CN101457278A

CN101457278A - 用于减少碳的精炼高铬铁素体不锈钢的方法

Info

Publication number: CN101457278A
Application number: CNA2008101855548A
Authority: CN
Inventors: 李相范; 石珉旿; 李喜镐
Original assignee: Posco Co Ltd
Current assignee: Posco Holdings Inc
Priority date: 2007-12-12
Filing date: 2008-12-12
Publication date: 2009-06-17
Also published as: JP2009144244A; KR20090062187A

Abstract

本发明涉及一种用于减少碳(C)的精炼高Cr铁素体不锈钢的方法。所述铁素体不锈钢通过电炉(EAF)、精炼炉(AOD)、二次精炼(VOD)、组分调节(LT)、中间罐和连铸的工艺来制造，并包含15％－30％的Cr、0.1％或更少的Ti和0.02％或更少的C，所述方法包括以下步骤：在二次精炼中将振动传感器附于VOD设备中的VOD罐的外壁；测量从所述振动传感器输出的频率中的特定频率；在二次精炼(VOD)过程中调节吹氧脱碳设备和真空脱碳设备的底部搅拌强度。

Description

用于减少碳的精炼高铬铁素体不锈钢的方法

本申请要求于2007年12月12日在韩国知识产权局提交的第10-2007-0129302号韩国专利申请的优先权，通过引用将该申请的全部内容包含于此。

技术领域

本发明涉及一种用于减少碳(C)的精炼高铬(Cr)铁素体不锈钢的方法，具体地讲，本发明涉及一种精炼高Cr铁素体不锈钢的方法，所述方法通过在VOD工艺过程中调节钢包底部风口的搅拌强度使钢水中的C减到最少。

背景技术

通常，铁素体不锈钢是通过以下步骤制造的，即，通过氩-氧脱碳(AOD)方法精炼在电炉中熔化的原料，然后通过真空-氧脱碳(VOD)方法进行二次精炼。然后，在位于VOD罐内的钢包中调节精炼原料的组分和温度之后，通过中间罐对精炼过的原料进行连铸。在这些工艺中，特别是在VOD工艺中，当操作吹氧脱碳设备和真空脱碳设备时，通过向钢包的底部(称之为钢包底部风口)注入诸如氩(Ar)的惰性气体来搅拌钢水。本发明涉及通过调节钢包底部风口的搅拌强度而使钢水中的C减到最少的精炼方法，旨在提高高Cr铁素体不锈钢产品的延伸率，并改善晶间耐蚀性。与奥氏体不锈钢相比，典型的铁素体不锈钢具有更低的延伸率和更低的耐蚀性，因此，铁素体不锈钢的应用受到限制。然而，因为铁素体不锈钢的镍含量非常低，所以与奥氏体不锈钢相比价格便宜。因此，需要提高铁素体不锈钢的延伸率并改善铁素体不锈钢的晶间耐蚀性，从而用铁素体不锈钢替代奥氏体不锈钢。

同时，已知的是，随着钢水中的C组分减少，延伸率提高，且晶间耐蚀性改善。在通过VOD工艺制造的高Cr铁素体不锈钢的情况下，首先通过氩(Ar)-氧脱碳(AOD)方法执行脱碳。然后，当通过真空-氧脱碳(AOD)方法执行二次精炼时，在向钢水中注入氧气的同时，向多孔塞(porous plug)中注入氩(Ar)气，从而通过反应式(1)去除碳。

[C]+1/2{O}＝{CO}---(1)

此时，在去除C的同时，形成Cr氧化物。此外，当碳浓度达到氧气能够去除碳的限度时，真空度降低至5毫巴(mbar)或更低，通过向下部的多孔塞注入Ar气并使用注入的Ar气来强烈地搅拌钢水。在上述的搅拌工艺中，钢水中的C和Cr氧化物相互反应，从而去除C，这是通过以下反应式(2)来实现的。

3[C]+(Cr₂O₃)＝2[Cr]+3{CO}---(2)

用式(1)表示的吹氧脱碳设备和用式(2)表示的真空脱碳设备中的底部风口使用在钢包底板处设置的多孔塞。此时，因为所使用的多孔塞由耐火材料形成，所以当多次使用多孔塞时，由于钢水而导致多孔塞发生腐蚀和磨损。因此，供给的惰性气体的注入量没有都用来搅拌钢水，而是一部分惰性气体通过多孔塞的腐蚀部分排放到外部。因此，供给到实际钢水中的底部风口的量与用流量计表示的气体量不同。

搅拌强度的差异导致操作方法的变化，因此带来钢水中的碳浓度的变化。通常，如图1所示，在执行真空脱碳中的脱碳速度与底部风口搅拌流量成比例，当多孔塞正常时，底部风口搅拌流量与搅拌强度成比例。

