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中厚板軋制中對組織性能的控制

信息來源：求和不銹鋼時間：2018-11-13 12:30:02 瀏覽次數:-

超級不銹鋼、鎳基合金是一種特種的不銹鋼，磷在鋼鐵中，尤其在不銹鋼中是危害性最大的元素之一，它不但加劇了不銹鋼的成分偏析，而且對不銹鋼的抗點腐蝕、抗應力腐蝕以及焊接性能等均產生十分不利的影響。降低不銹鋼中的含磷量一直是冶金工作者關心的問題。直到現在，這個問題并沒有很好的解決，仍然是精煉技術上最大的研究課題。目前，不銹鋼冶煉主要采用電弧爐返回吹氧法和爐外精煉法。鋼料一次又一次循環使用，使鋼中的磷越來越富集。再加上鉻鐵等的加入帶進部分磷，鋼液很容易出現磷含量超過標準的現象。因此，不銹鋼的脫磷問題越來越顯得很突出。

研究開發中的不銹鋼脫磷技術大體可分為2類，即氧化脫磷和還原脫磷。氧化脫磷過程需要BaO基或CaO基的堿性渣，而還原脫磷需要Ca或鈣合金。無論是哪條路線，其核心問題是在保鉻的條件下最大限度地去除鋼中的磷。但由于現代工業所需的合金鋼含有很高的合金成分，如鉻、錳等，若對這樣的高合金鋼采用氧化法脫磷，就會在去磷的同時將大量的合金元素氧化掉；另一方面，鐵合金中磷一向很難去除，特別是那些在還原條件下生產的鐵合金，而近年來低磷鋼和超低磷鋼的生產對鐵合金中的磷含量要求越來越嚴格。因此，人們希望研究出一種在還原條件下有效的脫磷方法，達到保鉻去磷的目的。煉鋼過程中，鋼水中磷進入爐渣有兩種方式，即氧化脫磷和還原脫磷。當體系氧勢低于臨界值，磷元素將主要以P3-形式進入爐渣(還原脫磷)，并且體系氧勢越低該過程越易進行。人們最常用來做還原脫磷劑的是金屬鈣和鈣合金(包括碳化鈣、硅鈣合金)，另外還有鋁－鎂、鈣－鋁合金。

實驗表明，用鈣基渣系在還原性氣氛下脫磷可以達到這一目的。而且還原脫磷法可以使鋼鐵企業采用含磷較高、價格低廉的軟鐵和返回料作原料，而且大大提高合金的收得率，從而降低煉鋼成本。因此，還原脫磷法更具有研究意義和經濟價值。

各種因素對脫磷率的影響

脫磷率與鋼液的碳含量有密切的關系。例如，用Ca脫磷時，碳高會促進反應，從而快速消耗金屬鈣，導致脫磷率的降低，用CaC2作脫磷劑時，若碳高，CaC2則分解不充分，減少了分解的金屬鈣，影響了脫磷的效果，所以，鋼液中的碳含量低能加快脫磷反應的進行。還原脫磷時也必須考慮鋼中氧含量對脫磷的影響，因為鋼中氧直接影響(Ca)的利用率。而獲得>50%的條件是：aC<0.92和aO<4×10-4。從理論上說，還原脫磷中的鉻不與金屬鈣化合，不參加反應，所以鋼液中的鉻應該沒有損耗。但實際上，鉻含量會影響脫磷率。研究表明，鉻含量影響脫磷率的原因在于它對碳活度的影響。用金屬鈣脫磷時，溫度越低，脫磷率越高。用CaC2脫磷時，高溫脫磷速度快、低溫時則相反。但是，從總的結果來看，溫度對脫磷率影響不大。因此在實際生產中考慮到總的經濟效益，一般對溫度可不做特殊要求(純鈣脫磷除外)。用不同材質的坩堝進行還原脫磷實驗時發現，實驗條件相同的情況下用石墨增碳幾乎不能脫磷；用Al2O3坩鍋，脫磷率較低；在MgO和CaO及白云石坩堝中脫磷率較高。作為助熔劑的CaF2不僅價格便宜，而且熔點較低，易與其它成分形成低熔點化合物，便于造渣；能溶解脫磷劑Ca，CaC2，降低鈣的蒸氣壓，減少其揮發損失；降低磷化鈣的活度，促使脫磷反應順利進行，因此應用較廣泛。但是在噴粉脫磷時，由于動力學條件好，反應面增大，所以渣中CaF2的作用就不明顯了。

