第十章不锈钢.ppt

第八章 不锈钢 姜周华 2006年2月 主要内容 1.不锈钢的基本知识 2.国内外不锈钢生产与消费 3.节约资源型不锈钢品种的发展 4.不锈钢冶炼工艺流程的演变与发展趋势 5.AOD精炼技术的发展 6.AOD炉型的演变和其它转炉型精炼炉 7.不锈钢连铸新技术 1.1 定义 不锈钢是指在大气、水、酸、碱和盐等溶液，或其他腐蚀介质中具有化学稳定性的钢的总称。 1.2 历史的发现 一百年前（1904-1906）法国人吉耶（L.B.Guillet）首先对Fe-Cr-Ni合金的冶金和力学性能进行了开创性的基础研究； 1907-1911年，法国人波特万(A.M.Portevin)和英国人吉森(W.Giesen)分别发现了Fe-Cr和Fe-Cr-Ni合金的耐蚀性； 1908-1911年德国人蒙娜尔茨(P.Monnartz)揭示了钢的耐蚀性原理并提出了钝化的概念 。 1.3 历史的发明 1912—1913年，英国人布里尔利（H.Brearly）发明了含12-13%Cr的马氏体不锈钢并获得专利 1911--1914年，美国人Dantsizen发明了含14-16%Cr,0.07-0.15%C的铁素体不锈钢； 1912—1914年，德国人毛雷尔(E.Maurer)和施特劳斯(B.Strauss)发明了1.0%C,15-20%Cr,20%Ni的奥氏体不锈钢，并于1929年取得了低碳18-8(Cr—18%,Ni—8%)的专利权； 1931年，在法国的Uniex实验室发现了奥氏体不锈钢中含有铁素体时，钢的晶间腐蚀性能有明显改善，从而开发了双相不锈钢 不锈钢中合金元素作用 Cr:氧化性介质中，表面形成100?Cr2O3薄膜，＞12%以上膜抗氧化能力增强 Ni:扩大奥氏体，提高抗磨蚀性，高温韧性提高改善机械性能，可焊性 C：低好，否则碳化铬在晶界析出，抗腐蚀性下降 Ti：TiC消除奥氏体的晶间腐蚀 Nb：[Ti]=([C%]-0.02%)×5（Ti0.8%）0.02%---C在钢中的饱和溶解度 2.国内外不锈钢生产与消费 世界不锈钢年产量（/104t） 2004年世界和主要国家和地区不锈钢产量（万吨） 中国不锈钢生产与消费趋势 随着我国经济的快速发展，不锈钢消费增加迅猛。2003年消费量，超过美国和日本的总和，也超过了欧盟的总和。2004年为447万吨,目前年表观消费量已达500万吨。 在不锈钢消费的强劲刺激下，不锈钢的生产也迅速发展，2005年冶炼能力将达到482万吨,2007将到达854万吨;据保守估计，到2010年我国的不锈钢年产能将达到1000万吨以上。 到2010按人均消费4kg/年计算,消费量658.8万吨;按世界平均不锈钢比2.4%,消费量840万吨;按世界不锈钢消费增长速度6%消费量746万吨. 不锈钢消费的快速增加和镍的消耗 不锈钢粗钢产量与镍的需求 3.节约资源型不锈钢品种的发展 超纯铁素体不锈钢 高性能200系列奥氏体不锈钢 高氮不锈钢 3.1 铁素体不锈钢 铁素体不锈钢的生产和消费 2003年全球不锈钢粗钢产量2280万吨 400系列不锈钢占约21% 欧美日等国约为30% 中国2003年不锈钢产量约177.8万吨，铁素体约为10%, 2004年达18.5% 太钢2003年不锈钢产量66.37万吨，400系列约为8.7% 2003年全球不锈钢产量和品种 2003年铁素体不锈钢生产比例 欧美、日本和韩国等强化400系列不锈钢的开发与生产 德国蒂森克虏伯KTN不锈钢产量和品种 2003年日本不锈钢消费结构表 铁素体不锈钢生产增加的理由 原材料价格昂贵，镍价波动幅度大且频繁 镍资源短缺，尤其是中国 含镍不锈钢对人体危害 体素体不锈钢生产设备和技术进步，可以生产出性能优异的产品，替代了300系列的一些品种 铁素体不锈钢的特性以及用途 用于汽车排气系统的主要材料 铁素体不锈钢中各元素的作用 铁素体不锈钢中成分控制关键 根据耐蚀性和机械性能要求确定合理的Cr、Mo、Ni和Cu等元素含量 最大限度地降低C、N含量 根据C、N含量，确定适宜的Ti、Nb含量 去除P、S、O及其夹杂物，提高洁净度 3.2 200系列奥氏体不锈钢 200系列不锈钢产生与发展 以锰代镍或用锰节镍的200系列不锈钢，其研发始于二战时期，当时由于战争，镍作为战略物质被有关国家严格控制，镍的供应量严重不足。为此，美国、德国等便开始了以锰代镍的不锈钢研究。至20世纪40年代，经深入研究，美国，将锰-氮代镍钢定型，开发了高锰系列奥氏体不锈钢，即200系列不锈钢。二战结束后，美国镍的供应状况逐步改善，不锈钢生产不再受原料紧张的制约，因此200系列就没有进一步得到更大的发展。当时几位曾参与研发200系列不锈钢的印度人回到印度后