CN101338396A

CN101338396A - 一种用aod冶炼极低碳高硅不锈钢的方法

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Publication number: CN101338396A
Application number: CNA2008100610844A
Authority: CN
Inventors: 陈根保
Original assignee: YONGXING SPECIAL STAINLESS STEEL CO Ltd
Current assignee: Yongxing special material technology Co., Ltd
Priority date: 2008-04-29
Filing date: 2008-04-29
Publication date: 2009-01-07
Anticipated expiration: 2028-04-29
Also published as: CN101338396B

Abstract

本发明公开了一种用AOD冶炼极低碳高硅不锈钢的方法，包括如下工艺步骤：配料→电弧炉粗炼→兑钢→AOD精炼→吹氩→出钢，其中AOD精炼又包括如下步骤：去渣→脱碳→加渣料→加还原剂及辅助助剂→去部份渣→成份微调，其特征在于：a：所述脱碳工艺中氩氧气吹入分为初始脱碳期和二期脱碳期，初始脱碳期和二期脱碳期按不同的氩氧比吹入；b：所述加渣料工艺中采用的渣系为CaO、Al₂O₃、MgO、SiO₂渣系。本发明使钢液在电弧炉内完成粗炼后即可在无真空装备的AOD中稳定地生产出超超低碳(C≤0.015％)的不锈钢，节省还原剂用量，成本低廉，能进行工业性批量生产，也最大程度的利用现有冶炼设备，节省大量投资。

Description

一种用AOD冶炼极低碳高硅不锈钢的方法

技术领域

本发明涉及冶金工艺，具体涉及一种用AOD冶炼极低碳高硅不锈钢的方法。

背景技术

极低碳高硅不锈钢(00Cr14Ni14Si4)是用于耐浓硫酸腐蚀的新材料，其要求碳含量小于0.015％。在当前工业生产条件下，在VOD和真空感应炉上已经可以成功冶炼，其生产时最大的难点在于碳含量的控制，其必须是真空精炼，而目前国内生产不锈钢的以AOD精炼炉占主导地位，80％以上的不锈钢是由AOD生产，为此在工业批量生产上存在不足，而且用VOD和真空感应炉生产此类钢成本也较高，特别是真空感应炉不能吹氧脱碳，只能在高真空下进行微量脱碳，要求的原料非常昂贵(如金属硅、金属铬、金属锰等)生产成本高，产量少。而如果在非真空的AOD冶炼时，采用吹氧脱碳，当碳含量超低、脱碳效率超低，在还原时由于高硅的存在极易回碳，碳含量往往超过0.02％，不仅成功率低，而且浪费了大量人力和物力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种用AOD冶炼极低碳高硅不锈钢的方法，使钢液在电弧炉内完成粗炼后即可在无真空装备的AOD中稳定地生产出超超低碳(C≤0.015％)的不锈钢，节省还原剂用量，成本低廉，能进行工业性批量生产，也最大程度的利用现在冶炼设备，节省大量投资。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种用AOD冶炼极低碳高硅不锈钢的方法，包括如下工艺步骤：

配料→电弧炉粗炼→兑钢→AOD精炼→吹氩→出钢，其中AOD精炼又包括如下步骤：去渣→脱碳→加渣料→加还原剂及辅助助剂→去部份渣→成份微调，其特征在于：a：所述脱碳工艺中氩氧气吹入分为初始脱碳期和二期脱碳期，初始脱碳期和二期脱碳期按不同的氩氧比吹入；

b：所述加渣料工艺中采用的渣系为CaO、Al2O3、MgO、SiO2渣系。

优选的，所述CaO、Al2O3、MgO、SiO2渣系中各成分配比(质量百分比)如下：

CaO为45～60％，Al2O3为15～25％，MgO为5～7％，SiO2为10～15％。

优选的，所述氩氧比根据Simkovich修正式Log(([％Cr]×Pco)/[％C])＝-((13800/(T+4.21[％Ni])+8.76)计算，在初始脱碳时，按氧氩比为4∶1、总流量为1500NM3/H的条件进行脱碳；当碳小于0.20％时进入二期脱碳期，二期脱碳期按每阶段吹10个标准立方氧进行一次氩氧比例调整；流速范围设定氧氩总流量在1000～1300NM3/H，通过计算得到不同的氧氩比和相应的氧氩流量。上述修正式中：[％C]、[％Cr]、[％Ni]分别为钢中的碳、铬及镍的含量，Pco.为CO的分压力，T为钢水温度(K)。

