一种用于直穿管的904L超级奥氏体不锈钢连铸圆管坯生产工艺的制作方法

本发明涉及生产工艺，具体为一种用于直穿管的904l超级奥氏体不锈钢连铸圆管坯生产工艺。

背景技术：

1、随着化工、核电、海洋工程等领域的产业升级，高端耐腐蚀不锈钢管材的市场需求持续增长，904l超级奥氏体不锈钢凭借优异的耐点蚀、耐应力腐蚀性能，成为高端无缝管的核心用材之一。

2、目前904l无缝钢管坯的主流生产工艺路线为：模铸或普通连铸制坯后，经初轧开坯、轧制成圆棒状管坯，再加热进行穿孔加工。该工艺路线流程冗长，需配套完整的轧制产线，设备投入、能源消耗与人工成本均较高；且轧制过程存在切头切尾、表面氧化烧损等金属损耗，材料整体收得率偏低。

3、同时，904l钢种合金元素含量高，凝固过程中脆性温度区间更宽，常规连铸生产的铸坯易出现表面裂纹、中心疏松、成分偏析等内部及表面缺陷，质量无法满足直接穿孔的加工要求，因此行业普遍需通过轧制工序压实内部缺陷、改善组织状态，难以省去中间轧制环节实现连铸坯直接穿管。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了提供一种用于直穿管的904l超级奥氏体不锈钢连铸圆管坯生产工艺，通过成分、精炼、连铸全流程精细化管控，可直接产出满足穿孔要求的904l连铸圆管坯，省去中间轧制工序，降低生产成本与能耗，提升材料收得率与生产效率，保障穿管成品率，适配规模化工业生产。

2、为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

3、一种用于直穿管的904l超级奥氏体不锈钢连铸圆管坯生产工艺，所述工艺基于904l不锈钢冶炼连铸生产相关设备，所述设备包括电炉、aod精炼炉、lf精炼炉、连铸机及穿孔设备，各设备按生产流程协同配合使用；所述电炉用于初炼钢水，所述aod精炼炉用于双渣法精炼脱硫脱氧，所述lf精炼炉用于底吹氩净化钢液与精准控温，所述连铸机配备电磁搅拌装置与专用保护渣系统用于浇铸圆管坯，所述穿孔设备用于连铸坯直接穿管；所述工艺包括成分精准设计、双渣精炼、氩气净化、控温连铸、直接穿孔的连续生产流程，具体包括以下步骤：

4、s1：成分设计，采用904l超级奥氏体不锈钢成分体系，添加硼微量元素；

5、s2：电炉初炼后送入aod精炼炉，采用双渣法进行脱硫与复合脱氧处理；

6、s3：钢水转入lf精炼炉，采用钢包底吹氩工艺处理并调控钢水温度；

7、s4：将合格钢水送入连铸机，采用专用保护渣、低过热度浇铸，配合首端与末端双电磁搅拌，经动态二冷配水浇铸得到连铸圆管坯；

8、s5：将连铸圆管坯直接加热后进行穿孔处理，制成荒管。

9、与现有技术相比，采用了上述技术方案的用于直穿管的904l超级奥氏体不锈钢连铸圆管坯生产工艺，具有如下有益效果：

10、采用本发明的用于直穿管的904l超级奥氏体不锈钢连铸圆管坯生产工艺，通过配套电炉、aod精炼炉、lf精炼炉、连铸机及穿孔设备协同作业，采用成分设计-双渣精炼-氩气净化-控温连铸-直接穿孔的全流程连续工艺，可省去中间轧制工序，直接产出适配直穿管要求的连铸圆管坯，缩短整体生产流程，适配工业化批量生产需求。

11、优选的，所述s1的成分体系中，按重量百分比计，各元素含量为：c≤0.02%，si≤1.00%，mn≤2.00%，p≤0.040%，s≤0.030%，cr19.00-23.00%，ni23.00-28.00%，mo4.00-5.00%，cu1.00-2.00%，n≤0.10%，b0.0005-0.001%。限定904l标准成分体系与微量硼元素的添加范围，可在保证材料原有耐蚀性能的基础上，调控铸坯高温热塑性，适配直接穿孔的加工要求，同时避免硼元素过量在晶界生成低熔点相。

12、优选的，所述s2的双渣法精炼中，经两次造渣扒渣处理，控制出钢时钢水中硫含量＜0.001%；采用硅铝复合脱氧剂进行沉淀脱氧，控制钢水中氧含量＜0.0020%。采用双渣法两次造渣扒渣配合硅铝复合脱氧工艺，可深度脱除钢水中的硫、氧杂质，减少晶界脆性硫化物与氧化物夹杂，提升钢液洁净度，改善铸坯热加工性能，降低穿孔过程的开裂风险。

13、优选的，所述s3的lf精炼中，钢包底吹氩软吹时间为15-20min，钢液镇静时间为10-15min。限定lf精炼阶段的底吹氩软吹时长与钢液镇静时长范围，可促进钢液中微细夹杂物充分上浮进入渣层，进一步净化钢水，同时稳定钢水温度，为后续连铸工序提供优质、温度均匀的钢液条件。

14、优选的，所述s4的专用保护渣为适配904l高合金成分的连铸保护渣，保护渣厚度为2-4cm，液渣层厚度为6-8mm。采用适配904l高合金体系的专用连铸保护渣，并限定保护渣总厚度与液渣层厚度范围，可改善高合金钢的化渣效果与坯壳润滑效果，减少铸坯表面裂纹、夹渣缺陷，提升铸坯表面质量。

