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電弧爐潔淨化冶煉關鍵技術的發展

2019-11-03 04:44   评论:58 点击:607
中國鋼管信息港如許的報道:要確保避免不鏽鋼表麵的劃傷及防止熱處理時產生變形。 與國外電弧爐煉鋼相比,我國電弧爐一向是特殊鋼的生產主力。隨著國內製造業對特殊鋼質量要求的日益進步 ,完善我國電弧爐煉鋼流程工藝及設備水平成為目條件升電爐鋼產品質量的關鍵。一方麵,由於特殊的爐型結構,電弧爐煉鋼熔池攪拌強度不足,氧氣利用率低、終渣(FeO)含量高、鋼水過氧化嚴重;另一方麵,電弧爐煉鋼過程包括殘餘元素、P、S、N 、H及夾雜物等的往除,涉及全部工藝流程的匹配與優化 ,是對電弧爐煉鋼流程冶煉高品質鋼技術的挑戰。從近些年電弧爐煉鋼技術的發展不難發現,電弧爐煉鋼在原有高效節能冶煉的基礎上,在潔淨化冶煉方麵取得了長足的進步,產品質量明顯提升,這對推進我國電弧爐煉鋼流程潔淨化生產平台構建意義重大 。不鏽鋼按其組織可以分為奧氏體、馬氏體和鐵素體三類(此外還有沉澱硬化型、鐵素體奧氏體型等),這三類不鏽鋼的熱處理無論是處理方法還是目的都不盡相同。
  ①奧氏體型不鏽鋼
  這類不鏽鋼利用最廣泛,使用量也最大。其特點是在常溫下為奧氏體組織,不發生相變,不能通過熱處理使其硬化,但可以用冷加工進行硬化。常用熱處理方法是固溶處理。
  ②鐵素體型不鏽鋼
  這類不鏽鋼一般沒有 ν-α 改變,在高溫順常溫下都是鐵素體組織,沒有相變。但是當鋼中含有一定量的碳、氮等奧氏體形成元素時,在高溫下也能形成奧氏體組織 ,此類鋼不能通過熱處理使之強化,隻能進行退火處理 ,消除內應力,便於進一步加工。
  ③馬氏體型不鏽鋼
  中國鋼管信息港如許的報道:這類不鏽鋼有明顯的相變點,在高溫下為奧氏體組織 ,冷卻時可以發生馬氏體相變,改變為馬氏體組織而硬化。由於其含鉻高,淬透性好,可以采用淬火、回火等多種熱處理方法。
  本文就利用較為廣泛的三類不鏽鋼分別論述其熱處理方法及特點 。
  2.奧氏體不鏽鋼
  奧氏體不鏽鋼的代表鋼種是18-8 鋼(304),由於是奧氏體組織,所以具有沒有磁性 且沒有淬硬性等特點。由於該鋼種不發生相變,其熱處理就是加熱到高溫(一般在1000℃以上) ,奧氏體再結晶的同時 ,使在加工中產生的碳化物和相分解物固溶到奧氏體中,然後快速冷卻,使碳呈固溶狀況的奧氏體保持到常溫,這―處理過程即為固溶處理。
  奧氏體不鏽鋼加熱溫度首要是根據碳化物的固熔速度而確定的 ,有資料指出像 304鋼的碳化物在 1065℃時固溶需要3分鍾,在 1176℃需要 1.5分鍾,在1000℃則需要長達10分鍾。從這個角度而言,加熱溫度越高越好,但加熱溫度偏高同時又可能引發晶粒過分長大、氧化鐵皮增厚等缺陷。由於奧氏體型不鏽鋼無法通過相變來細化晶粒,假如晶粒過大,會使材料的抗拉強度明顯下降。
  就加熱時間而言,不鏽鋼的導熱率低(特別是在低溫時),升到高溫後(700―800℃) 導熱率才有進步。所以,對於斷麵大的奧氏體不鏽鋼都需要預熱700~800℃,然後再快速升溫 ,對於斷麵小的奧氏體不鏽鋼(如帶鋼)假如升溫速度過慢,碳化物會充分析出,就會導致固溶時間過長,美國阿姆科公司曾擬定過一個經典的加熱時間表。 由於不鏽鋼中的鉻形成的鉻基氧化物在酸洗中較難往除,是以在熱處理時要控製鉻基氧化物的形成,對於有特殊要求的不鏽鋼,可采用光亮退火形式進行熱處理。
  為防止已固溶的碳化物析出 ,冷卻速度也很首要,特別是在 600~700℃時,碳化物析出較多而發生敏化,所以必須進行快速冷卻。由於奧氏體不鏽鋼導熱率低,對於斷麵較大的材料,無論如何快冷,中間部位的冷卻程度仍然很慢,往往因碳化物析出較多而發生敏化。所以在實際生產中,斷麵較大的材料一般考慮采用加進Ti、Nb等元素的穩定化奧氏體不鏽鋼,由於Ti、Nb 等元素對碳親和力較大,這類穩定化奧氏體不鏽鋼(如 321、347 等)可以不需要水淬或其它快速冷卻措施進行快冷。
