CN101660022B - 一种改善不锈钢钢质洁净度的方法 - Google Patents
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Abstract
一种改善不锈钢钢质洁净度的方法，它包括下述依次的步骤：I氩氧炉出钢前，在氩氧炉还原精炼结束后，将氩氧炉终渣扒去60％～90％，再加入石灰与萤石，每吨钢水加石灰4kg～16kg，每吨钢水加萤石2kg～8kg，并吹氩搅拌2～5min，调渣后的熔渣碱度控制在2.0～3.0，以钢渣混出的形式出钢；II氩氧炉出钢过程中，硅钙块是随钢水流加入钢包内，每吨钢水加硅钙块1～4kg；III钢包在底吹氩站先底吹氩气强搅拌，温度与成份搅拌均匀后，进行弱搅拌，弱搅拌底吹氩气流量为10～80Nl/min，底吹弱搅拌时间为5～15min。
Description
技术领域
本发明涉及一种改善不锈钢钢质洁净度的方法。
背景技术
尽管钢中的非金属夹杂物含量很少，但对钢材质量和性能的影响很大。许多冶金缺陷都与非金属夹杂物的含量、组成、形态及分布有关。钢中非金属夹杂物的存在破坏了钢材基体组织的连续性，影响钢材的机械、物理性能。钢材表面的夹杂物还是腐蚀的诱发因素。同时，不锈钢冷轧产品通常都对表面质量有较高要求，需要尽可能降低钢中非金属夹杂物的数量和粒度。
在铬镍奥氏体不锈钢生产过程中，通常用硅铁作为还原剂进行脱氧。由于不锈钢中的合金元素含量很高，而且含有较多的易氧化元素铬，因此脱氧更为困难，铸坯中的全氧量一般在40ppm以上，少量非金属夹杂物的粒度在30μm以上，个别夹杂物的粒度甚至达到50μm以上，会对不锈钢冷轧产品表面质量产生严重影响。不锈钢中的非金属夹杂物主要是氧化物夹杂和硫化物，因此要降低钢中夹杂物数量必须首先降低钢中的全氧量和硫含量。
氩氧炉(AOD)精炼生产铬镍奥氏体不锈钢时，出钢后钢液中的溶解氧一般在10ppm以下，但全氧量则在70ppm以上。而且，不锈钢连铸坯中的非金属夹杂物数量和类型与氩氧炉还原渣有密切关系。这是因为，氩氧炉精炼结束后，采用钢渣混出的方式。在出钢过程中，熔渣会卷入到钢液中，造成大量渣滴悬浮在钢液中。其中较小的渣滴如果在钢水进入连铸结晶器或模铸锭模前不能从钢液中上浮排除，就会残留在连铸坯或钢锭中，成为非金属夹杂物。因此要降低钢中氧化物夹杂数量不仅要加强氩氧炉的还原，还要合理控制夹杂物形态，使夹杂物在吹氩站或LF等后部处理工序中能够较容易地上浮进入渣中。另外，不锈钢采用硅脱氧时，氩氧炉精炼结束后钢中的硫含量一般在40～100ppm，连铸坯中的硫含量在30～80ppm，且连铸坯中的硫化物夹杂主要以MnS的形式存在。因此，为降低钢材中的硫化物夹杂数量也需要改善氩氧炉的还原效果，促进脱硫，同时改善硫化物夹杂的形态，促进硫化物夹杂的上浮去除，降低残存硫化物对钢材的有害影响。
国内在提高碳钢和特殊钢钢质洁净度方面已有大量研究，但针对提高不锈钢洁净度的研究还很少。国外对不锈钢洁净度方面的文献报导主要集中在夹杂物的类型研究、机理研究和数学模型预报的应用等方面，涉及到改善夹杂物形态和减少夹杂物数量具体措施的文献很少。
随着近十年来国内不锈钢生产量的迅速增加，不锈钢高端市场不断扩大，国内不锈钢洁净度方面的研究已成为各不锈钢生产厂已面临的主要研究课题之一。但目前国内在改善不锈钢钢质洁净度方面，大多数采用的是提高原材料质量降低外来夹杂、增加连铸前的钢水静置时间、防止钢水二次氧化和连铸保护浇注等，基本没有涉及到夹杂物类型的改善。
