CN100519806C - 高锰低碳钢的生产方法和熔炼设备 - Google Patents
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Abstract
用于生产具有高锰含量和低碳含量的钢(1)的一种方法和一种熔炼设备，是在液态生铁(2)或液态碳钢(3a)和造渣剂(4)的基础上工作的，还有一个目的就是避免迄今在不同熔炉例如电弧炉(18)中的工艺方法上的缺点。生产高锰低碳钢的工艺过程是：将液态铁锰炉料(5)和液态钢(3a)投入到一座FeMn-精炼转炉(6a)中，然后利用炉顶喷管(8)和熔液面下的喷嘴(9)联合吹入氧(7)，将碳含量降低到大约0.7%～0.8%，其中，将由粗熔体形成的冷的成品部分作为致冷剂(10)加入，并利用熔液面下的喷嘴(9)继续吹入氧(7)将碳含量降低到大约0.05～0.1%C。
Description
技术领域
本发明涉及在液态生铁或液态钢和造渣剂的基础上生产高锰低碳钢所用的一种方法和一种熔炼设备。
背景技术
在冶金厂，高锰钢的生产主要都是在废铁基础上在电弧炉中进行的(在“冶金学论坛”的报告，Leoben，2003，作者：Gigacher，Doppler，Bernard Krieger，公开于BHM，第148卷，2003年11期，第460-465页，XP009063529)。在生产过程中，锰的母体是作为铁合金加入到熔液中的。由此产生的问题是：具有低碳含量的铁锰钢(FeMn)比起具有高碳含量的同一产物，大约贵300倍。当然，具有低碳含量的FeMn对生产而言是最合适的。
在有别于电弧炉的另一种熔炉中，生产高锰钢，其失败之处在于：因吹氧之故，有大量的锰渣化，这是因为在钢的脱碳过程中，氧对锰会产生较高的亲合力。迄今在选择转炉生产方法时出现的缺点在于：一是锰的渣化高，二是钢中的锰含量较低，约为16～17％。
在电弧炉中生产高锰低碳的钢，有多个缺点：在电弧炉中，在温度达到3000℃时，便会使锰开始高度汽化。还需要高价的即贵的废铁，以确保低的伴生元素含量。此外，还需要投入低碳含量的昂贵的铁合金。
发明内容
本发明的任务是：采用不同于电弧炉的其它熔炉以避免以往的熔炼工艺上的缺点，其中，在使用生铁和液态FeMn-炉料条件下，便能炼出其碳含量最低的高锰含量的钢。
依本发明，所提出的任务是通过下述措施加以解决的：熔炼过程是将含有大约6％C的液态铁锰炉料和含有大约0.1％C的液态碳钢投入到一座FeMn-精炼转炉中，并加入必需量的造渣剂；经过炉顶喷管和熔液面下的喷嘴的联合吹氧，将碳含量降低到大约0.7～0.8％，然后将粗熔体形成的冷的成品部分作为致冷剂添加进去；此后由熔液面下的喷嘴继续吹入氧气，将碳含量降低到大约0.05～0.1％C。致冷剂的作用和在相对低温下在熔炉钢液面下方碳的燃烧过程可阻止锰的汽化。使用FeMn-碳钢作为锰母体可以保证高锰钢生产的一种合算的途径。锰含量可提高到大约25～30％。生铁的使用使对铜和其它伴生元素的成分的严格要求更容易遵守。利用添加物生产高锰钢的方法也可以在联合性钢厂实施。不需要添加含有例如铜、锌、锡、钼、钨等的废铁中的廉价元素。
此外，还具有下述优点：通过炉顶喷管或经过钢液浴面下的喷嘴进行联合吹入氧和氧-惰性气体混合物，便可降低分压力。
为了保持有利的低温，兹做出如下规定：熔炼过程的所有步骤都在1630～1650℃的温度范围内执行。
本方法的另一项改进是：为了保持坩埚炉中的分析成分，向熔液中加入SiMn和/或FeAl。
这样便可生产出例如TWIP-(双晶高延性)钢和/或TRIP-(高强度及高延性)钢。
一个具体可行的实施例是，在一座FeMn-精炼转炉中投入：液态FeMn75碳钢，其量约380公斤，含6％C(每吨钢)；530公斤液态钢，含0.1％C；及必需量的造渣剂，这样，熔液获得23.3公斤碳，相当于碳含量为C＝2.6％C；经过至少一个炉顶喷管和多个熔液面下的喷嘴的联合吹氧，可将碳含量降低到大约0.9％C；随后将大约150公斤从一种粗熔体获得的冷的成品连续地作为制冷剂添加进去，并经过熔液面下的喷嘴吹入一种氧-惰性气体混合物可将碳含量降低到约0.05—0.1％C。
