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中厚板轧制中对组织性能的控制

信息来源：求和不锈钢时间：2018-11-13 12:30:02 浏览次数:-

超级不锈钢、镍基合金是一种特种的不锈钢，磷在钢铁中，尤其在不锈钢中是危害性最大的元素之一，它不但加剧了不锈钢的成分偏析，而且对不锈钢的抗点腐蚀、抗应力腐蚀以及焊接性能等均产生十分不利的影响。降低不锈钢中的含磷量一直是冶金工作者关心的问题。直到现在，这个问题并没有很好的解决，仍然是精炼技术上最大的研究课题。目前，不锈钢冶炼主要采用电弧炉返回吹氧法和炉外精炼法。钢料一次又一次循环使用，使钢中的磷越来越富集。再加上铬铁等的加入带进部分磷，钢液很容易出现磷含量超过标准的现象。因此，不锈钢的脱磷问题越来越显得很突出。

研究开发中的不锈钢脱磷技术大体可分为2类，即氧化脱磷和还原脱磷。氧化脱磷过程需要bao基或cao基的碱性渣，而还原脱磷需要ca或钙合金。无论是哪条路线，其核心问题是在保铬的条件下最大限度地去除钢中的磷。但由于现代工业所需的合金钢含有很高的合金成分，如铬、锰等，若对这样的高合金钢采用氧化法脱磷，就会在去磷的同时将大量的合金元素氧化掉；另一方面，铁合金中磷一向很难去除，特别是那些在还原条件下生产的铁合金，而近年来低磷钢和超低磷钢的生产对铁合金中的磷含量要求越来越严格。因此，人们希望研究出一种在还原条件下有效的脱磷方法，达到保铬去磷的目的。炼钢过程中，钢水中磷进入炉渣有两种方式，即氧化脱磷和还原脱磷。当体系氧势低于临界值，磷元素将主要以p3-形式进入炉渣(还原脱磷)，并且体系氧势越低该过程越易进行。人们最常用来做还原脱磷剂的是金属钙和钙合金(包括碳化钙、硅钙合金)，另外还有铝－镁、钙－铝合金。

实验表明，用钙基渣系在还原性气氛下脱磷可以达到这一目的。而且还原脱磷法可以使钢铁企业采用含磷较高、价格低廉的软铁和返回料作原料，而且大大提高合金的收得率，从而降低炼钢成本。因此，还原脱磷法更具有研究意义和经济价值。

各种因素对脱磷率的影响

脱磷率与钢液的碳含量有密切的关系。例如，用ca脱磷时，碳高会促进反应，从而快速消耗金属钙，导致脱磷率的降低，用cac2作脱磷剂时，若碳高，cac2则分解不充分，减少了分解的金属钙，影响了脱磷的效果，所以，钢液中的碳含量低能加快脱磷反应的进行。还原脱磷时也必须考虑钢中氧含量对脱磷的影响，因为钢中氧直接影响(ca)的利用率。而获得>50%的条件是：ac<0.92和ao<4×10-4。从理论上说，还原脱磷中的铬不与金属钙化合，不参加反应，所以钢液中的铬应该没有损耗。但实际上，铬含量会影响脱磷率。研究表明，铬含量影响脱磷率的原因在于它对碳活度的影响。用金属钙脱磷时，温度越低，脱磷率越高。用cac2脱磷时，高温脱磷速度快、低温时则相反。但是，从总的结果来看，温度对脱磷率影响不大。因此在实际生产中考虑到总的经济效益，一般对温度可不做特殊要求(纯钙脱磷除外)。用不同材质的坩埚进行还原脱磷实验时发现，实验条件相同的情况下用石墨增碳几乎不能脱磷；用al2o3坩锅，脱磷率较低；在mgo和cao及白云石坩埚中脱磷率较高。作为助熔剂的caf2不仅价格便宜，而且熔点较低，易与其它成分形成低熔点化合物，便于造渣；能溶解脱磷剂ca，cac2，降低钙的蒸气压，减少其挥发损失；降低磷化钙的活度，促使脱磷反应顺利进行，因此应用较广泛。但是在喷粉脱磷时，由于动力学条件好，反应面增大，所以渣中caf2的作用就不明显了。

中华不锈钢网刊登:随着废钢的循环使用，钢中的磷因无法利用氧化法有效地脱除而愈聚愈多，从而造成市场上有些不锈钢返回料的磷含量高达0.047～0.087%。因此，深入研究、改进和发展不锈钢脱磷的方法成了日益紧迫的问题。

随着合金中mn，cr等合金元素的增加，磷的活度降低，合金的熔点升高，致使氧化脱磷几乎不能进行，尤其是在真空感应炉里中性或还原性气氛下，冶炼不锈钢、高温合金等特殊合金只能采用还原脱磷法。sica－caf2法是唯一在工业规模上有少量应用的还原脱磷法，而且氧化脱除增加的硅比较容易。ca－al,、a1－mg还原脱磷法相对来说操作工艺简单，脱磷率略有提高，可以应用在a1、mg作为有益元素而存在的钢种的冶炼中。

