CN113604724B - 一种904l超级奥氏体不锈钢及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种904L超级奥氏体不锈钢及其制备方法。该制备方法包括：冶炼超级奥氏体不锈钢母液；将超级奥氏体不锈钢母液进行AOD精炼；对AOD精炼后的钢水进行撇渣处理；对撇渣处理后的钢水进行真空处理；对真空处理后的钢水进行LF处理；对LF处理后的钢水进行连铸处理，得到904L超级奥氏体不锈钢。由上述方法得到的超级奥氏体不锈钢的硫含量极低，而且钢水的纯净度较高，冷轧板不会出现裂纹。

Description

一种904L超级奥氏体不锈钢及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种超级奥氏体不绣钢的制备方法，属于冶金技术领域。
背景技术
904L为超低硫、低碳、高镍、高钼超级奥氏体奥氏体不锈钢，其在中性含氯离子介质中具有很好的抗点蚀性，抗缝隙腐蚀及抗应力腐蚀性能，适用于70℃以下各种浓度硫酸，在常压下耐任何浓度、任何温度的醋酸等。因良好的耐蚀性，广泛应用于石化设备、硫酸的储存以及海水热交换器中等。
但是，因铬、镍、钼含量高、碳含量低，以及为了后续热加工塑性提高，要求钢的磷、硫含量极低(≤5ppm)，这导致熔钢冶炼困难，且冷轧压延后卷表面多发夹杂性裂纹，对产品的耐蚀性产生不利影响，因此迫切需要解决脱硫的同时提高钢水的纯净度的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种超低硫、低碳同时在冷轧压延后不产生裂纹的超级奥氏体不锈钢的制备方法。
为了实现上述技术目的，本发明首先提供了一种904L超级奥氏体不锈钢的制备方法，该制备方法包括：
冶炼超级奥氏体不锈钢母液；
对超级奥氏体不锈钢母液进行AOD精炼；其中，AOD精炼的出钢温度为1550℃-1650℃；
对AOD精炼后的钢水进行撇渣处理；
对撇渣处理后的钢水进行真空处理；
对真空处理后的钢水进行LF处理；其中，LF处理中，Ca投入量为3.0kg/吨钢-4.0kg/吨钢，LF处理结束的目标出钢温度为1450℃-1465℃；
对LF处理后的钢水进行连铸处理，得到904L超级奥氏体不锈钢。
本发明的904L超级奥氏体不锈钢的制备方法包括电炉粗炼、AOD精炼、钢包处理、真空处理、LF处理、连铸。通过特定的制备步骤解决了超级奥氏不锈钢冶炼脱氧不足及残留氧高导致熔钢中残留Al氧化物夹杂高，纯净度不足导致冷轧板表面制钢夹杂裂纹多发的品质问题，改善了轧制过程中的表面品质问题，防止表面夹杂裂纹对产品的耐蚀性的不良影响。
本发明的制备方法包括采用Consteel电炉和EAF电弧炉一起冶炼超级奥氏体不锈钢母液的步骤。
在本发明的一具体实施方式中，冶炼超级奥氏体不锈钢母液包括通过Consteel电炉和EAF电弧炉共同冶炼超级奥氏体不锈钢母液。优选地，Consteel电炉和EAF电弧炉分别冶炼，然后将各自得到的母液混合。混合时，Consteel电炉得到的母液与EAF电弧炉得到的母液之间的比例优选为30-40ton：80-90ton。
其中，以Consteel电炉的母液的各组成的总重量为100％计，所述Consteel电炉的母液的组成包括：C＞0.5％、Si≤1.0％、Cr为0.1％-5％、Ni为10％-15％、P＜0.02％、余量为Fe。
其中，Consteel电炉的出汤温度为1490℃-1550℃。
其中，Consteel电炉母液可以以镍生铁为原料，熔炼过程中可以通过吹氧、适当增加石灰和白云石的比例及添加适当的氟化钙造渣降低P的含量。
其中，以EAF电弧炉的母液的各组成的总重量为100％计，所述EAF电弧炉的母液的组成包括：C＞2.0％、Si≤1.0％、Cr为30％-40％、Ni为20％-35％、P＜0.035％、余量为Fe。
