一种含钛奥氏体不锈钢长连铸控制方法
【专利说明】一种含钛奥氏体不锈钢长连铸控制方法
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及一种含钛奥氏体不锈钢长连铸控制方法，具体涉及一种能够进行长连铸的含钛奥氏体不锈钢及其生产方法，属于不锈钢冶炼技术领域。
【背景技术】
[0003]奥氏体不锈钢是指在常温下具有奥氏体组织的不锈钢，1913年在德国问世，奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性，但强度较低，不可能通过相变使之强化，仅能通过冷加工进行强化，由于其具有全面的和良好的综合性能，在重工业、轻工业、生活用品行业及建筑装饰等行业都有应用，是一类应用广泛的不锈钢钢种，其产量约占不锈钢总量的70%以上。此类钢除耐氧化性酸介质腐蚀外，如果含有Mo、Cu等元素还能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蚀；此类钢中的含碳量若低于0.03%或含T1、Ni，就可显著提高其耐晶间腐蚀性能；高硅的奥氏体不锈钢对浓硝酸具有良好的耐蚀性。
[0004]奥氏体不锈钢主要代表钢种是06Crl9Nil0 ( 304)，该钢种能够广泛应用到日常生活的各个领域之中。化工行业因其接触物的特殊性，对不锈钢提出耐腐蚀、高强度、耐高温和耐低温四大方面的要求，是国内不锈钢的主要应用领域之一，代表钢种如06Crl7Nil2Mo2 (316L)、lCrl8Ni9Ti (321)等，321含Ti钢种因其优良的性能在化工及轻工领域中占有极其重要的地位，lCrl8Ni9Ti钢种兼具普通304钢的优良特性，同时由于加入了钛元素，有效地控制了不锈钢在敏化温度期间碳化铬的形成，使其具有较好的高温耐蚀性能，加之其焊接后不需要热处理，可在不锈钢敏化区温度长期使用，因此广泛应用于石油化工、耐热管道、膨胀接头以及焊接后无法热处理的大型构件领域。
[0005]钛元素可为钢种带来优异性能，但由于钛元素极易与氧和氮结合，如果冶炼过程中控制不佳，极易造成钛的氧化和氮化，其产物TiN、Ti02等在浇铸时易造成水口“结瘤”和“结晶器结鱼”，迫使连铸中断，多炉次长连铸极为困难，而短连铸生产会大大提高生产成本；同时因夹杂物的存在，不锈钢板坯的品质以及乳后的品质也会受到影响。
[0006]中国发明“一种奥氏体耐热不锈钢的连铸方法”，申请号200910227928.2公开了一种消除连铸坯纵裂的奥氏体耐热不锈钢的连铸方法，含钛元素的奥氏体不锈钢长连铸方法还未见报道。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是克服现有含钛奥氏体不锈钢冶炼长连铸的难题，提供一种含钛奥氏体不锈钢及其长连铸控制生产工艺，解决现有技术中的难点，提供一种冶炼成本低、钢坯品质优良并且可进行长连铸的控制生产工艺，通过对成分的设计和炼钢电弧炉、A0D、LF、连铸的工艺设计，着重对关键制程点进行管控，降低连铸过程中出现的“结瘤”和“结晶器结鱼”问题，确保达成长连铸生产。
[0008]为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是通过对含钛奥氏体不锈钢的成分设计及冶炼过程中的过程控制共同实现的。
[0009]—种含钛奥氏体不锈钢，其各元素的质量分数百分比为:C:0.02~0.04%，Si:
0.5-0.7%，Μη:1.1-1.6%，Cr:17.0%~19.0%，N1:9.0-10.0%，0^ 0.004%，N 彡 0.025%，Ti:6*C~0.7%，P彡0.035%，S彡0.005%，其余为Fe和不可避免的杂质元素，Ti*N彡3.5 X 10 3，Ca/Al > 0.13。
[0010]所述的Ti*N是钢液中的Ti元素含量和Ν元素含量的乘积，Ti*N反映了钢液中TiN化合物生成的量，因此，Ti*N定义为不大于3.5X 10 3ο
[0011]Ca/Al为钢液中残留Ca元素和A1元素之比，反映钢液中对含A1夹杂物的处理程度。
