铁素体不锈钢工艺简介
铁素体不锈钢在日本各大钢铁公司自上世纪70年代中期以来经采用大型AOD和VOD精炼设备，在工业规模上以很低的成本大批量生产一系列低〔C+N〕含量超纯铁素体不锈钢。经过十多年的历史，工艺流程日趋完善，精炼技术日益成熟，所生产的各种牌号超纯铁素体不锈钢在许多方面的应用领域里已逐步取代了奥氏体不锈钢。
铁素体不锈钢不含Ni或仅含少量Ni，与奥氏体不锈钢相比较，生产成本较低。铁素体不锈钢冷加工硬化倾向较低；导热系数高，为奥氏体不锈钢的130%~150%；线膨胀系数低，仅为CrNi不锈钢的60%~70%；其耐氯化物应力腐蚀、耐点蚀、耐缝隙腐蚀性能优良。虽然有上述优点，但铁素体不锈钢存在的一些严重缺点限制了它的使用。其大缺点是韧性不足、晶间腐蚀敏感、焊接性能差。
研究表明，铁素体不锈钢工艺这个问题主要是由间隙元素碳、氮所致。由于碳、氮在铁素体中的溶解度很低且在体心立方晶格中的扩散速度快，故在铁素体钢中极易生成碳化物和氮化物，造成晶界贫铬和晶间腐蚀。实验表明，通过降低铁素体不锈钢中C+N含量，就能够显著改善其腐蚀性能，力学性能和焊接性能。以26Cr1Mo钢为例，当C+N<(100~130)×10-6时，焊接后就不会产生晶间腐蚀；当C+N<(60~80)×10-6时，可在恶劣的点蚀环境中使用；当C+N<65×10-6时就能够不产生低温脆性。因此，超纯铁素体不锈钢是现代铁素体不锈钢的发展方向，一般要求C+N<150×10-6这样的低间隙元素含量，而且需要添加钛、铌、铜、铝、钒等微量元素，以改善其性能。近年来，通过降低铁素体不锈钢中碳、氮含量和优化钼、钛、铌的质量分数，发展了一系列性能优越的超纯铁素体不锈钢。
铁素体不锈钢在冶炼过程中需要采用真空冶金手段，尽可能降低钢液中的碳和氮，这是超纯铁素体不锈钢冶炼时的核心问题。现有的不锈钢精炼方法，如AOD，VOD，VCR，等等，将碳降到50ppm以下在技术上已不存在困难，但要将氮降到50ppm以下，却很困难。因此，超高纯铁素体不锈钢生产的关键是要解决脱氮问题。
铁素体不锈钢工艺研究工作表明：不锈钢精炼过程中的脱氮是与脱碳过程同时进行的，脱碳速度越高，脱碳量越大，脱氮量也就越大。在[C]<0.1的低碳范围内进行真空脱碳时，脱氮速度主要决定于底吹氩气的搅拌强度。常规VOD法吹氩强度小，因漏入空气而有增氮倾向；SS-VOD吹氩强度是常规VOD的2~4倍，真空吹氩搅拌时仍能脱氮；VOD-PB法的脱碳机制不同于常规VOD的顶吹氧，其脱氮条件优于SS-VOD。VCR法低碳区精炼阶段的底吹氩搅拌强度是SS-VOD的13~17倍，强烈的搅拌大大增加了钢液比表面积，减少了气钢界面上[N]的传质阻力，气相中氮分压可降0.38torr，对冶炼超低碳、氮不锈钢十分有利。
我国在超纯铁素体不锈钢工艺的生产和应用方面与日本尚有很大的差距，我们国内各大钢厂应该加快努力，克服技术难题，尽快缩短这种差距。
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