  3.鐵素體不鏽鋼
  鐵素體不鏽鋼是以鉻為首要合金元素 ,其含量為 12%~30%Cr。此類鋼為單相組織,沒有相變,具有強磁性。其典型的代表鋼種是430。美國在 6 0 年代以降低不鏽鋼本錢為目標開發的廉價不鏽鋼種 409,廣泛地利用於汽車、摩托車的消音器和下水管道等 ,也是屬於鐵素體不鏽鋼這一類。
  該鋼種無淬透性,同奧氏體鋼一樣不能通過熱處理使其硬化,而且由於加熱引發的晶粒長大比奧氏體鋼既快且晶粒度又大 。是以在熱處理時為避免晶粒長大和發生奧氏體相變,加熱溫度不宜過高,―般退火最高加熱溫度不超過850℃。
  鐵素體不鏽鋼在退火處理時 ,一定要縮短在 370~550℃溫度範圍內的停留時間,特別是對於高鉻的鐵素體不鏽鋼。材料假如在此溫度範圍內停留時間過長,很輕易發生475℃脆性現象,即硬度增高,延伸率大幅下降,甚至為零 ,同時材料的耐蝕性也降低。有實驗表明:27Cr鋼在475℃加熱100小時後,材料在常溫時的抗拉強度增加 50%,屈服強度增加 l50%,而延伸率為零。此外該鋼種的焊接性能差(焊縫熱影響區晶粒粗大且脆)。
  4.馬氏體不鏽鋼
  中國鋼管信息港如許的報道:馬氏體不鏽鋼同前兩種不鏽鋼的特性明顯不同,顧名思義 ,就是從高溫奧氏體狀況快冷(淬火)改變成馬氏體組織而成的 。這類不鏽鋼有明顯的相變點,可以通過淬火而硬化。而且因其含鉻高,淬透性好,回火時可以在較大範圍內調整其強度和韌性,是以,馬氏體不鏽鋼既可以作結構鋼用,也可以作工具鋼用。
  馬氏體不鏽鋼作為工具鋼用時 ,處於淬火狀況。為進行淬火,必須加熱升溫到臨界點以上 ,以便碳化物固溶到奧氏體中。在升溫使碳化物固溶時,因碳擴散速度較慢,為得到均勻的奧氏體組織,加熱溫度一般要比臨界點溫度高50℃以上,而且還必須有一定的保溫時間,以便使碳化物充分、均勻溶解。當然,加熱時間過長、加熱溫度過高會造成馬氏體組織不均勻,殘餘奧氏體組織增多,從而使材料內部因膨脹差而產生內應力。
  馬氏體鋼是熱裂紋敏感性鋼種,該鋼種在低溫時導熱率低 ,快速加熱時極易產生裂紋,是以在處理大斷麵材料時 ,應當先預熱,然後再快速升溫。
  在作結構鋼用時,應在淬火的基礎上進行回火(調質狀況)。馬氏體不鏽鋼有回火脆性,回火溫度一般不應低於 580℃。從回火溫度冷卻時,為避免回火脆性一般采用油冷;有時為了得到較高的屈服極限,也可以采用空冷,但這時候結構鋼的一個首要力學指標衝擊值會下降。需重視的是馬氏體不鏽鋼在淬火後,應盡快回火 ,如不能盡快回火,材料易產生裂紋。
  5.沉澱硬化型不鏽鋼
  奧氏體、鐵素體、馬氏體三類不鏽鋼固然利用麵較廣,但作為結構鋼使用,還存在著一些難以克服的缺陷。奧氏體型不鏽鋼屈服強度較低,隻有 200N/mm2 擺布,不宜作為結構鋼使用;而馬氏體不鏽鋼固然可以通過淬火、回火等熱處理形式獲得較高的屈服強度 ,但其耐蝕性較差。對於那些要求最好抗蝕性能與最大強度的用處,開發出了新型的 Cr-Ni 不鏽鋼—沉澱硬化型不鏽鋼(也稱 PH 不鏽鋼)。
  中國鋼管信息港如許的報道:這類新型不鏽鋼的熱處理包括均勻化 、完全退火、固溶熱處理、時效處理和改變冷卻。其特點是:
完全退火狀況較軟,易於再加工 。
通過適當的時效處理可獲得要求的力學性能。
具有與同類不鏽鋼一樣的耐蝕性,進步了抗應力腐蝕斷裂的性能。
改變冷卻適用於低於某溫度的冷卻。常用的沉澱硬化型不鏽鋼是馬氏體型,其 代表鋼種是 631(0Crl7Ni7A1) 。該鋼種的熱處理是先進行固溶處理,在材料 加熱到 1000~1100℃後快冷,然後根據不同的力學性能要求,在不同溫度下 進行時效處理,如 621℃、565℃、510℃時效。中國鋼管信息港如許的報道

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