发明内容
为了克服现有改善不锈钢钢质洁净度的方法的上述不足，本发明提供一种减少钢中氧化物和硫化物非金属夹杂改善不锈钢钢质洁净度的方法。
本发明针对用氩氧炉精炼、之后跟钢包底吹氩站工艺路线生产铬镍奥氏体不锈钢不锈钢的方法。
本改善不锈钢钢质洁净度的方法，为减少非金属夹杂物数量，并降低残留夹杂物的有害影响，本发明包括下述依次的步骤：
I氩氧炉出钢前，扒去大部分还原渣，然后补加适量石灰、萤石调渣。
II氩氧炉出钢过程中向钢包内加入硅钙块。
III钢包在底吹氩站进行底吹氩气弱搅拌。
上述的本改善不锈钢钢质洁净度的方法，其特征是：
I氩氧炉出钢前，在氩氧炉还原精炼结束后，先将氩氧炉终渣扒去60％～90％，再加入石灰与萤石，每吨钢水加石灰4kg～16kg，每吨钢水加萤石2kg～8kg，并吹氩搅拌2～5min使补加的造渣剂充分熔化，调渣后的熔渣碱度((％CaO+％MgO)/％SiO2)控制在2.0～3.0，然后以钢渣混出的形式出钢。
II氩氧炉出钢过程中，硅钙块是随钢水流加入钢包内，每吨钢水加硅钙块1kg～4kg，硅钙块中硅与钙的质量百分配比分别为Ca：30％～40％；Si：15％～30％。
III钢包在底吹氩站先底吹氩气强搅拌，温度与成份搅拌均匀后，进行弱搅拌，弱搅拌底吹氩气流量为10～80Nl/min，底吹弱搅拌时间为5min～15min。搅拌的目的是促进非金属夹杂物的上浮。
本改善不锈钢钢质洁净度的方法中，氩氧炉出钢前先扒渣再调渣的目的为：提高氩氧炉精炼渣碱度，促进脱硫；形成流动性好的高碱度渣，使熔渣在之后的钢渣混出过程中能够继续起到脱硫的作用，并改善熔渣对钢中非金属夹杂物和小渣滴的吸附能力。
本改善不锈钢钢质洁净度的方法中，在氩氧炉出钢过程中向钢包内加入硅钙块的目的有两个：一是强化还原，并改善氧化物夹杂的形态，使钢液中的MnO、Cr2O3、Al2O3等简单氧化物夹杂以及尖晶石夹杂转变为球状、低熔点的硅酸盐夹杂，使夹杂物更加易于聚合上浮；二是强化脱硫，并将MnS夹杂转变为CaS夹杂。具体方法为，在氩氧炉出钢过程中，随钢流加入硅钙块，每吨钢水加硅钙块1kg～4kg。
本发明使用硅钙块中硅与钙占的质量百分配比为：Ca：30～40％；Si：15～30％。
本改善不锈钢钢质洁净度的方法与现有改善不锈钢钢质洁净度的方法相比：
一是，增加了氩氧炉出钢前调渣，提高了氩氧炉终点渣碱度，从而促进了氩氧炉精炼终点和钢渣混出过程中的脱硫。
二是，在氩氧炉出钢过程中随钢流加入硅钙合金，进一步脱氧、脱硫，并改善了氧化物、硫化物夹杂的类型和形态。
本发明的有益效果是：
使采用氩氧炉精炼加钢包底吹氩站工艺路线生产的铬镍奥氏体不锈钢连铸坯中的平均硫含量从原来的30-80ppm降低到30ppm以下，全氧量从原来的40ppm以上降低到30ppm左右。原来的MnO、Cr2O3、Al2O3等点状和不规则氧化物夹杂转变为球状硅酸盐夹杂，MnS夹杂转变为CaS夹杂，从而使夹杂物更加容易上浮排除，并降低了残留非金属夹杂物对钢材性能的有害影响。
具体实施方式
下面结合实施例详细说明本改善不锈钢钢质洁净度的方法的具体实施方式，但本改善不锈钢钢质洁净度的方法的具体实施方式不局限于下述的实施例。
实施例一
本实施例是用45吨氩氧炉精炼生产AISI 304不锈钢，钢水量46吨。
I氩氧炉出钢前，在氩氧炉还原精炼结束后，分别取钢样、渣样。计算这时的总渣量约7.2吨。摇炉扒出约70％的还原渣。然后将氩氧炉摇回吹炼位置，从高位料仓补加石灰300kg、萤石100kg。同时从侧吹风口吹氩气搅拌2min，使加入的造渣剂充分熔化。然后出钢。