另一方面，当搅拌强度太高时，钢水溢出，使得钢水附着到VOD罐的上盖板，从而形成炉渣。当在脱碳操作过程中形成的炉渣的量增多时，炉渣难以承受它自身的重量，从而离开上盖板而混入到钢水中，从而再次增多钢水中的C。

因此，为了尽可能地去除钢水中的C，底部风口的搅拌强度应当保持在适当的水平。为此，需要准确地测量注入到多孔塞中的流量。已经提出了用于准确地测量注入到多孔塞中的流量的各种方法。

具体而言，第2002-0032710号韩国专利公开和美国专利6,264,716公开了一种振动传感器，该振动传感器附于钢包的外表面或附于装载钢包的钢包车的侧面，并利用从传感器输出的振动指数来测量钢包内的振动强度。然而，上述技术还未应用于不锈钢的生产。具体地说，没有通过将振动传感器附于精炼容器(例如VOD罐)的外壁来测量振动指数的实际示例。这是因为，与振动传感器附于钢包或钢包车时相比，当振动传感器附于VOD罐的外壁时，振动强度较弱，因此，需要更准确地选择附着位置。此外，没有将如上所述测得的振动强度应用于脱碳工艺的实际示例。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种在精炼高Cr铁素体不锈钢的方法中能够降低不锈钢的碳浓度的技术，所述技术在VOD的脱碳工艺中，通过在从电炉出钢的AOD脱碳并通过多孔塞的底部风口搅拌控制来降低不锈钢的碳浓度，所述多孔塞位于吹氧脱碳设备和真空脱碳设备的钢包的下部。具体而言，本发明的目的在于提供一种测量准确的搅拌强度并通过使用所测量的搅拌强度来提高不锈钢的延伸率及改善晶间耐蚀性的精炼方法。

当精炼本发明的高Cr铁素体不锈钢时，为了减少碳，提供了一种用于减少C的精炼高Cr铁素体不锈钢的方法，所述方法包括：选择振动传感器附于VOD罐的外壁的位置；仅测量从振动传感器输出的频率中的特定频率；在二次精炼工艺中，在VOD中使用所测量的特定频率调节底部风口搅拌强度。

此外，在本发明中，优选的是，在选择振动传感器附于VOD罐的外壁的位置时，振动传感器设置在罐的外壁相对于与VOD内的钢包的把手接触的支架沿直线设置的位置的上下左右的30cm内，从振动传感器输出的特定频率测量在10Hz至45Hz的频带中产生的振动指数。此外，提供了一种用于将钢水中的碳浓度减少最少的精炼高Cr铁素体不锈钢的方法，所述方法包括：当执行VOD时，在吹氧脱碳设备中通过调节底部风口搅拌强度，将由振动传感器测量的底部风口搅拌强度控制到400至600，并在真空脱碳设备中将由振动传感器校正的底部风口搅拌强度控制到550至750。

对于本发明，当在VOD设备中制造包含15％-30％的Cr、0.1％或更少的Ti和0.02％或更少的C的高Cr铁素体不锈钢时，为了降低钢水的碳浓度，使用附于VOD设备的外壁的振动传感器执行钢包底部风口搅拌控制，从而去除钢水中的碳，并抑制由于VOD设备的上部上的熔渣而导致的碳浓度的增大，以最终获得60ppm的碳浓度，从而能够提高产品的延伸率，并能够改善晶间耐蚀性。

附图说明

附图与说明书一起示出了本发明的示例性实施例，并与说明书一起用来解释本发明的原理。

图1示出了在执行真空脱碳中的脱碳速度和底部风口搅拌流量之间的关系；

图2是示出实际附着振动传感器的位置的图片；

图3示意性地示出了实际附着振动传感器的位置；

图4示出了搅拌强度和底部风口流量之间的关系；

图5示出了在使用搅拌强度校正振动指数之后搅拌强度和底部风口流量之间的关系；

图6示出了在本发明中提出的吹氧脱碳设备的搅拌强度和吹氧脱碳设备的终点碳浓度之间的关系；

图7示出了在本发明中提出的真空脱碳设备的搅拌强度和吹氧脱碳设备的终点碳浓度之间的关系；

图8示出了搅拌强度和炉渣附着量之间的关系。

具体实施方式

下面，将参照附图描述根据本发明示例性实施例的使用钢包底部风口控制来精炼高Cr碳素体不锈钢的方法。

图2是示出实际附着振动传感器的位置的画面，图3示意性地示出了实际附着振动传感器的位置。根据本发明，在测量由底部风口操作(为了在VOD设备中去除碳而执行所述底部风口操作)形成的钢水的搅拌强度的方法中，传感器附于VOD的外壁的特定位置，所述传感器测量钢包由于底部风口搅拌产生振动而导致的VOD的外壁的振动。在从传感器输出的频率中，使用特定频率的振动指数测量底部风口搅拌的强度。