生产高锰低碳钢用的熔炼设备，配有生铁或碳钢供给系统，还配有造渣剂和伴生元素添加装置，其设计如下：按物流方向，在一座FeMn-精炼转炉之前，一方面设置一个SAF(还原炉)-熔炉或高炉，另一方面设置一座用于碳钢的钢厂转炉或一座电弧炉，在熔炼过程中与该精炼转炉相连的是一座坩埚炉。
附图说明
附图中示出本发明的一些实施例，下面将做详细说明。
图1装料过程(上部)和脱碳处理过程与时间(下部)的关系曲线图。
图2在熔炼设备中供给原料的路线框图。
具体实施方式
如图1所示，用于生产高锰低碳钢1的方法，是在液态生铁2或液态钢3和造渣剂4(参看图2中所示的渣层)的基础上进行工作的。其生产过程是：将含有约6％C的液态铁锰炉料5和含有约0.1％C的液态钢或碳钢3a引入到一座有必需量的造渣剂4的FeMn-精炼转炉6a中。然后，经过至少一个炉顶喷管8和多个溶液面下的喷嘴9联合吹入氧7，将碳含量降低到约0.7～0.8％C。与此同时，将从粗熔体形成的一定量的冷的成品作为制冷剂10加入。在这一阶段中，由熔液面下的喷嘴9继续吹入氧7，进一步将碳含量降低到大约0.05～0.1％C。
利用溶液面下的喷嘴9和炉顶喷管8连续吹入氧7和氧-惰性气体混合物11，可降低溶液中的氧的分压力。熔炼过程的所有步骤都是在1630℃和1650℃之间的一个(低的)温度范围内执行的。
为了调定一座坩埚炉12中的分析成分，向溶液13中加入SiMn和/或FeAl。
用于生产高锰低碳钢1的熔炼设备，如图2所示地工作，配有生铁或碳钢供给系统14及用于造渣剂4和钢的伴生元素15的添加装置。为此还采用还原炉16(配有浸入式电极)或高炉17以用于生铁2或者钢厂转炉6以用于碳钢3a，或者电弧炉18，这些熔炉依物料流方向都安置在FeMn-精炼转炉6a之前。与FeMn-精炼转炉6a相连的是坩埚炉12。
本发明提出的方法的一个具体可行的实施例是如此设定的：第一个步骤是，在FeMn-精炼转炉6a中加入液态FeMn75碳钢，其投入量约为380公斤，含6％C(每吨钢)，和530公斤液态钢，含0.1％C，及必需量的造渣剂4，这样，溶液13便含有23.3公斤的碳，这里的碳相当于碳含量C＝2.6％。第二个步骤是，由至少一个炉顶喷管8和多个熔液面下的喷嘴9进行联合吹氧，将碳含量降低到大约0.7％。第三个步骤是，将大约150公斤(按一吨钢针)的粗熔体的冷的成品连续地作为致冷剂10添加进去。第四个步骤是，由熔液面下喷嘴9吹入一种氧-惰性气体混合物11(惰性气体用于保护喷嘴，同时起搅拌作用)，将碳含量降低到大约0.1％C。
为了调定分析成分(TWIP-钢或者TRIP-钢)，通过添加轻金属(Si，Al等)予以实现，从而在一联合钢厂中也可生产出含有添加成分Al和Si的符合要求的高锰低碳钢1。
图中标记参考代号一览表
1 具有高锰含量和低碳含量的钢
2 液态生铁
3 液态钢
3a 液态碳钢
4 造渣剂
5 液态铁锰钢
6 钢厂转炉
6a FeMn-精炼转炉
7 氧
8 炉顶喷管
9 熔液面下的喷嘴
10 致冷剂
11 氧-惰性气体混合物
12 坩埚炉
13 熔液
14 生铁或碳钢供给系统
15 伴生元素
16 还原炉(SAF)
17 高炉
18 电弧炉
Claims (4)
1、在液态生铁(2)或液态钢(3)和造渣剂(4)的基础上生产具有高锰含量和低碳含量的钢(1)的方法，
其特征在于：
生产过程是，将含有6％C的液态铁锰炉料(5)和含有0.1％C的液态碳钢(3a)一起投入到一座FeMn-精炼转炉(6a)中，并加入必需量的造渣剂(4)；利用炉顶喷管(8)和熔液面下的喷嘴(9)联合吹入氧(7)，将碳含量降低到0.7～0.8％，然后将由粗熔体形成的冷的成品部分作为致冷剂(10)投入，再利用熔液面下的喷嘴(9)继续吹入氧(7)，将碳含量降低到0.05～0.1％C。
2、按权利要求1所述的方法，
其特征在于：
利用炉顶喷管(8)或经过熔液面下的喷嘴(9)联合吹入氧(7)和氧-惰性气体混合物(11)，将分压力降低。
3、按权利要求1或2所述的方法，
其特征在于：
生产过程的所有步骤都是在1630～1650℃的温度范围内执行的。
4、按权利要求1或2所述的方法，
其特征在于：
为了调定坩埚炉(12)中的分析成分，向熔液(13)加入SiMn和/或FeAl。
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