实测扒渣量为5.4吨，调渣前还原渣碱度((％CaO+％MgO)/％SiO2)为2.08，调渣后熔渣碱度为2.64。
II氩氧炉出钢过程中，随钢水流向钢包内加硅钙块100kg。硅与钙占的质量百分配比为：Ca：35％；Si：18％。
III钢包在底吹氩站先底吹氩气强搅拌，温度与成份搅拌均匀后，进行弱搅拌，弱搅拌底吹氩气流量为30Nl/min，底吹弱搅拌时间为8min。
在连铸坯厚度和宽度1/4处取样，本改善不锈钢钢质洁净度的方法与现有改善不锈钢钢质洁净度的方法的夹杂情况，见表1。
表1AISI304不锈钢连铸坯中全氧量、硫含量及最大夹杂物对比
| 平均全氧量ppm | 平均硫含量ppm | 最大夹杂物粒度μm | |
| 现有工艺方法 | 42 | 52 | 51 |
| 本发明工艺方法 | 27 | 24 | 26 |
实施例二
本实施例是用45吨氩氧炉精炼生产AISI 316L不锈钢，钢水量45吨。
I氩氧炉出钢前，在氩氧炉还原精炼结束后，分别取钢样、渣样。计算这时的总渣量约7.8吨。摇炉扒出约70％的还原渣。然后将氩氧炉摇回吹炼位置，从高位料仓补加石灰400kg、萤石200kg。同时从侧吹风口吹氩气搅拌2min，使加入的造渣剂充分熔化。然后出钢。
实测扒渣量为5.9吨，调渣前还原渣碱度((％CaO+％MgO)/％SiO2)为1.96，调渣后熔渣碱度为2.44。
II氩氧炉出钢过程中，随钢水流向钢包内加硅钙块120kg。硅与钙占的质量百分配比为：Ca：35％；Si：18％。
III钢包到底吹氩站后，先强搅拌使钢水温度、成份搅拌均匀，然后弱搅拌促进夹杂物上浮。弱搅拌时的底吹氩气流量为40Nl/min，弱搅拌时间8min。
在连铸坯厚度和宽度1/4处取样，本改善不锈钢钢质洁净度的方法与现有改善不锈钢钢质洁净度的方法的夹杂情况，见表2.
表2AISI316L不锈钢连铸坯中全氧量、硫含量及最大夹杂物对比
| 平均全氧量ppm | 平均硫含量ppm | 最大夹杂物粒度μm | |
| 现有工艺方法 | 45 | 61 | 46 |
| 本发明工艺方法 | 32 | 26 | 28 |
Claims (1)
1.一种改善不锈钢钢质洁净度的方法，是针对用氩氧炉精炼、之后跟钢包底吹氩站工艺路线生产铬镍奥氏体不锈钢的方法，所述的不锈钢是奥氏体AISI 304或AISI 316L不锈钢，该方法包括下述依次的步骤：
I氩氧炉出钢前，扒去大部分还原渣，然后补加适量石灰、萤石调渣；
II氩氧炉出钢过程中向钢包内加入硅钙块；
III钢包在底吹氩站进行底吹氩气弱搅拌；
其特征是：
I氩氧炉出钢前，在氩氧炉还原精炼结束后，先将氩氧炉终渣扒去60％～90％，再加入石灰与萤石，每吨钢水加石灰4kg～16kg，每吨钢水加萤石2kg～8kg，并吹氩搅拌2～5min使补加的造渣剂充分熔化，调渣后的熔渣碱度控制在2.0～3.0，然后以钢渣混出的形式出钢；
II氩氧炉出钢过程中，硅钙块是随钢水流加入钢包内，每吨钢水加硅钙块1～4kg，硅钙块中硅与钙的质量百分配比分别为Ca：30～40％；Si：15～30％；
III钢包在底吹氩站先底吹氩气强搅拌，温度与成份搅拌均匀后，进行弱搅拌，弱搅拌底吹氩气流量为10～80N1/min，底吹弱搅拌时间为5min～15min。
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