奥氏体不锈钢氧化铝类夹杂物控制工艺实践

陈保梁，崔利民，李本朋

（中航上大高温合金材料股份有限公司，河北 邢台 054800）

氧化铝类夹杂物是GB/T10561标准中的B类夹杂物，“其形态大多数没有变形、带角的，形态比较小的（一般＜3），黑色或蓝色颗粒，沿轧制方向排成一行（至少三个颗粒）”我公司目前生产奥氏体不锈钢B类夹杂物水平≤1.5级，目前奥氏体不锈钢市场竞争比较激烈，客户要求不断严格，市场上出现了对精炼工艺的奥氏体不锈钢B类夹杂物≤1.0级的需求，我公司熔炼分厂的奥氏体不锈钢生产工艺路线是EAF→AOD→LF→模注（20t生产线），为满足市场需求通过调整AOD的脱氧制度、精炼渣碱度和保护浇注把B类夹杂物级别控制≤1.0级，满足了市场需求。

1 工艺实践

1.1 AOD精炼脱氧制度控制

AOD冶炼工艺是双渣法冶炼，AOD一次还原渣量控制在1300kg左右，二元碱度控制1.8～2.0，使用硅铁还原，一次还原渣系组成见表1，一次还原时间控制7～10min，还原Si要求0.30%～0.50%，保证还原彻底，同时要求一次还原渣去除量＞90%。AOD一次还原过程有大量脱氧产物生产，是钢水氧化铝类、硅酸盐类内生夹杂物的主要生成期，使用不同脱氧剂会产生不同脱氧产物形成不同类型的夹杂物，为了控制氧化铝类夹杂物生成，AOD一次还原仅使用硅铁作为还原剂，避免了氧化铝类夹杂物大量产生，并且为后期的B类夹杂物的级别控制提供了良好的条件。

奥氏体不锈钢AOD二次还原工艺是加入石灰15kg～20kg/t，萤石10～15kg/t，铝1.5kg/t，还原搅拌5min，还原渣碱度控制3.0～4.0。一次还原仅使用硅铁做还原剂，会产生大量硅酸盐类夹杂，为了去除硅酸盐类夹杂物，使用少量铝对硅酸盐进行变性处理，达到去除硅酸盐类夹杂物和降低钢种氧含量目的，二次还原使用铝做脱氧剂，必然会产生氧化铝类夹杂物，但是经过一次还原后的钢水氧含量比较低，产生的氧化铝类夹杂较少可通过后期精炼渣系、软吹去除控制级别。

表1 AOD还原渣系组成

1.2 LF炉精炼渣系控制

有关研究表明，随着精炼渣碱度的增加钢中[Al]s含量上升，夹杂物中，Al2O3含量增加，钢水和夹杂物成分的变化说明，高碱度精炼渣有利于脱氧，低碱度有利于氧化铝类夹杂物的去除，同时也说明碱度超过1.75后Al2O3含量上升明显，为了达到控制B类夹杂物目的兼顾钢中氧含量控制，冶炼过程中控制LF炉精炼渣系碱度1.7～1.9之间。LF炉到位二元碱度3.0～4.0，碱度较高，生产中通过加入石英砂调整碱度至目标控制范围，实际加入量在0.8kg/t～1.0kg/t，同时加入硅钙粉1.5kg/t-2kg/t扩散脱氧，石英砂加入后保证送电时间≥15min，钢渣充分反应。

表2 LF炉渣系组成

1.3 保护浇注

模注浇注过程中钢包下水口至中注管之间100mm～150mm的钢水是裸露，为了减少浇注过程的二次氧化产生的夹杂物，为此我们设计了专门的全封闭氩气保护装置见下图1。

图1 全封闭氩气保护浇注装置

采用上述氩气保护装置后，实现了钢水浇注过程中的全程保护浇注，保证了钢水的纯净度。

2 检验结果分析

按上述工艺控制生产3炉304L钢和2炉316L，B类夹杂检测结果如下表。

表3 304L、316L夹杂物高倍检验结果

钢中各类夹杂物按GB/T10561检验，B类夹杂物级别最高1.0级,其金相评级照片如下图

图2 B类细系1.0级

图3 B类粗系1.0级

3 结论

（1）AOD冶炼一次还原不使用铝质脱氧剂，二次还原使用少量铝可以保证LF到位氧35ppm以下。

（2）AOD二次还原使用少量铝，在精炼使用1.8-1.9低碱度渣系冶炼，可以减少钢中夹杂物Al2O3含量，降低B类夹杂物，保证夹杂物评级在1.0级以下水平。

（3）保护浇注装置的使用，使钢水裸浇段得到密封，可避免钢水浇注过程的增氧，同时减少浇注过程因钢水氧化产生的夹杂物。