317L耐热不锈钢棒材的开发研究

王哨兵 赵 虎

(1.瑞浦科技集团特殊钢研究院，浙江323900；2.马钢股份有限公司第四钢轧总厂，安徽243003)

317L耐热钢是应用广泛的一种Cr-Ni-Mo不锈钢，其牌号为19Cr-13Ni-3Mo，具有良好的耐蚀性、耐热性、低温强度和机械特性，适合用于食品的加工、储存和运输等[1-2]。瑞浦科技集团基于目前特殊钢具有广阔的发展前景，为了提高公司在不锈钢市场上的竞争力，投入大量的人力和物力组织开发317L耐热钢棒材。

1 工艺方案及生产过程

1.1 工艺方案设计

工艺方案：成分设计→电弧炉初炼→AOD炉精炼→LF钢包炉精炼→连铸180 mm×180 mm方坯→连铸坯的表面检验及修磨→步进式加热炉加热→棒线材轧机生产→矫直切定尺→检验→成品入库。

关键技术：对化学成分进行优化设计，合理的控制冶炼过程中的Cr当量和Ni当量比例关系，同时保证后续轧制时的热加工性能；设计开发出合适的渣系和精炼工艺，控制钢水中的夹杂物含量，确保317L耐热钢钢水的纯净度；开发317L耐热奥氏体不锈钢的脱硫工艺，确保连铸坯的表面质量；在热加工方面，采用连轧和控制轧制技术，确保热加工过程中无折叠、裂纹等缺陷。

1.2 成分优化设计

317L是一种含Mo元素的耐热奥氏体不锈钢，因此在在设计钢种时，借鉴目前市场广泛的316系不锈钢产品，利用舍弗勒-德龙图来确定钢种的Cr当量和Ni当量，保证317L不锈钢中的Creq/Nieq在1.5～2.0之间，避免轧制时的开裂敏感性。317L耐热钢化学成分设计如表1所示。

1.3 渣系的控制

对于控制炼钢中的超低硫来说，增大硫在渣钢中的分配比，可以提高脱硫量。钢液脱硫的最佳热力学和动力学条件为：提高钢液温度和炉渣碱度，降低炉渣氧化性和钢水氧化性，提高熔池的搅拌强度。

目前我公司冶炼特种不锈钢超低硫钢采用 LF炉深脱硫工艺，LF炉深脱硫时终渣成分、炉渣性能指标与钢中S含量如表2所示。LF精炼结束钢中的平均S含量0.0015%，脱硫率可以达到85.96%。

最终AOD还原渣系成分设计：CaO在50%～60%、SiO2在35%～40%、MgO在10%～15%范围内。LF炉中精炼渣系成分设计：CaO在50%～60%、SiO2在6%、Al2O3在25%～30%范围内，使得最终的成品S含量控制在0.0010%左右。

表1 317L耐热钢化学成分设计(质量分数，%)Table 1 The design of chemical composition of 317L heat resistant steel (mass fraction, %)

表2 317L耐热钢LF精炼参数(质量分数，%)Table 2 The LF refining parameters of 317L heat resistant steel (mass fraction, %)

1.4 微量合金B元素的应用

对于317L耐热不锈钢，我们在冶炼过程中适度加入残余元素B，将其含量控制在0.005%以下，微量的B加入可起到细化晶粒的作用，提高奥氏体不锈钢的热塑性，改善加工性。但是B元素含量要严格的控制，避免在连铸过程中B元素含量过多造成的连铸“絮流”现象。

2 连铸工艺

AOD精炼出钢时，要保证钢包口清洁干净，采用的是渣钢混出，出钢前排空包内空气，避免钢水的二次氧化，钢包上连铸前要在钢包上加盖保温，Ar气搅拌，让包内夹杂物充分上浮，Ar气保护浇铸，防止钢液吸N。连铸的过热度控制在30～40℃之间，采用无碳保护渣浇铸，减少由于钢水冲刷形成的外来夹杂物。

对生产出来的连铸坯进行检验，铸坯表面不能有气孔、夹渣、翻皮、裂纹等缺陷存在，若存在相关缺陷则进行修磨处理。修磨采用机磨的方式，清除表面夹杂物，避免铸坯遗留的表面对棒材成品表面质量的控制带来困难。

3 轧制技术要求

317L热轧棒材的主要控制点是表面质量控制，与常规的Cr-Ni奥氏体不锈钢如304钢相比，其轧制宽展远远大于304钢，轧制过程中需密切注意各道次宽展变化情况。避免在轧制过程中宽展量大，容易出耳子和折叠等问题。

317L为含Mo的耐热不锈钢，由于其合金含量极高，在加热的过程中造成热传导性很差，连铸坯不容易烧透，但是当温度过高时轧制容易产生热裂，导致轧制过程难以控制，轧制成材率较低。因此对317L耐热钢的加热工艺进行严格的控制。连铸坯在加热炉内的加热温度在1200～1250℃之间，保温时间在3～4 h，使其组织呈现单相的奥氏体组织状态，有很好的热加工塑性。

4 性能检验

对矫直处理后的棒材，取样做气体检验和夹杂物检验。夹杂物基本上C类居多，主要是冶炼过程中采用硅铁脱氧，因此硅酸盐的夹杂物在0.5级左右。

气体检验结果：O为28×10-6、26×10-6，N为831×10-6、827×10-6。

夹杂物检验结果如表3所示。

表3 非金属夹杂物检验结果Table 3 The test result of non-metallic inclusions

5 结论

317L耐热钢种的成功开发，摸索出合适的渣系和精炼工艺，确保317L耐热钢钢水的纯净度。开发317L耐热奥氏体不锈钢的脱硫工艺，确保连铸坯的表面质量，形成了一套稳定的特殊钢冶炼和轧制生产工艺。317L耐热钢按照标准检测，化学成分、表面质量和金相组织都与同类型的产品一致，提高了我公司的钢产品种类，增大了经济收益。

参考文献

[1] 蔡开科，张艳.连铸钢高温力学性能研究专辑[J].北京科技大学学报，1993，15(s2)：12.

[2] 陆世英.不锈钢[M].北京：原子能出版社，1998.