其中，EAF电弧炉的出汤温度为1550℃-1630℃。
其中，EAF电弧炉的原料可以以不锈钢废料、优质废钢、镍铁为原料。
本发明的制备方法包括对超级奥氏体不锈钢母液进行AOD精炼的步骤。具体是将Consteel电炉的母液和EAF电弧炉的母液按一定比例合并至转料钢包兑至AOD炉进行冶炼作业，AOD精炼炉通过调整氧气及氩气/氮气体吹入速率比例(O2/Ar(N2)4:1→1:4)，进行脱碳作业，当脱碳至C≤0.0050％后，投入还原剂进行还原脱硫作业。还原剂首先投入硅铁(微碳)进行初步脱氧脱硫，后再投入铝小球进行深度脱氧脱硫，确保终钢S≤0.0010％。其他成分按照目标成分控制到位出钢，出钢温度控制在1550℃-1650制，确保满足VD真空处理的温降。
在本发明的一具体实施方式中，AOD精炼包括以下步骤：
将超级奥氏体不锈钢母液经过氧化处理，控制C≤0.0050％；
添加还原剂进行初步脱氧；
投入铝(小球)进行深度脱氧，确保钢水中S≤0.0010％(10ppm)；
脱氧后出钢，完成AOD精炼。
本发明的制备方法包括对AOD精炼后的钢水进行撇渣处理的步骤。AOD出钢后使用天车将浇铸钢水包吊运至钢包处理站进行撇渣处理。可以通过钢包处理炉进行完全撇渣作业。
在本发明的一具体实施方式中，撇渣处理后，投入低熔点精炼渣，主要成分为：CaO：45-55％，Al2O3：40-45％，SiO2：1-2.5％，通过钢包底吹透气砖吹Ar进行轻微搅拌，确保表面均匀覆盖，以整炉钢水重量为基准，低熔点精炼渣投入量为5-10kg/吨钢。
本发明的制备方法包括对撇渣处理后的钢水进行真空处理的步骤。使用天车将钢包水移送至VOD站，确认底吹线路开孔吹气压力及流量正常后，进行VD抽真空作业，真空度为0-100minbar，调整熔钢搅拌强度确保熔钢不会溢出，真空度达到目标范围后搅拌10-20min，通过深度真空搅拌处理，促进熔钢中残氧析出；然后将真空度升至200-400minbar，通过真空料仓进行铝投入，投入量0.5-0.75kg/吨钢，搅拌10-20min，通过铝投入调整熔钢中Al含量控制300-500ppm左右，进一步脱除熔钢中的残氧，同时利用低熔点精炼渣在真空条件下搅拌，吸附熔钢中脱氧产生的Al氧化夹杂等，提高钢水纯净度。
在本发明的一具体实施方式中，真空处理包括以下步骤：
在真空度为0minbar-100minbar下搅拌10min-20min；
将真空度升至200minbar-400minbar，投入铝(小球)，搅拌10min-20min，所述铝(小球)的投入量0.5-0.75kg/吨钢。
本发明的制备方法包括对真空处理后的钢水进行LF处理的步骤。真空处理完毕后将浇铸钢水包吊至LF钢包炉进行温度成分微调、弱吹、喂丝。对熔钢中Al氧化物等进行变性改质处理，防止连铸浇铸时水口结瘤堵塞。LF炉Ca处理及成分温度微调后继续进行底吹弱搅拌，利用真空条件下已化渣完全的低熔点精炼渣进行夹杂吸附，搅拌时间为10-30min。然后，LF炉钢水通过吊包送到连铸机，吊包温度控制在1450℃-1465℃。
在本发明的一具体实施方式中，LF处理后的钢水包括如下重量百分比的组成，以各组成成分的总重量为100％计：
C≤0.020％、Si≤1.00％、Mn≤2.00％、P≤0.035％、S≤0.001％、N≤0.06％、Cr为19.0％-20.5％、Cu为1.2％-2.0％、Mo为4.0％-5.0％、Ni为23.0％-25.0％、O≤0.0050％、Al≤0.050％、Ca≤0.020％、B≤0.005％，余量为Fe。
本发明的制备方法中包括对LF处理后的钢水进行连铸处理的步骤。
在本发明的一具体实施方式中，连铸处理时：
中间包温度为1420℃-1435℃，全程吹氩保护连铸，连铸拉速为0.80m/min-1.0m/min，浸入式水口深度为90mm-150mm，连铸坯厚度为200mm-220mm。