优选的，所述辅助助剂为萤石，其质量配比优选为3～4％。

优选的，所述还原剂为铝和硅铬，硅铬固定为每炉1000Kg，铝的加入量通过吹入AOD的氧气总量(NM3)减钢水中去除的碳、硅所需的氧量(NM3)，再换算成氧气重量(Kg)进行计算所需的还原铝的重量(Kg)。其中增加了铝，可使渣料中的SiO2尽可能低，并结合萤石辅助助剂形成脱氧、脱硫能力高的CaO-CaF2-Al2O3-MgO高碱度渣系。此工艺中采用以铝为主还原剂的单渣法工艺，可以避免用双渣法易产生的回碳问题。

本发明由于采用上述技术方案，利用合理的的氩氧比提高脱碳效率，减少还原剂的消耗，为造高碱度的还原渣提供条件。而造高碱性还原渣，采用单渣法，可避免传统的双渣法的后期造渣的增碳。使用本发明的的冶炼方法可使钢液在电弧炉内完成粗炼后即可在无真空装备的AOD中稳定地生产出超超低碳(C≤0.015％)的不锈钢，节省还原剂用量，成本低廉，能进行工业性批量生产，也最大程度的利用现在冶炼设备，节省大量投资。

附图说明

下面结合附图对本发明进行进一步的说明：

图1为本发明的工艺流程图；

图2为图1中的AOD精炼工艺流程。

具体实施方式

如图1和图2，为本发明的工艺流程图，该用AOD冶炼极低碳高硅不锈钢的方法，包括如下工艺步骤：

配料→电弧炉粗炼→兑钢→AOD精炼→吹氩→出钢，其中AOD精炼又包括如下步骤：去渣→脱碳→加渣料→加还原剂及辅助助剂→去部份渣→成份微调，其中：

一、所述脱碳工艺中氩氧气吹入时分多期不同的氩氧比吹入；氩氧比配气的计算根据Hilty和Simkovich的平衡方程(1)和(2)进行计算合理的分压Pco，再根据分压计算氩氧比。

Log(([％Cr]×Pco)/[％C])＝-(13800/T+8.76) (1)

Log(([％Cr]×Pco)/[％C])＝-((13800/(T+4.21[％Ni])+8.76)(2)

式中：[％C]、[％Cr]、[％Ni]分别为钢中的碳和铬及镍的含量

Pco＝CO的分压力

T＝钢水温度(K)

(1)中没有考虑Ni对脱碳的影响，Ni在高硅低碳不锈钢中有14％，且能提高碳的活度，对脱碳保铬有利，故在此工艺中采用Simkovich的修正式(2)

对于分压计算氩氧流量比，是利用混合气体中的气体摩尔比等于气体分压比的原理，在设定氧氩总流量在1300Nm3/h时，可由计算出的CO分压计算出氧氩流量比，在实际生产中，考虑动力学的复杂性，为便于实际生产控制，按每阶段吹10NM3氧进行一次氩氧比例调整。氩氧总流量在1000～1300NM3/H。

所述加渣料工艺中采用的渣系为CaO、Al2O3、MgO、SiO2渣系。以前用的渣系为CaO-SiO2-Al2O3渣系，工艺不同之处在于加了MgO，此渣系为CaO-SiO2-Al2O3-MgO系处理，虽然许多时候仍将MgO并入比CaO组分内看待，但MgO对熔渣的性质显示出有一定影响。在酸性渣内(碱度约0.7)，MgO能使熔渣的熔点及黏度显著降低，因为它能使硅氧络离子解体，并能与SiO2，Al2O3形成一系列低熔点的复合化合物。这些物质的熔点都在1400℃以下，所以随着碱度不断地提高，MgO的存在能使黏度不会升高很快。但渣中w(MgO)不能太高，一般为6％～10％，否则由[w(CaO)+w(MgO)]/w(SiO2)公式计算的碱度过高，形成了高熔点的方镁石，在熔渣中就难于溶解。

在脱碳结束后添加还原剂，所述还原剂为铝和硅铬，硅铬固定为每炉1000Kg，铝的加入量通过吹入AOD的氧气总量(NM3)减钢水中去除的碳、硅所需的氧量(NM3)，再换算成氧气重量(Kg)进行还原计算所需的还原铝的重量(Kg)。其中增加了铝，可使渣料中的SiO2尽可能低，并结合萤石辅助助剂形成脱氧、脱硫能力高的CaO-CaF2-Al2O3-MgO高碱度渣系。此工艺中采用以铝为主还原剂的单渣法工艺，可以避免用双渣法易产生的回碳问题。炉渣的精炼能力决定于炉渣的化学性能和物理性能。为确保熔渣具有较好的流动性、脱硫及吸收夹杂物的能力，根据炉渣的氧势对脱氧过程影响的关系，当炉渣的氧势越低，及较好的流动性，加上AOD有利的钢渣充分搅拌的动力学条件，钢水的脱氧非常有利，本发明在降低还原炉渣的氧势方法采取措施达到降低钢中氧含量的目的。生产实践中，我们选择表1所示渣系为AOD精炼的优选目标渣系。

表1AOD精炼目标渣系(％)