中華不銹鋼網刊登:隨著廢鋼的循環使用，鋼中的磷因無法利用氧化法有效地脫除而愈聚愈多，從而造成市場上有些不銹鋼返回料的磷含量高達0.047～0.087%。因此，深入研究、改進和發展不銹鋼脫磷的方法成了日益緊迫的問題。

隨著合金中Mn，Cr等合金元素的增加，磷的活度降低，合金的熔點升高，致使氧化脫磷幾乎不能進行，尤其是在真空感應爐里中性或還原性氣氛下，冶煉不銹鋼、高溫合金等特殊合金只能采用還原脫磷法。SiCa－CaF2法是唯一在工業規模上有少量應用的還原脫磷法，而且氧化脫除增加的硅比較容易。Ca－Al,、A1－Mg還原脫磷法相對來說操作工藝簡單，脫磷率略有提高，可以應用在A1、Mg作為有益元素而存在的鋼種的冶煉中。

還原脫磷法雖然存在脫磷產物難以處理、易污染環境、前后工序復雜和對設備要求高等缺陷，但是由于還原脫磷法不損失昂貴的合金元素(如Cr,Mn等),脫磷率高，所以還原脫磷法可以使鋼鐵企業采用含磷較高、價格低廉的軟鐵和返回料作原料，而且大大提高合金的收得率，從而降低煉鋼成本。因此，還原脫磷法更具有研究意義和經濟價值。首先在化學成分上與普通不銹鋼304不同，是指含高鎳，高鉻，高鉬的一種高合金不銹鋼。其次在耐高溫或者耐腐蝕的性能上，與304相比，具有更加優秀的耐高溫或者耐腐蝕性能，是304不可取代的。另外，從不銹鋼的分類上，特殊不銹鋼的金相組織是一種穩定的奧氏體金相組織。

由于這種特種不銹鋼是一種高合金的材料，所以在制造工藝上相當復雜，一般人們只能依靠傳統工藝來制造這種特種不銹鋼，如灌注，鍛造，壓延等等。

在許多的領域中，比如

1，海洋：海域環境的海洋構造物，海水淡化，海水養殖，海水熱交換等。

2，環保領域：火力發電的煙氣脫硫裝置，廢水處理等。

3，能源領域：原子能發電，煤炭的綜合利用，海潮發電等。

4，石油化工領域：煉油，化學化工設備等。

5，食品領域：制鹽，醬油釀造等

在以上的眾多領域中，普通不銹鋼304是無法勝任的，在這些特殊的領域中，特種不銹鋼是不可缺少的，也是不可被替代的。近幾年來，隨著經濟的快速發達，隨著工業領域的層次的不斷提高，越來越多的項目需要檔次更高的不銹鋼。。。。。特種不銹鋼（超級不銹鋼、鎳基合金）。

