/MPa HV 太钢 270 510 25 147 新日铁 265 422 24 －     3)开发出了Nb、Ti双稳定化不锈汽车排气系统用钢T409L。与Ti单稳定化SUS409L不锈钢相比，T409L不锈钢不仅综合成材率得到了大幅度的提高，而且在表面质量、焊接性、成型性抗蠕变性、抗热疲劳性及耐腐蚀性等方面都得到了进一步改善。表4列出了T409L与SUS409L性能之间的比较结果。     表4　T409L与SUS409L性能之间的比较结果     项目 σ0.2/MPa σb/MPa σb/MPa HV SUS409L 270 510 25 147 T409L 265 422 24 －     4)在对抗菌不锈钢的抗菌相析出机制、抗菌、耐蚀、冷成型等性能及相应制造技术进行详细研究的基础上，实现了抗菌不锈钢的工业化生产。经中科院理化抗菌材料检测中心检验，所开发钢种具有优良持久的抗菌性能，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的抗菌率达99%以上。     此外，采用不锈钢制造的1角硬币已由中国人民银行在全国发行；通过具有高γ值和良好抗皱性生产工艺技术的开发，使SUS430型铁素体不锈钢冷板的γ值达 1.1以上和抗皱性能达B级以上，在厨房设备、器皿、家用电器等深冲用途得到广泛应用；所开发出的超纯铁素体不锈钢冷板436L和444已分别批量进入国内知名汽车排气系统及大型储热水槽生产企业。     我国分别于2002年底和2004年4月在太钢和宝钢建立了两条先进的具备生产高性能的铁素体不锈钢板带生产线后，开始对铁素体不锈钢进行大力开发，无论是在工艺制造技术还是在品种开发及拓展应用领域等方面均取得了较大成效。

责编：吕林 来源：中国不锈钢市场网