15、优选的，所述s4的连铸过程中，钢水过热度控制为20-35℃，连铸拉速为0.8-1.0m/min，二冷比水量为0.20-0.30l/kg。限定连铸过程的钢水过热度、拉速与二冷比水量范围，可细化铸态组织，减轻中心成分偏析，精准控制铸坯冷却速率，避开材料脆性温度区间，减少矫直裂纹与中心裂纹的产生。

16、优选的，所述s4的双电磁搅拌包括结晶器首端电磁搅拌m-ems与二冷区末端电磁搅拌f-ems；所述m-ems的工作电流为400-460a，频率为2-4hz；所述f-ems的工作电流为480-560a，频率为5-7hz。在连铸工艺参数的基础上，配置结晶器首端与二冷区末端双电磁搅拌并限定工作参数，可分别优化表层初始凝固组织、改善中心疏松与缩孔，均化中心成分，全面提升大规格铸坯的内部质量。

17、优选的，所述s5的穿孔前加热采用分段升温工艺：预热段温度不超过850℃，保温1.5-2h；加热一段温度为950-1050℃，保温1-1.5h；加热二段温度为1180-1230℃，保温0.8-1.2h；均热段温度为1170-1200℃，保温时间≥40min。穿孔前采用四段式分段升温工艺，可逐步均衡坯料内外温度，避免快速升温引发的热应力裂纹，保障坯料整体烧透均匀，为后续穿孔工序提供稳定均匀的温度条件。

18、优选的，所述s5的穿孔温度为1060-1100℃，穿孔前检查并打磨或更换轧辊与导板，穿孔过程保持稳定的穿孔速度。在分段加热工艺的基础上，限定穿孔温度范围与穿孔前设备检查要求，可充分利用材料热塑性区间，保障穿孔变形均匀，提升穿管表面质量与成品率，稳定生产节奏。

19、优选的，所述s4的二冷区末端电磁搅拌f-ems为可移动式。采用可移动式末端电磁搅拌，可根据浇铸断面尺寸与拉速动态调整搅拌器位置，适配不同规格铸坯的凝固特性，更精准地消除中心缺陷、均化成分，提升不同规格铸坯的质量适配性。

1.一种用于直穿管的904l超级奥氏体不锈钢连铸圆管坯生产工艺，其特征在于：所述工艺基于904l不锈钢冶炼连铸生产相关设备，所述设备包括电炉、aod精炼炉、lf精炼炉、连铸机及穿孔设备，各设备按生产流程协同配合使用；所述电炉用于初炼钢水，所述aod精炼炉用于双渣法精炼脱硫脱氧，所述lf精炼炉用于底吹氩净化钢液与精准控温，所述连铸机配备电磁搅拌装置与专用保护渣系统用于浇铸圆管坯，所述穿孔设备用于连铸坯直接穿管；所述工艺包括成分精准设计、双渣精炼、氩气净化、控温连铸、直接穿孔的连续生产流程，具体包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的用于直穿管的904l超级奥氏体不锈钢连铸圆管坯生产工艺，其特征在于：所述s1的成分体系中，按重量百分比计，各元素含量为：c≤0.02%，si≤1.00%，mn≤2.00%，p≤0.040%，s≤0.030%，cr19.00-23.00%，ni23.00-28.00%，mo4.00-5.00%，cu1.00-2.00%，n≤0.10%，b0.0005-0.001%。

3.根据权利要求1所述的用于直穿管的904l超级奥氏体不锈钢连铸圆管坯生产工艺，其特征在于：所述s2的双渣法精炼中，经两次造渣扒渣处理，控制出钢时钢水中硫含量＜0.001%；采用硅铝复合脱氧剂进行沉淀脱氧，控制钢水中氧含量＜0.0020%。

4.根据权利要求1所述的用于直穿管的904l超级奥氏体不锈钢连铸圆管坯生产工艺，其特征在于：所述s3的lf精炼中，钢包底吹氩软吹时间为15-20min，钢液镇静时间为10-15min。

5.根据权利要求1所述的用于直穿管的904l超级奥氏体不锈钢连铸圆管坯生产工艺，其特征在于：所述s4的专用保护渣为适配904l高合金成分的连铸保护渣，保护渣厚度为2-4cm，液渣层厚度为6-8mm。

6.根据权利要求1所述的用于直穿管的904l超级奥氏体不锈钢连铸圆管坯生产工艺，其特征在于：所述s4的连铸过程中，钢水过热度控制为20-35℃，连铸拉速为0.8-1.0m/min，二冷比水量为0.20-0.30l/kg。

7.根据权利要求6所述的用于直穿管的904l超级奥氏体不锈钢连铸圆管坯生产工艺，其特征在于：所述s4的双电磁搅拌包括结晶器首端电磁搅拌m-ems与二冷区末端电磁搅拌f-ems；所述m-ems的工作电流为400-460a，频率为2-4hz；所述f-ems的工作电流为480-560a，频率为5-7hz。

8.根据权利要求1所述的用于直穿管的904l超级奥氏体不锈钢连铸圆管坯生产工艺，其特征在于：所述s5的穿孔前加热采用分段升温工艺：预热段温度不超过850℃，保温1.5-2h；加热一段温度为950-1050℃，保温1-1.5h；加热二段温度为1180-1230℃，保温0.8-1.2h；均热段温度为1170-1200℃，保温时间≥40min。

9.根据权利要求8所述的用于直穿管的904l超级奥氏体不锈钢连铸圆管坯生产工艺，其特征在于：所述s5的穿孔温度为1060-1100℃，穿孔前检查并打磨或更换轧辊与导板，穿孔过程保持稳定的穿孔速度。

10.根据权利要求7所述的用于直穿管的904l超级奥氏体不锈钢连铸圆管坯生产工艺，其特征在于：所述s4的二冷区末端电磁搅拌f-ems为可移动式。