本发明还提供了一种904L超级奥氏体不锈钢，其是通过本发明的904L超级奥氏体不锈钢的制备方法制备得到的，以该904L超级奥氏体不锈钢的各组成成分的总重量为100％计，该904L超级奥氏体不锈钢的组成为：
C≤0.020％、Si≤1.00％、Mn≤2.00％、P≤0.035％、S≤0.001％、N≤0.06％、Cr为19.0％-20.5％、Cu为1.2％-2.0％、Mo为4.0％-5.0％、Ni为23.0％-25.0％、O≤0.0050％、Al≤0.050％、Ca≤0.020％、B≤0.005％，余量为Fe。
通过本发明的上述制备方法得到的904L超级奥氏体不锈钢的硫含量极低S≤0.002％，而且冷轧板表面裂纹改善，无炼钢夹杂不良导致的裂纹。
附图说明
图1为本发明的实施例中的904L超级奥氏体不锈钢的制备方法的流程图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种904L超级奥氏体不锈钢的制备方法，其工艺流程如图1所示，具体包括以下步骤：
Consteel电炉和EAF电弧炉一起冶炼超级奥氏体不锈钢母液；
Consteel电炉母液成分按照重量百分比组成如下：C：1.0％、Si：0.1％、Cr：0.6％、Ni：12.0％、P：0.0095％、余量为Fe，出汤温度1520℃，钢水量40吨。
EAF电弧炉使用不锈钢废料、优质废钢、镍铁，电弧炉母液成分按照重量百分比组成如下：C：2.35％、Si：0.2％、Cr：30.0％、Ni：29.5％、P：0.0240％、余量为Fe，出钢温度1585℃，钢水量85吨。
Consteel电炉母液和EAF电弧炉母液合并至转料钢包兑至AOD炉进行冶炼。AOD精炼炉通过调整氧气及氩气/氮气体吹入速率比例(O2/Ar(N2)4:1→1:4)，进行脱碳作业，当脱碳至C含量0.0037％后，投入还原剂进行还原脱硫作业。还原剂首先投入硅铁(微碳)进行初步脱氧脱硫，后再投入铝小球进行深度脱氧脱硫，终钢S含量0.0008％。按照AOD终钢分析成分进行成分及温度调整后出钢，AOD出钢熔钢成分按照重量百分比组成如下：C：0.0047％、Cr：20.5％、Si：0.66％、Ni：24.2％、Mn：1.4％、Mo：4.2％、N：0.034％、P：0.0220％、O：0.0050％、S：0.0008％、Al：0.003％、Cu：1.30％、余量为Fe。
钢包处理站完全撇渣后投入低熔点保护渣弱搅拌10min确保表面覆盖均匀，投入量按照7.0kg/吨钢，熔钢出站温度1580℃。
后吊至VOD站，进行抽真空作业，真空度达到目标范围30minbar后进行搅拌脱气及利用低熔点精炼渣进行夹杂吸附，维持真空度不变搅拌15min后，真空度上升调整300minbar，达到目标范围内进行铝小球投入0.5kg/吨钢，投入后进行真空搅拌15min后结束真空，吊至LF钢包炉进行Ca线喂入处理，Ca喂入量3.7kg/吨钢，成分及温度调整及微合金加入，铁水成分按照重量百分比最终调整为：C：0.011％、Cr：20.3％、Si：0.65％、Ni：24.2％、Mn：1.45％、Mo：4.2％、N：0.026％、P：0.022％、O：0.0016％、S：0.0005％、Al：0.033％、Ca：0.0025％、B：0.0020％、Cu：1.35％，余量为Fe。
LF炉弱吹时间为19min，钢水静置时间30min，吊包温度1457℃，连铸中间包温度控制在1435℃、侵入水口深度为104mm，连铸速度为0.82m/min、铸坯厚度为220mm。
出钢板坯8块至产品冷轧卷，表面无制钢性夹杂裂纹发生，产品品质良好。
实施例2
本实施例提供了一种904L超级奥氏体不锈钢的制备方法，具体包括以下步骤：
Consteel电炉和EAF电弧炉一起冶炼超级奥氏体不锈钢母液；
