供稿|杨辉， 吉建军， 王建勇， 丁斌华， 刘圆圆， 代雨勃， 曹枫 / YANG Hui， JI Jian-jun， WANG Jian-yong，DING Bin-hua， LIU Yuan-yuan， DAI Yu-bo， CAO Feng

904L高钼耐蚀超级奥氏体不锈钢，相当于美国标准ASTM中的N08904。它是在原不锈钢铬含量20%、镍含量25%的基础上，提高钼含量到4%～5%，并且加入了铜元素，进一步提高了其抗点蚀性能和耐腐蚀性能，常用于强腐蚀环境中，是常规不锈钢寿命许多倍。该钢种虽然具有优异的使用性能，但与常规的18-8不锈钢相比，热塑性很差。在我国，目前生产无缝钢管大多使用两辊斜轧穿孔工艺，用904L不锈钢生产无缝钢管其难度更大，通常在穿孔时管坯开裂严重。在国外，此类钢种大多是采用热挤压工艺，但是考虑到我国热挤压机偏少的情况下，提高钢的热塑性成为客户的迫切要求。

904L高钼耐蚀超级奥氏体不锈钢在国内还不能有效供给，在浙江省基本上还属于空白。目前主要从山特维克、阿维斯塔、奥托昆普等国际知名钢铁公司进口，存在价格高、交货周期长、服务不方便等问题，因此市场迫切需要一个性能指标上与国外产品相当、且批量较大的产业化项目，从而为企业创造良好的经济效益，改善企业产品结构，提升公司品牌。

技术方案的设计

生产工艺流程

根据本公司的现实情况，设计904L高钼耐蚀超级奥氏体不锈钢的冶炼生产工艺流程如下。

配料→电炉初炼→AOD精炼→模铸→修磨→加热→轧制(锻造)→精整→检验→包装标识→入库→发货

化学成分的控制

对化学成分进行优化设计，以着力提高其抗点蚀性能和耐腐蚀性能。首先，严格控制C含量在0.018%以下，提高其耐腐蚀性能；其次，严格控制N含量在0.06%以下，避免其对钢的冷、热加工性能和冷成型造成不利影响。同时适当提高奥氏体形成元素Ni含量，扩大γ相区，提高其热力学稳定性、耐蚀性，显著改善塑性和韧性，提高冷成型性能，降低冷加工倾向。内控成分见表1。

表1904L高钼耐蚀超级奥氏体不锈钢的标准成分和内控成分(质量分数) %

冶炼工艺

AOD炉采用独特的四元精炼渣系，提高钢水的纯净度，且使用单渣法保证超低碳钢C含量的控制。

模铸工艺

浇铸加强清洁工作，耐火材料使用莫来石砖，减少由于钢水冲刷形成的外来夹杂物；镇静时间不小于8 min，让包内夹杂物充分上浮；钢包下水口和浇注漏斗砖之间使用自燃式保护罩，利用其燃烧过程中消耗周围的氧气，来防止钢液的二次氧化。

轧制工艺

轧钢工艺路线采用：350 mm钢锭→修磨→控温加热→开坯→修磨→控温加热→三辊粗轧→连轧→收集。

轧制加热工艺控制采用弱还原性气氛，微正压控制，炉门微冒火。确保加热时间，将钢锭加热透，同时温度不能过高，严禁炉温超过1280 ℃，控制加热时间3.5 h以上。

轧制技术要求：由于该钢种宽展较304钢种小，接近316钢种，在轧制过程中，特别注意黑头情况，严禁钢坯头部淋水；放慢轧制节奏，严禁方坯在机前辊道降温；密切注意进中轧的温度不小于1080 ℃。