在此，所述特定位置是指处于罐的外壁相对于与VOD罐内的钢包的把手接触的支架沿直线设置的位置上下左右在30cm内的位置。此外，所述特定频率的振动指数是指仅在10Hz至45Hz的频带中产生的振动指数用于测量。

当振动传感器附于特定位置之外的地方时，振动指数弱，从而不能实施准确测量。此外，除特定频带之外的振动指数是与钢水的搅拌强度无关的噪声，从而妨碍准确测量。因此，应当去除所述除特定频率之外的振动指数。

另外，根据本发明，在执行底部风口操作(为了在VOD设备中去除碳而执行所述底部风口操作)时通过调节底部风口搅拌强度去除碳的方法中，由振动传感器测量的振动指数的值为正整数，通过与多孔塞为正常状态时的流量相比，应当将所述振动指数校正为具有与所述流量相同的值。

通过使搅拌强度的值保持与经校正的流量的值相同的值来控制底部风口气体的流量，其中，在吹氧脱碳设备校正到400至600；通过使搅拌强度的值保持与经校正的流量的值相同的值来控制底部风口气体的流量，其中，在真空脱碳设备校正到550至750，从而能够使钢水中的碳浓度减到最少。

在下文中，将参照示例性实施例描述校正搅拌强度的方法和能够使碳浓度减到最小的方法。

[实施例]

在本发明中，当在VOD设备中生产含有以重量计的15％-30％的Cr、0.1％或更少的Ti和0.02％或更少的C的高Cr铁素体不锈钢时，振动传感器附于图2和图3中描述的位置，并测量在10Hz至45Hz的频带中产生的振动指数，从而获得如图4所示的振动指数和底部气体流量之间的相互关系。

在此，一个点表示一次操作。在相同的流量下获得具有不同值的振动指数，对于相同的流量，根据每次操作，在不同次中使用不同类型的钢包，因此，钢包的下部的多孔塞发生改变。此时，应当明白，底部风口流量的具有最高值的振动指数的点是最正常的多孔塞状态，连接这些点的直线用于校正。如果这条直线中的振动指数值乘以合适的常数，则可以获得具有与图5中示出的流量的值相同的值的搅拌强度。

图6示出了在本发明中提出的在二次精炼(VOD)操作之后的吹氧脱碳设备的搅拌强度和钢水中的碳浓度之间的关系，图7示出了在二次精炼(VOD)操作之后的真空脱碳设备的搅拌强度和钢水中的碳浓度之间的关系。

根据附图可以明了的是，在现有技术的情况下，即，在利用底部风口气体的流量控制的情况下，可以获得不能得到的搅拌强度与钢水的碳浓度之间的关系。此时，当将吹氧脱碳设备的搅拌强度值和真空脱碳设备的搅拌强度值控制在400至600内和550至750内时，碳浓度为60ppm或更少。当搅拌值不在上述范围内时，观测到碳浓度增大。

此外，通过图8中示出的搅拌强度和附于VOD罐的上盖的熔渣量之间的关系，当图7中的搅拌强度值为850或更大时，由于附于VOD罐的上盖的熔渣，发生碳浓度的再次增大。因此，要明白的是，控制过度的搅拌。

虽然已经结合特定的示例性实施例描述了本发明，但应当理解，本发明不限于所公开的实施例，而是相反，本发明意在覆盖包括在权利要求及其等同物的精神和范围内的各种修改和等同布置。

Claims

1、一种用于减少碳的精炼高Cr铁素体不锈钢的方法，所述铁素体不锈钢通过电炉、精炼炉、二次精炼、组分调节、中间罐和连铸的工艺来制造，并包含15％-30％的Cr、0.1％或更少的Ti和0.02％或更少的C，所述方法包括以下步骤：

在二次精炼中将振动传感器附于VOD设备中的VOD罐的外壁；

测量从所述振动传感器输出的频率中的特定频率；

在二次精炼过程中，调节吹氧脱碳设备和真空脱碳设备的底部搅拌强度。

2、如权利要求1所述的方法，其中，所述振动传感器附在VOD罐的外壁上的位置对应于支架与钢包的把手接触的位置。

3、如权利要求1所述的方法，其中，所述特定频率为10Hz至45Hz的频带。

4、如权利要求1所述的方法，其中，所述吹氧脱碳设备的底部风口搅拌强度被控制到400至600，从而最终具有60ppm或更低的碳浓度，所述吹氧脱碳设备的底部风口搅拌强度将由所述振动传感器测量的振动指数校正至底部风口流量。

5、如权利要求1所述的方法，其中，所述真空脱碳设备的底部风口搅拌强度被控制到550至750，从而最终具有60ppm或更低的碳浓度，所述真空脱碳设备的底部风口搅拌强度将由所述振动传感器测量的振动指数校正至底部风口流量。