还原脱磷法虽然存在脱磷产物难以处理、易污染环境、前后工序复杂和对设备要求高等缺陷，但是由于还原脱磷法不损失昂贵的合金元素(如cr,mn等),脱磷率高，所以还原脱磷法可以使钢铁企业采用含磷较高、价格低廉的软铁和返回料作原料，而且大大提高合金的收得率，从而降低炼钢成本。因此，还原脱磷法更具有研究意义和经济价值。首先在化学成分上与普通不锈钢304不同，是指含高镍，高铬，高钼的一种高合金不锈钢。其次在耐高温或者耐腐蚀的性能上，与304相比，具有更加优秀的耐高温或者耐腐蚀性能，是304不可取代的。另外，从不锈钢的分类上，特殊不锈钢的金相组织是一种稳定的奥氏体金相组织。

由于这种特种不锈钢是一种高合金的材料，所以在制造工艺上相当复杂，一般人们只能依靠传统工艺来制造这种特种不锈钢，如灌注，锻造，压延等等。

在许多的领域中，比如

1，海洋：海域环境的海洋构造物，海水淡化，海水养殖，海水热交换等。

2，环保领域：火力发电的烟气脱硫装置，废水处理等。

3，能源领域：原子能发电，煤炭的综合利用，海潮发电等。

4，石油化工领域：炼油，化学化工设备等。

5，食品领域：制盐，酱油酿造等

在以上的众多领域中，普通不锈钢304是无法胜任的，在这些特殊的领域中，特种不锈钢是不可缺少的，也是不可被替代的。近几年来，随着经济的快速发达，随着工业领域的层次的不断提高，越来越多的项目需要档次更高的不锈钢。。。。。特种不锈钢（超级不锈钢、镍基合金）。

一些代表性的特种不锈钢有：

1，超级不锈钢，也就是说是一种含有约6%钼的特种不锈钢，世界上有十来种钢种。大家也叫6钼不锈钢。比如他的主要成分为；25ni-23cr-5.5mo-0.2n

2，英苛莱合金，比如说英苛莱800，他的主要成分为；32ni-21cr-ti,al

3，英苛镍合金，比如说英苛镍600，他的主要成分位；73ni-15cr-ti,al

4，哈氏合金，比如说c-276，他的主要成分位；56ni-16cr-16mo-4w

5，蒙乃尔合金，比如说蒙乃尔400，他的主要成分位；65ni-34cu

综合以上事例中，如果是选用普通不锈钢（304），而不是选用特种不锈钢的情况下，普通不锈钢（304）并不适合这样的高温或者高腐蚀的环境，材料会马上发生腐蚀，或者发生高温氧化。所以在众多的需要耐高温，耐腐蚀的环境下，特种不锈钢是最好的选择。特种不锈钢超越了从来的不锈钢范畴，具有卓越不凡的性能，无论是今天还是将来，特殊不锈钢材料都有着源源不绝的需求。

中厚板主要用于船舰、桥梁、锅炉、容器、石油化工、工程机械及国防建设等方面，其品种繁多，使用温度区域较广(-200～600℃)，使用环境复杂(耐侯性、耐蚀性等)，使用要求高(强韧性、焊接性等)。因此，中厚钢板是国民经济中具有战略意义的钢材品种。中厚板轧制中对组织性能的控制是提高钢板成材率的关键之一，在这方面，近年来国内外正在研发的新技术主要有以下一些。

一.中间冷却技术。从目前国内控制轧制工艺应用情况看，最广泛采用的控制轧制是两阶段轧制，即再结晶区轧制和未再结晶区轧制。在此两阶段中需要避开部分再结晶区，粗轧完的中间坯空冷待温就是为适应这个要求而采取的措施。中间冷却装置是在双机架生产线的粗轧机和精轧机之间或单机架轧机的机前或机后增加冷却装置，以减少中间坯在辊道上的待温时间，提高轧机的生产能力。采用这种装置后，中间坯的待温时间可以缩短35%～80%。该装置结合中间冷却的控制轧制和轧后控冷，还可以用于生产表面超细晶粒钢，或者叫三明治钢，这种钢因为有一定厚度(4mm)的超细晶粒层，因此具有很高的止裂性能。我国唐钢、南钢加设了中间坯冷却设备，不但提高了轧机生产能力，而且强化了对钢组织性能的控制能力，扩大了钢材品种范围。

二.预矫直技术。预矫直机可以安装在精轧机和钢板冷却装置之间，其用途是减轻钢板头或尾翘曲，并修正钢板中间段的平直度缺陷。矫直作业可以避免在钢板上蓄积有害的水并改善冷却均匀性，从而获得最终板形良好的产品。预矫直机要与辊道同步，并且具有与冷却技术完美结合的速度精度。

三.超高密层流冷却技术。北京科技大学最近开发了超高密层流冷却系统，该冷却系统不仅可以大幅提高钢板冷却速度，改善钢材性能，同时可以在不增加运行成本的基础上，降低合金成本。其冷速比日本jfe开发的超级冷却系统提高50%，对20mm厚度的钢板其冷速可达到45℃/s。目前，利用该设备系统，已经成功开发了高强度钢q550-q800和高强容器板n610e。

四.在线热处理技术。正在研发的直接淬火-在线回火工艺与直接淬火-回火工艺相比工艺流程和生产周期短，节能幅度也更大。在线淬火的终冷温度并非室温，而是低温相变的温度区间，因此，在线回火可以充分利用余热。据介绍，在线加热速率在10～20℃/s，保温时间少于5分钟，较离线回火时间大大缩短。

五.常化控冷技术。常化是提高钢板组织均匀性和韧性的重要工艺手段。常化后通过控制冷却速度和终冷温度来控制钢板的相变温度，并抑制微合金元素碳氮化物的长大，细化晶粒和析出物，提高钢板强度，而保持韧性和塑性基本不变。

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