Consteel电炉母液成分按照重量百分比组成如下：C：0.9％、Si：0.2％、Cr：1.0％、Ni：13.2％、P：0.0080％、余量为Fe；出汤温度控制在1535℃；钢水量42ton，原料使用含镍生铁。
EAF电弧炉使用不锈钢废料、优质废钢、镍铁，电弧炉母液成分按照重量百分比组成如下：C：2.6％、Si：0.3％、Cr：30.3％、Ni：29.2％、P：0.026％、余量为Fe，出钢温度1615℃。
Consteel电炉母液和EAF电弧炉母液合并至转料钢包兑至AOD炉进行冶炼，精炼炉AOD通过阶段调整氧气及氩气/氮气体比例(O2/Ar(N2)4:1→1:4)进行脱碳至C0.0040％进行还原作业，还原剂首先使用硅铁(微碳)进行初步脱氧，后再投入铝小球进行深度脱氧，熔钢S含量5ppm。根据精炼炉还原脱硫结束终钢分析成分及温度，进行合金目标成分调整后出钢，出钢温为1629℃。
AOD出钢熔钢成分按照重量百分比组成如下：C：0.0082％、Cr：20.2％、Si：0.51％、Ni：24.1％、Mn：1.4％、Mo：4.2％、N：0.0297％、P：0.020％、O：0.0045％、S：0.0007％、Al：0.003％、Cu：1.30％、余量为Fe。
钢包处理站完全撇渣后投入低熔点保护渣弱搅拌5min确保表面覆盖均匀，投入量按照7.0kg/吨钢，熔钢出站温度1558℃。
后吊至VOD站，进行抽真空作业，真空度40minbar后进行搅拌脱气及利用低熔点精炼渣进行夹杂吸附，低真空度搅拌15min后，真空度上升至300minbar后进行铝小球投入0.5kg/吨钢，投入后进行高真空搅拌15min后结束真空，吊至LF钢包炉进行Ca线喂入处理，Ca喂入量3.7kg/吨钢，成分及温度调整及微合金加入，铁水成分按照重量百分比最终调整为：C：0.012％、Cr：20.0％、Si：0.56％、Ni：24.2％、Mn：1.38％、Mo：4.2％、N：0.028％、P：0.020％、O：0.0026％、S：0.0005％、Al：0.029％、Ca：0.0030％、B：0.0015％、Cu：1.29％，余量为Fe。
LF炉弱吹时间为16min，钢水静置时间35min，吊包温度1462℃，连铸中间包温度控制在1430℃，连铸速度为0.85m/min、铸坯厚度为220mm。
出钢板坯6块至产品冷轧卷，表面无制钢性夹杂裂纹发生，产品品质良好。
表1
区分 熔钢S Total[O]含量 冷轧裂纹发生率
比较例 7ppm 32 6.1％(2/49)
实施例1 5ppm 20 0％(0/14)
通过以上实施例和表1记载的冷轧裂纹发生率结果可以看出，本发明的制备方法解决了冶炼脱氧不足及残留氧高导致熔钢中残留Al氧化物夹杂高，纯净度不足导致冷轧板表面制钢夹杂裂纹多发的品质问题，改善了轧制过程中的表面品质问题，防止表面夹杂裂纹对熔钢的耐蚀性不良影响。

Claims (11)

1.一种904L超级奥氏体不锈钢的制备方法，该制备方法包括：
冶炼超级奥氏体不锈钢母液；
对所述超级奥氏体不锈钢母液进行AOD精炼；其中，AOD精炼的出钢温度为1550℃-1650℃；
对AOD精炼后的钢水进行撇渣处理；撇渣处理后，投入低熔点精炼渣，主要成分为：CaO：45-55％，Al2O3：40-45％，SiO2：1-2.5％，通过钢包底吹透气砖吹Ar进行搅拌，确保表面均匀覆盖；以整炉钢水重量为基准，低熔点精炼渣投入量为5～10kg/吨钢；
对撇渣处理后的钢水进行真空处理；
对真空处理后的钢水进行LF处理；其中，LF处理中，Ca投入量为3.0kg/吨钢-4.0kg/吨钢，LF处理的出钢温度为1450℃-1465℃；
对LF处理后的钢水进行连铸处理，得到904L超级奥氏体不锈钢；
其中，所述AOD精炼包括以下步骤：
将超级奥氏体不锈钢母液经过氧化处理，控制C≤0.0050％，其中，所述氧化处理中：O2与Ar或N2的吹入速率比由4:1逐步变化调整到1:4；
