奧氏體不銹鋼氧化鋁類夾雜物控制工藝實(shí)踐

陳保梁，崔利民，李本朋

（中航上大高溫合金材料股份有限公司，河北 邢臺(tái) 054800）

氧化鋁類夾雜物是GB/T10561標(biāo)準(zhǔn)中的B類夾雜物，“其形態(tài)大多數(shù)沒有變形、帶角的，形態(tài)比較小的（一般＜3），黑色或藍(lán)色顆粒，沿軋制方向排成一行（至少三個(gè)顆粒）”我公司目前生產(chǎn)奧氏體不銹鋼B類夾雜物水平≤1.5級(jí)，目前奧氏體不銹鋼市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)比較激烈，客戶要求不斷嚴(yán)格，市場(chǎng)上出現(xiàn)了對(duì)精煉工藝的奧氏體不銹鋼B類夾雜物≤1.0級(jí)的需求，我公司熔煉分廠的奧氏體不銹鋼生產(chǎn)工藝路線是EAF→AOD→LF→模注（20t生產(chǎn)線），為滿足市場(chǎng)需求通過調(diào)整AOD的脫氧制度、精煉渣堿度和保護(hù)澆注把B類夾雜物級(jí)別控制≤1.0級(jí)，滿足了市場(chǎng)需求。

1 工藝實(shí)踐

1.1 AOD精煉脫氧制度控制

AOD冶煉工藝是雙渣法冶煉，AOD一次還原渣量控制在1300kg左右，二元堿度控制1.8～2.0，使用硅鐵還原，一次還原渣系組成見表1，一次還原時(shí)間控制7～10min，還原Si要求0.30%～0.50%，保證還原徹底，同時(shí)要求一次還原渣去除量＞90%。AOD一次還原過程有大量脫氧產(chǎn)物生產(chǎn)，是鋼水氧化鋁類、硅酸鹽類內(nèi)生夾雜物的主要生成期，使用不同脫氧劑會(huì)產(chǎn)生不同脫氧產(chǎn)物形成不同類型的夾雜物，為了控制氧化鋁類夾雜物生成，AOD一次還原僅使用硅鐵作為還原劑，避免了氧化鋁類夾雜物大量產(chǎn)生，并且為后期的B類夾雜物的級(jí)別控制提供了良好的條件。

奧氏體不銹鋼AOD二次還原工藝是加入石灰15kg～20kg/t，螢石10～15kg/t，鋁1.5kg/t，還原攪拌5min，還原渣堿度控制3.0～4.0。一次還原僅使用硅鐵做還原劑，會(huì)產(chǎn)生大量硅酸鹽類夾雜，為了去除硅酸鹽類夾雜物，使用少量鋁對(duì)硅酸鹽進(jìn)行變性處理，達(dá)到去除硅酸鹽類夾雜物和降低鋼種氧含量目的，二次還原使用鋁做脫氧劑，必然會(huì)產(chǎn)生氧化鋁類夾雜物，但是經(jīng)過一次還原后的鋼水氧含量比較低，產(chǎn)生的氧化鋁類夾雜較少可通過后期精煉渣系、軟吹去除控制級(jí)別。

表1 AOD還原渣系組成

1.2 LF爐精煉渣系控制

有關(guān)研究表明，隨著精煉渣堿度的增加鋼中[Al]s含量上升，夾雜物中，Al2O3含量增加，鋼水和夾雜物成分的變化說明，高堿度精煉渣有利于脫氧，低堿度有利于氧化鋁類夾雜物的去除，同時(shí)也說明堿度超過1.75后Al2O3含量上升明顯，為了達(dá)到控制B類夾雜物目的兼顧鋼中氧含量控制，冶煉過程中控制LF爐精煉渣系堿度1.7～1.9之間。LF爐到位二元堿度3.0～4.0，堿度較高，生產(chǎn)中通過加入石英砂調(diào)整堿度至目標(biāo)控制范圍，實(shí)際加入量在0.8kg/t～1.0kg/t，同時(shí)加入硅鈣粉1.5kg/t-2kg/t擴(kuò)散脫氧，石英砂加入后保證送電時(shí)間≥15min，鋼渣充分反應(yīng)。

表2 LF爐渣系組成

1.3 保護(hù)澆注

模注澆注過程中鋼包下水口至中注管之間100mm～150mm的鋼水是裸露，為了減少澆注過程的二次氧化產(chǎn)生的夾雜物，為此我們?cè)O(shè)計(jì)了專門的全封閉氬氣保護(hù)裝置見下圖1。

圖1 全封閉氬氣保護(hù)澆注裝置

采用上述氬氣保護(hù)裝置后，實(shí)現(xiàn)了鋼水澆注過程中的全程保護(hù)澆注，保證了鋼水的純凈度。

2 檢驗(yàn)結(jié)果分析

按上述工藝控制生產(chǎn)3爐304L鋼和2爐316L，B類夾雜檢測(cè)結(jié)果如下表。

表3 304L、316L夾雜物高倍檢驗(yàn)結(jié)果

鋼中各類夾雜物按GB/T10561檢驗(yàn)，B類夾雜物級(jí)別最高1.0級(jí),其金相評(píng)級(jí)照片如下圖

圖2 B類細(xì)系1.0級(jí)

圖3 B類粗系1.0級(jí)

3 結(jié)論

（1）AOD冶煉一次還原不使用鋁質(zhì)脫氧劑，二次還原使用少量鋁可以保證LF到位氧35ppm以下。

（2）AOD二次還原使用少量鋁，在精煉使用1.8-1.9低堿度渣系冶煉，可以減少鋼中夾雜物Al2O3含量，降低B類夾雜物，保證夾雜物評(píng)級(jí)在1.0級(jí)以下水平。

（3）保護(hù)澆注裝置的使用，使鋼水裸澆段得到密封，可避免鋼水澆注過程的增氧，同時(shí)減少澆注過程因鋼水氧化產(chǎn)生的夾雜物。