含鈦超純鐵素體不銹鋼的脫氧精煉與夾雜物控制.pdf

1、超純鐵素體不銹鋼為[C+N]≤150ppm,鉻含量為11％～30%,使用狀態(tài)下組織結(jié)構(gòu)以鐵素體為主的Fe-Cr或Fe-Cr-Mo合金。超純鐵素體不銹鋼具有優(yōu)良的抗高溫氧化和局部侵蝕的性能,并且價(jià)格低廉,在很多領(lǐng)域逐漸取代價(jià)格較高的奧氏體不銹鋼。
　　 超純鐵素體不銹鋼脫氧精煉主要采用硅鋁復(fù)合脫氧,通過隨后的鈦合金化抑制鋼中聚集在晶界處的碳和氮形成的鉻的碳氮化物,從而避免晶界處Cr的貧化。超純鐵素體不銹鋼中的夾雜物主要是Al2O3

2、、TiOx、TiN、MgO·Al2O3及其復(fù)合夾雜物。這些夾雜物的存在對(duì)產(chǎn)品的表面質(zhì)量、性能等都有較大的不利影響。
　　 本文對(duì)超純鐵素體不銹鋼的硅鋁復(fù)合脫氧以及鋼中典型夾雜物形成的條件進(jìn)行了熱力學(xué)分析。同時(shí),在硅鉬棒高溫管式電阻爐中對(duì)含鈦超純鐵素體不銹鋼精煉過程中的脫氧、鈦合金化和鈣處理過程進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。研究了不同Si/Al比的復(fù)合脫氧劑對(duì)含鈦超純鐵素體不銹鋼的脫氧效果和脫氧產(chǎn)物的行為,以及Ti合金化和Ca處理對(duì)夾雜物的形貌

3、、成分、數(shù)量和大小的影響。同時(shí)考察了不同精煉渣組成對(duì)含鈦超純鐵素體不銹鋼脫氧精煉過程中夾雜物的形貌、成分、數(shù)量和大小的影響。具體研究結(jié)果如下:
　　 脫氧后鋼中的全氧含量表明采用全鋁脫氧時(shí)鋼中全氧含量較低,隨著硅鋁復(fù)合脫氧劑中Si/Al的比值增加,鋼中全氧含量略微增加。雖然從脫氧水平上看,采用硅鋁復(fù)合脫氧與采用純鋁脫氧效果相當(dāng),但是采用硅鋁復(fù)合脫氧所形成的脫氧產(chǎn)物的數(shù)量少、尺寸小,而且當(dāng)復(fù)合脫氧劑中含有適量的Al時(shí),可以形成低熔

4、點(diǎn)的鈣長(zhǎng)石類夾雜物,有利于上浮被渣吸收,另外,采用硅鋁復(fù)合脫氧可以達(dá)到節(jié)約鋁資源的目的。通過考察脫氧后鋼中全氧含量水平以及脫氧產(chǎn)物的形貌、成分、數(shù)量和尺寸,綜合分析后推薦采用Si/Al為2.5的硅鋁復(fù)合脫氧劑。
　　 鈦合金化后的試樣中夾雜物的類型主要為Al2O3-MgO或Al2O3-MgO-SiO2(-CaO)與少量TiOX共存的復(fù)合夾雜物,以及尺寸細(xì)小的以前期脫氧產(chǎn)物為核心析出的TiN夾雜物。與脫氧終點(diǎn)試樣相比,喂鈦后鋼中夾

5、雜物總數(shù)增加,然而夾雜物的平均粒徑明顯減小。鈣處理后的夾雜物類型主要為球形的Al2O3-CaO-MgO-SiO2-TiOX類復(fù)合氧化物,多為CaO含量高、熔點(diǎn)低的鈣長(zhǎng)石夾雜物,鋼中夾雜物的數(shù)量相比Ti合金化后有所減少,鈣處理形成的低熔點(diǎn)夾雜物容易被渣所吸收,從鋼液中去除。
　　 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明復(fù)合脫氧劑加入到鋼中時(shí),會(huì)立即形成純的Al2O3夾雜物,與硅鋁復(fù)合脫氧熱力學(xué)計(jì)算結(jié)果相符合。隨著時(shí)間的推移,鋼液中Al含量降低、Mg含量增加