添加还原剂进行初步脱氧及脱硫；
投入铝进行深度脱氧脱硫，确保钢水中S≤10ppm；
脱氧后出钢，完成AOD精炼；
其中，所述真空处理包括以下步骤：
在真空度为0minbar-100minbar下搅拌10min-20min；
将真空度升至200minbar-400minbar，投入铝，搅拌10min-20min，所述铝的投入量0.5-0.75kg/吨钢，通过铝投入调整熔钢中Al含量为300-500ppm。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述冶炼超级奥氏体不锈钢母液包括通过Consteel电炉和EAF电弧炉共同冶炼超级奥氏体不锈钢母液。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其中，Consteel电炉和EAF电弧炉分别冶炼，然后将各自得到的母液混合。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其中，混合时，Consteel电炉得到的母液与EAF电弧炉得到的母液之间的比例为30-40：80-90。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其中，以Consteel电炉的母液中各组成的总重量为100％计，所述Consteel电炉的母液的组成包括：
C＞0.5％、Si≤1.0％、Cr为0.1％-5％、Ni为10％-15％、P＜0.02％、余量为Fe。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其中，以EAF电弧炉的母液中各组成的总重量为100％计，所述EAF电弧炉的母液的组成包括：
C＞2.0％、Si≤1.0％、Cr为30％-40％、Ni为20％-35％、P＜0.035％、余量为Fe。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其中，所述Consteel电炉的出汤温度为1490℃-1550℃。
8.根据权利要求2所述的制备方法，其中，所述EAF电弧炉的出汤温度为1550℃-1630℃。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其中，LF处理后的钢水包括如下重量百分比的组成，以各组成的总重量为100％计：
C≤0.020％、Si≤1.00％、Mn≤2.00％、P≤0.035％、S≤0.001％、N≤0.06％、Cr为19.0％-20.5％、Cu为1.2％-2.0％、Mo为4.0％-5.0％、Ni为23.0％-25.0％、O≤0.0050％、Al≤0.050％、Ca≤0.020％、B≤0.005％，余量为Fe。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在进行所述连铸处理时：
中间包温度为1420℃-1435℃，全程吹氩保护连铸，连铸拉速为0.80m/min-1.0m/min，连铸坯厚度为200mm-220mm。
11.一种904L超级奥氏体不锈钢，其是通过权利要求1-10任一项所述的904L超级奥氏体不锈钢的制备方法制备得到的，以该904L超级奥氏体不锈钢的各组成成分的总重量为100％计，该904L超级奥氏体不锈钢的组成为：
C≤0.020％、Si≤1.00％、Mn≤2.00％、P≤0.035％、S≤0.001％、N≤0.06％、Cr为19.0％-20.5％、Cu为1.2％-2.0％、Mo为4.0％-5.0％、Ni为23.0％-25.0％、O≤0.0050％、Al≤0.050％、Ca≤0.020％、B≤0.005％，余量为Fe。
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