一些代表性的特種不銹鋼有：

1，超級不銹鋼，也就是說是一種含有約6%鉬的特種不銹鋼，世界上有十來種鋼種。大家也叫6鉬不銹鋼。比如他的主要成分為；25Ni-23Cr-5.5Mo-0.2N

2，英苛萊合金，比如說英苛萊800，他的主要成分為；32Ni-21Cr-Ti,Al

3，英苛鎳合金，比如說英苛鎳600，他的主要成分位；73Ni-15Cr-Ti,Al

4，哈氏合金，比如說C-276，他的主要成分位；56Ni-16Cr-16Mo-4W

5，蒙乃爾合金，比如說蒙乃爾400，他的主要成分位；65Ni-34Cu

綜合以上事例中，如果是選用普通不銹鋼（304），而不是選用特種不銹鋼的情況下，普通不銹鋼（304）并不適合這樣的高溫或者高腐蝕的環境，材料會馬上發生腐蝕，或者發生高溫氧化。所以在眾多的需要耐高溫，耐腐蝕的環境下，特種不銹鋼是最好的選擇。特種不銹鋼超越了從來的不銹鋼范疇，具有卓越不凡的性能，無論是今天還是將來，特殊不銹鋼材料都有著源源不絕的需求。

中厚板主要用于船艦、橋梁、鍋爐、容器、石油化工、工程機械及國防建設等方面，其品種繁多，使用溫度區域較廣(-200～600℃)，使用環境復雜(耐侯性、耐蝕性等)，使用要求高(強韌性、焊接性等)。因此，中厚鋼板是國民經濟中具有戰略意義的鋼材品種。中厚板軋制中對組織性能的控制是提高鋼板成材率的關鍵之一，在這方面，近年來國內外正在研發的新技術主要有以下一些。

一.中間冷卻技術。從目前國內控制軋制工藝應用情況看，最廣泛采用的控制軋制是兩階段軋制，即再結晶區軋制和未再結晶區軋制。在此兩階段中需要避開部分再結晶區，粗軋完的中間坯空冷待溫就是為適應這個要求而采取的措施。中間冷卻裝置是在雙機架生產線的粗軋機和精軋機之間或單機架軋機的機前或機后增加冷卻裝置，以減少中間坯在輥道上的待溫時間，提高軋機的生產能力。采用這種裝置后，中間坯的待溫時間可以縮短35%～80%。該裝置結合中間冷卻的控制軋制和軋后控冷，還可以用于生產表面超細晶粒鋼，或者叫三明治鋼，這種鋼因為有一定厚度(4mm)的超細晶粒層，因此具有很高的止裂性能。我國唐鋼、南鋼加設了中間坯冷卻設備，不但提高了軋機生產能力，而且強化了對鋼組織性能的控制能力，擴大了鋼材品種范圍。

二.預矯直技術。預矯直機可以安裝在精軋機和鋼板冷卻裝置之間，其用途是減輕鋼板頭或尾翹曲，并修正鋼板中間段的平直度缺陷。矯直作業可以避免在鋼板上蓄積有害的水并改善冷卻均勻性，從而獲得最終板形良好的產品。預矯直機要與輥道同步，并且具有與冷卻技術完美結合的速度精度。

三.超高密層流冷卻技術。北京科技大學最近開發了超高密層流冷卻系統，該冷卻系統不僅可以大幅提高鋼板冷卻速度，改善鋼材性能，同時可以在不增加運行成本的基礎上，降低合金成本。其冷速比日本JFE開發的超級冷卻系統提高50%，對20mm厚度的鋼板其冷速可達到45℃/s。目前，利用該設備系統，已經成功開發了高強度鋼Q550-Q800和高強容器板N610E。

四.在線熱處理技術。正在研發的直接淬火-在線回火工藝與直接淬火-回火工藝相比工藝流程和生產周期短，節能幅度也更大。在線淬火的終冷溫度并非室溫，而是低溫相變的溫度區間，因此，在線回火可以充分利用余熱。據介紹，在線加熱速率在10～20℃/s，保溫時間少于5分鐘，較離線回火時間大大縮短。

五.常化控冷技術。常化是提高鋼板組織均勻性和韌性的重要工藝手段。常化后通過控制冷卻速度和終冷溫度來控制鋼板的相變溫度，并抑制微合金元素碳氮化物的長大，細化晶粒和析出物，提高鋼板強度，而保持韌性和塑性基本不變。

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