SUS405耐熱鐵素體不銹鋼的開發生產

亓海燕，李　鐵，張　爽，胡自明

（山東泰山鋼鐵集團有限公司，山東 萊蕪271199）

1　前言

SUS405鋼是一種低合金耐熱鐵素體不銹鋼，屬環保節能型鋼鐵材料，可用于鍋爐和環保設備以及石化行業抗高溫硫腐蝕設備的制造，代替部分奧氏體不銹鋼。因其價格優勢，具有一定的市場前景。Al作為SUS405不銹鋼的合金化元素可以保證鋼種的耐熱性，為保證Al的收得率，就要提高鋼水的氧含量要求，以及解決連鑄過程可能引起的水口“結瘤”等問題。山東泰山鋼鐵集團不銹鋼煉鋼廠采用GOR爐+LF爐+連鑄工藝，成功開發出SUS405耐熱鐵素體不銹鋼［1-4］。

2　SUS405不銹鋼的開發試制

2.1　生產工藝路線

根據鋼種特點，結合裝備條件，對SUS405不銹鋼的生產工藝進行了流程設計。其工藝流程為：高爐鐵水→“三脫”站處理→GOR爐冶煉→鋁合金化→LF爐精煉→保護澆注。

2.2　成分設計

SUS405耐熱鐵素體不銹鋼熔煉成分設計如表1所示。對CO含量、Al含量、夾雜物控制水平要求高，冶煉工藝條件苛刻。必須解決的問題：低碳氮不銹鋼冶煉的實現及成本控制；低碳氮不銹鋼的脫氧、夾雜物控制；成品Al含量的保證等。

表1　SUS405不銹鋼熔煉成分控制標準 %

2.3　GOR爐低碳氮吹煉工藝設計

SUS405不銹鋼采用全鐵水冶煉，在冶煉前期，由于鐵水含C量較高，供氧強度是碳氧反應的限制環節，因此要提高頂槍供氧強度，逐步調整槍位，快速脫碳升溫，為后續低碳區脫碳提供合適的溫度，同時縮短冶煉周期。當C含量脫至目標值，溫度合適后停止頂吹，繼續底吹吹煉。

在確保生產節奏的前提下，脫碳后期增加1個脫碳子階段以進行超低碳區脫碳，適當提高該階段的氧氬比，在脫碳的同時避免Cr的大量氧化，脫碳目標控制為［C］≤0.05%。表2為優化的GOR爐冶煉SUS405不銹鋼的參考供氣模型。

表2　GOR爐冶煉SUS405不銹鋼脫碳參考供氣模型

2.4　脫氧工藝設計

SUS405不銹鋼中的C含量約為0.03%，根據碳氧平衡原理，勢必造成鋼水中O含量比一般不銹鋼高（普通不銹鋼［C］約0.05%）。Al作為該鋼種重要的合金化元素，對鋼中O含量要求極高，必須實現深脫氧。否則鋁合金化時，容易產生高熔點的鎂鋁尖晶石夾雜物，不僅影響鋼水澆注，還易在后續軋制鋼帶的表面產生缺陷。

SUS405鋼種僅靠硅鐵脫氧，不僅增加了成本和渣量，還降低了爐渣堿度，弱化了去除夾雜的能力。采用Si、Al復合脫氧并扒除還原渣，不僅能完成深脫氧，而且還盡可能的避免Al2O3、MgO·Al2O3等高熔點夾雜物對鋼水的污染。

2.5　Al含量控制

Al具有極強的還原性，高溫易氧化。為保證Al的收得率，經試驗最終采用GOR出鋼前在鋼包加入Al，鋼水終點氧含量≤15×10-6的情況下，Al的收得率約為65%。但因不銹鋼LF精煉及弱吹氬時間長，存在鋼中Al含量降低的情況。若LF精煉后期鋼中Al含量低，由于鋼包渣層較厚，很難通過加鋁粒或喂鋁線等方式提高Al含量，所以在出鋼合金化時，一定要充分考慮出鋼至開澆的時間，保證最終的Al含量。

2.6　連鑄控制

連鑄工藝控制方面采用全程保護澆注，單獨組織生產。大包至中間包采用長水口并進行氬封保護澆注，要求長水口插入中間包鋼水中深度≥100 mm，且必須垂直于鋼液面。其作用是把主流與空氣隔開，避免鋼水裸露和飛濺造成二次氧化，減少鋼中增氧和溫度損失。中間包內加覆蓋劑使鋼水與空氣隔離，起到吸附夾雜和隔熱保溫的作用。結晶器加入專用保護渣，起到保溫和防止二次氧化的作用，良好的保護渣是鑄坯表面質量的前提。

3　試制產品質量分析

3.1　連鑄坯質量

試制鑄坯斷面規格為200 mm×1 520 mm，對其內部質量進行檢測分析。按照GB/T 266—2015標準要求進行取樣，保證試樣檢驗面的粗糙度。按照標準中的熱酸侵蝕法對所取低倍試樣進行侵蝕，低倍組織見圖1。

圖1　SUS405鑄坯低倍組織

根據YB/T 4003—1997標準對低倍組織進行評定，中間裂紋0級，中心偏析C類0.5級，中心疏松0.5級，等軸晶粒46%，鑄坯內部質量控制較好。

3.2　鋼帶夾雜物檢測結果

經后續熱軋后，鋼帶成品厚度為3.5 mm。經檢測，鋼中非金屬夾雜物主要以B類和D類為主，級別不超過1.0級，檢測結果如表3所示。

表3　非金屬夾雜物檢測結果 級

3.3　鋼帶力學性能檢測結果

厚度規格3.5 mm的SUS405鋼帶退火后檢測力學性能，規定塑性延伸強度227～361 MPa，抗拉強度406～459 MPa，斷后伸長率30%～38%，硬度HRB 66～78，符合用戶使用要求。

4　結　語

采用GOR爐+LF爐+CC工藝開發的SUS405耐熱鐵素體不銹鋼，生產工藝簡單，成本低，產品的純凈度高，成分穩定，各項性能指標滿足標準要求。GOR爐+LF爐+CC工藝具備批量穩定生產SUS405耐熱鐵素體不銹鋼的能力。