随着不锈钢科研、生产和应用的发展,对不锈钢的纯净度提出了日益严格的要求。现行不锈钢标准和用户技术条件对质量考核的内容中,化学成分、力学性能、低倍组织、显微组织、腐蚀性能、非金属夹杂、表面质量、无损探伤等均与钢的纯净度有关。不断提高不锈钢的纯净度已经成为不锈钢冶金工作者的重要努力方向。
一、防止进入钢中
①. 原材料(废钢、铁合金等)、造渣材料(石灰、萤石等)、脱氧材料的质量和烘烤、干燥;
②. 炉衬、钢包和浇注系统用耐火材料的质量和烘烤;
③. 提高炼钢用气体(氩、氧、氮气等)的纯度(不能有水分等);
④. 防止出钢和浇注过程中钢液的二次氧化。
二、从钢中去除
目前行之有效,在不锈钢生产中应用最为普遍且成熟的方法就是采用AOD、VOD等炉外精炼技术。对有特殊要求者,也可进行电渣重熔(ESR)和真空电弧重熔(VAR)。
钢中C、S、P和H、O、N等元素经AOD、VOD炉外精炼后可达到的水平见表9.5。国外报道的实际达到的水平、统计结果见图9.9。
从这些结果可知,VOD和三步法精炼较AOD精炼,钢中氧、氮、碳可达到更低的水平。这对铁素体不锈钢尤为重要;电炉钢中的C、S、N则远高于AOD炉外精炼钢,AOD精炼后的含碳量为≤0.02%。
一些研究表明,电炉冶炼再经电渣重熔的18-8型等铬镍不锈钢,其耐点蚀性能也优于电炉单炼钢。
前述有色金属有害杂质中,许多元素熔点低,蒸气压较高,因此在高温下极易挥发。在AOD、VOD精炼过程中,由于高温下激烈的碳氧反应和通入氩、氧等气体的强烈搅拌,都有利于加速这些有害杂质元素的挥发去除。在这方面VOD精炼显得更为有利。
精炼后不锈钢中的非金属夹杂物水平。
图9.10系电炉法与AOD精炼钢中非金属夹杂物含量的比较。显然AOD精炼钢中的非金属夹杂物远低于电炉钢。
图9.11系电炉钢和AOD二次精炼钢修磨率的对比,显然AOD精炼钢修磨率低于电炉钢。
表9.6列出了国内用电炉和VOD精炼的1Cr18Ni9Ti钢中非金属夹杂物的比较。同样,VOD精炼的1Cr18Ni9Ti纯净度较电炉钢为高。