技术特点

化学成分的优化设计

904L是一种含C量很低的高合金化的超级奥氏体不锈钢，专为腐蚀条件苛刻的环境而设计。对于超低碳的904L不锈钢，C越低钢的耐腐蚀性越好。在国内外，对于C含量小于0.015%的不锈钢多数是用带有真空的VOD生产，用非真空的AOD冶炼超低碳不锈钢，在还原、出钢阶段极易出现回碳现象。传统的AOD单渣法精炼工艺一般只用三元渣系，不足之处在于脱S率不如四元渣系，或者用双渣法进行二次造渣脱S，但更易回碳。而对于904L钢，由于是高钼的不锈钢其热塑性较差，S含量越低越有利于提高热加工性能。为解决这一难题，我们采用了一种四元渣系(MgO-Al2O3-CaO-SiO2)的单渣法精炼工艺既防止回碳现象又能深脱S。脱C使用特级石灰、镁砂；预还原采用部分Al代替硅铁加强脱氧，而且Al可改变钢中存在的C类夹杂，充分发挥其复合脱氧的优势，形成大颗粒夹杂，利于上浮；因为加Al还原产生的高温，留适量纯Ni在预还原加入；流渣适量，可补少量石灰，加强脱S。

B在奥氏体不锈钢中是非常用元素，它在奥氏体不锈钢中的作用利大于弊，微量B加入可提高奥氏体不锈钢的热塑性，改善加工性，但B含量超过在奥氏体中的溶解度时，会形成低熔点硼化物共晶，从而显著降低钢的热加工性，且强度提高，塑性降低。针对B在奥氏体不锈钢的特性，为提高钢的热加工性，在冶炼时的出钢过程中加入少量的硼铁。

提高材料本身的热塑性——稀土等微合金化工艺

稀土原子在晶界上偏聚与其他元素交互作用，引起晶界的结构、化学成分和能量的变化，并影响其他元素的扩散和新相的成核与长大，最终导致钢组织与性能的变化。稀土在钢中有一定的固熔量，它在晶界的偏聚能仰制S、P及低熔点杂夹在晶界的偏析，并与这些夹杂形成高熔点的化合物，消除了低熔点夹杂的有害影响。稀土不仅净化了晶界，还强化了晶界，阻碍了晶间裂纹的形成和扩展，有利于钢材的高温塑性和耐腐蚀性。

检测数据

化学成分

表2904L不锈钢管坯的化学成分(质量分数) %

气体含量

来样经加工制成合格气体分析试样，用HORIBA氮氧联测分析仪测得气体含量。

表3904L不锈钢管坯的其他含量(质量分数) %

高倍组织性质

◆ 非金属夹杂物

片样取样：片样标记头、中、尾三片。

高倍试样取样：高倍试样在片样上的取样部位及编号如图1所示。

图1 高倍试样在片样上的取样部位及编号

根据GB/T 10561-2005非金属夹杂物评级标准得出检验结果如表4所示。

表4904L钢管坯的非金属夹杂物检测结果

◆ 晶粒度

来样根据标准GB/T 6394-2002要求对圆钢晶粒度评级：6.5级。

◆ 硬度

额外取圆钢一片进行硬度测试，测试数据见表5。

表5904L不锈钢管坯的硬度测试值

低倍组织性质

表6904L不锈钢管坯的低倍组织检测等级

结束语

本文通过对904L化学成分的合理优化设计，进一步提高了材料的抗点蚀性能和耐腐蚀性能，保证了热加工性能，能够满足其后期加工和使用的要求。用AOD冶炼超低碳不锈钢的精炼工艺，独特的AOD精炼四元渣系(MgO-Al2O3-CaO-SiO2)保证了钢水中C的控制，既防止回碳现象又能深脱S，同时能保证钢水有较高的纯净度。通过项目研究，得到了科学合理的稀土、B元素等微量元素的添加工艺，改善钢的加工性能，并开发出了适宜的热加工工艺技术。

致谢：本课题受浙江省重大科技专项( 编号：2010C01005) 资助。

[1] 李刚， 周文强. 0Cr13Ni5Mo＋Q345异种钢焊接工艺. 焊接技术，2003， 32(1)： 24

[2] Madhusudhan Reddy G， Mohandas T， Tagore G R N. Weldability studies of high -strength low-alloy steel using austenitic fillers. Journal of Materials Processing Technology， 1995， 49(1-2)： 213