[0012]C是一种间隙元素，通过固溶强化可显著提高钢的强度，形成并稳定奥氏体且扩大奥氏体区，但在一定条件下C与钢中的Cr结合形成Cr23C6型碳化物，使钢的耐蚀性特别是耐晶间腐蚀性能下降，因此C应被控制在0.02-0.04%ο
[0013]Si是一种还原剂和脱氧剂，硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，但硅量增加，会降低钢的焊接性能，因此，Si被定义为0.5-0.7%之间。
[0014]Μη是强烈稳定奥氏体的元素，适宜的Mn/S比可大幅降低钢种S生成的粗大链状氧化物的可能性，提高钢的强度并改善钢的热塑性，但过量的Μη降低可成形性和焊接性，因此，Μη被定义为1.1-1.6%之间。
[0015]Cr是铁素体相的形成元素，提高钢耐氧化性介质和酸洗氯化物介质的性能，为提高钢种DG值适当增加Cr含量，因此，Cr被定义为17.0-19.0%。
[0016]Ni是强烈形成并稳定奥氏体且扩大奥氏体相区的元素，随着镍含量的增加，钢的强度降低而塑性提高，有利于冷加工成形性能，因此，Ni定义为9.0-10.0%。
[0017]0是钢液中有害的元素，极易与钛、铝进行氧化生成Ti02、A1203等化合物，在连铸过程中造成结瘤的主要物质，因此，0被定义为小于0.004%。
[0018]N作为固溶强化元素提高奥氏体不锈钢的强度，也可以提高钢的耐腐蚀性能，但在含钛奥氏体不锈钢冶炼过程中，N元素极易与Ti相互结合，既影响钛加入的回收率，同时在浇注过程中在水口处易形成较多夹杂物，因此，N定义为小于0.025%。
[0019]Ti能使钢的内部组织致密，细化晶粒力；降低时效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在奥氏体不锈钢中加入适当的钛，钛能够充分的“固碳”，避免晶间腐蚀，同时使不锈钢具有较好的高温耐蚀性能，因此，Ti定义为多6*C。
[0020]P和S均为不可避免的杂质元素，但对性能有不利的影响，应分别小于0.035%和
0.005%。
[0021]本发明还提供了一种含钛奥氏体不锈钢长连铸控制方法，包括如下步骤:
(1)提高电弧炉出钢时钢水碳含量，保证电弧炉出钢时钢水碳含量为3.0-3.5%，同时保证兑入A0D炉的钢水温度大于1600°C ;
(2)A0D全程氩气冶炼，降低钢液中N含量，A0D阶段出钢N含量在80ppm以内；
(3)A0D还原期硅铁、萤石投入结束后搅拌3分钟，再加入A1进行深脱氧，A1投入后搅拌5分钟结束还原，A1的投入量根据渣的总量来确定，确保出钢0含量在40ppm以内；
(4)还原后扒渣渣量控制在2吨左右，确认渣性良好；出钢温度大于1650°C，出钢时前1/3慢出后快速出钢；
(5)钢水到LF炉需根据钢水温度进行送电操作，使钢液温度达到1600°C以上，平均每分钟升温3°C ;根据化验成分中的A1含量及0含量加入适量铝锭进行深脱氧作业，后中等强度搅拌5min ；
(6)其余成分均合格后，待温度在1580~1590°C时开始射入钛线，喂线机射入速度为
4.0m/s，加入量是保证Ti彡6C，进行微搅拌，搅拌时间5~10min确保均勾，喂入|丐娃线300-500米，同时丢入覆盖剂防止渣硬化，并进行软搅15分钟；
(7)LF站出钢温度头炉保证温度在1550~1560°C，其它包在1530~1540°C，保证中包温度在1495~1505°C，确保钢液的过热度；
(8)钢液上转台前确认成分合格，N含量控制在150ppm以内，0含量控制在40ppm以内，Ti*N 彡 3.5X 10 3，Ca/Al > 0.13 ；
(9)浇注全过程采用无氧化保护浇注，保证钢包自开，确保中间包各路氩气正常，其中包括长水口氩封、中包置换氩气、浸入式水口与上水口板间氩气，中包钢液使用覆盖剂覆盖，从而在浇注过程中实现与空气的隔离。
[0022]本发明的有益效果是:
1.强化了AOD还原，降低钢液中的氧含量;AOD全程吹氩气冶炼，降低了钢液中氮含量；LF炉吹氩搅拌以及使用钛线加入，提高稳定钛的回收率；浇注全程无氧化保护浇注，避免钢液的二次氧化