CaO	SiO2	Al2O3	MgO	CaF2	R
CaO	SiO2	Al2O3	MgO	CaF2	R	45～60	10～15	15～25	5～7％	3～10	3.0～5.0

实施例：

在20TAOD上冶炼的一炉00Cr14NI14Si4钢的情况如下：

标准要求的化学成(份质量百分比)

C	Si	Mn	P	S	Cr	Ni	N
C	Si	Mn	P	S	Cr	Ni	N	≤0.015	3.5～5.0	≤1.0	≤0.03	≤0.03	14.0～16.0	14.0～16.0	≤0.04

电炉转移钢水化学成份(份质量百分比)

C	Si	Mn	P	S	Cr	Ni	N
C	Si	Mn	P	S	Cr	Ni	N	0.7	0.35	0.30	0.021	0.028	13.23	14.20	-

AOD冶炼工艺

电炉兑钢到AOD后温度为：1580℃，钢水量为19200Kg，化学成份为上表；

脱碳一期(碳大于0.20％时的脱碳期)氧氩比为4∶1，其流量为：O：1200NM3/h，Ar：300NM3/h(其中主管氩流量：100NM3/h；副管氩流量：200NM3/h)期间加入冶金石灰、合金高碳铬铁、纯镍块、镁砂。

当AOD钢水温度达到近1700℃时，测温度取样，(T＝1680℃，C＝0.17％)

根据温度、碳含量，计算氩氧比转入脱碳二期(当碳小于0.20％时的脱碳期)，二期分7阶段，各个段有不同的氧氩比，每阶段吹氧10Nm3，氧氩流量如下表：

终了测温度，取样，C＝0.005％，T＝1650℃。

还原剂：400Kg铝、硅铬1000Kg，莹石150Kg。

精炼：吹氩搅拌8分钟。

测温、取样，去除部份渣并调整化学成份，

吹氩2分钟后出钢。

成品钢成份(份质量百分比)

C	Si	Mn	P	S	Cr	Ni	N
C	Si	Mn	P	S	Cr	Ni	N	0.009	3.92	0.74	0.022	0.001	15.3	14.22	0.018

。

Claims

1、一种用AOD冶炼极低碳高硅不锈钢的方法，包括如下工艺步骤：配料→电弧炉粗炼→兑钢→AOD精炼→吹氩→出钢，其中AOD精炼又包括如下步骤：去渣→脱碳→加渣料→加还原剂及辅助助剂→去部份渣→成份微调，其特征在于：a：所述脱碳工艺中氩氧气吹入分为初始脱碳期和二期脱碳期，初始脱碳期和二期脱碳期按不同的氩氧比吹入；

b：所述加渣料工艺中采用的渣系为CaO、Al2O3、MgO、SiO2渣系。

2、根据权利要求1所述一种用AOD冶炼极低碳高硅不锈钢的方法，其特征在于：所述CaO、Al2O3、MgO、SiO2渣系中各成分配比如下：

CaO为45～60％，Al2O3为15～25％，MgO为5～7％，SiO2为10～15％。

3、根据权利要求1所述一种用AOD冶炼极低碳高硅不锈钢的方法，其特征在于：所述氩氧比根据Simkovich的修正式Log(([％Cr]×Pco)/[％C])＝-((13800/(T+4.21[％Ni])+8.76)计算，在初始脱碳时，按氧氩比为4∶1、总流量为1500NM3/H的条件进行脱碳；当碳小于0.20％时进入二期脱碳期，二期脱碳期按每阶段吹10个标准立方氧进行一次氩氧比例调整，流速范围设定氧氩总流量在1000～1300NM3/H，通过计算得到不同的氧氩比和相应的氧氩流量，上述修正式中：[％C]、[％Cr]、[％Ni]分别为钢中的碳、铬及镍的含量，Pco为CO的分压力，T为钢水温度(K)。

4、根据权利要求1或2所述一种用AOD冶炼极低碳高硅不锈钢的方法，其特征在于：所述辅助助剂为萤石，萤石的质量百分比为3～4％。

5、根据权利要求1或2所述一种用AOD冶炼极低碳高硅不锈钢的方法，其特征在于：所述还原剂为铝和硅铬。

6、根据权利要求5所述一种用AOD冶炼极低碳高硅不锈钢的方法，其特征在于：精炼炉为20TAOD，硅铬固定为每炉1000Kg，铝的加入量通过吹入AOD的氧气总量(NM3)减钢水中去除的碳、硅所需的氧量(NM3)，再换算成氧气重量(Kg)进行计算所需的还原铝的重量(Kg)。

7、根据权利要求3所述一种用AOD冶炼极低碳高硅不锈钢的方法，其特征在于：所述二期脱碳期分为7个阶段，各个段有不同的氧氩比，每阶段吹氧10Nm3，氧氩流量如下表：