CN102251076A - 超低碳不锈钢的rh真空精炼方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超低碳不锈钢的RH真空精炼方法，该方法是利用RH真空循环装置独特的真空冶炼原理，在RH真空精炼初期，利用其真空条件先将来料钢水的氮含量降低至目标要求后，在RH精炼工位通过强制脱碳与自由脱碳相结合的脱碳方式，并且在脱氮与脱碳期间，利用不同的真空度及提升气体流量来改变钢水循环流量，以达到快速脱氮及脱碳的目的，最后进行温度及成分的调整，达到超低碳不锈钢炉成分要求。从而能够在现有的生产条件下，实现钢铁企业品种的扩展及满足不锈钢不同市场的需求。

Description

超低碳不锈钢的RH真空精炼方法

技术领域

本发明涉及超低碳钢的精炼技术，更具体地说，涉及一种超低碳不锈钢的RH真空精炼方法。

背景技术

目前，在传统的超低碳不锈钢冶炼过程中，主要是采用VOD精炼炉(vacuumoxygen decarburization)在真空状态下进行吹氧脱碳的精炼方式。RH真空装置(Ruhrstahl Heraeus vacuum unit)作为一种常见的精炼装置被常用于冶炼以汽车板、管线钢等为代表的碳钢钢种，其具有反应速度快、效率高等优点，但一直未能用于超低碳不锈钢的精炼。

申请号为CN98125048.3的中国专利公开了一种钢液精炼工艺，包括真空循环脱气(即RH处理)，属于熔融铁类合金的处理方法，从而既可缩短生产周期，降低处理过程增氮量，减少温降，又可提高钙的收得率。但该专利仅从合金添加角度及处理过程的增氮量进行阐述，并没有关于RH真空冶炼超低碳不锈钢方面的描述与报道。

申请号为CN200410017115.8的中国专利公开了含N双相不锈钢的冶炼生产方法，该方法具有冶炼工艺稳定、生产成本低的特点，生产出的SAF2205双相不锈钢(N含量上下限≤0.05％)，成分、夹杂物均满足标准要求，冶炼合格率100％。但该专利仅对于双相不锈钢生产工艺进行了阐述，并没有关于RH真空冶炼超低碳不锈钢方面的描述与报道。

申请号为CN03808054.0的中国专利公开了一种生产不锈钢的方法和装置，尤其是直接从富含磷的液态生铁中生产含有铬或铬镍的优质钢的方法和设备，本方法和装置使连铸装置为供应熔液有必要的间隔和基于多容器系统节省了步骤，在一个单个的容器中利用氧气顶吹的步骤进行脱磷预处理，与此同时添加造渣剂和/或固态冷却剂进行造渣、脱碳和脱硅，排出富含磷的炉渣，然后加入铬和/或废铁以及其它合金元素。该专利也没有关于RH真空冶炼超低碳不锈钢方面的描述与报道。

综上所述，到目前为止，还没有关于RH真空装置进行超低碳不锈钢精炼的相关报道及应用，使得RH真空装置的脱碳优势无法得到有效扩展。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺点，本发明的目的是提供一种超低碳不锈钢的RH真空精炼方法，以利用RH真空脱碳的优势来冶炼超低碳不锈钢。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

该超低碳不锈钢的RH真空精炼方法是利用RH真空装置实现的，具体步骤如下：

A.对钢包中的钢液进行测温、并取样测氮、碳含量，作为RH处理的启动条件；

B.根据氮含量对钢液进行RH真空的前期脱氮作业；

C.对钢液进行RH真空的强制脱碳作业；

D.对钢液进行测温定氧作业，用以自由脱碳；

E.对钢液进行加硅脱氧作业，并进行合金配置；

F.破真空，并对钢包进行底吹氩软搅拌。

在步骤A中：

所述的RH处理起始温度为1570～1605℃。

所述的步骤B具体为：

根据RH处理起始的氮含量，控制RH的真空度保持在5～6kpa，真空时间维持在5～15分钟，对钢液进行RH真空的前期脱氮作业。

所述的步骤C具体为：

将RH真空度保持在5～6kpa，进入强制脱碳工艺，通过顶枪吹氧，流量控制在1200～1500Nm³/h，并将提升气体流量由1200Nl/min调整至1800Nl/min，并使顶枪吹氧总量控制在400～800Nm³。

所述的步骤D中自由脱碳的具体步骤为：

C1.进行钢液测温、测氧；

C2.将钢液中自由氧含量保持在100～300ppm之间；

C3.迅速将RH真空度提高至72～120pa，并将提升气体流量由1500Nl/min调整至1800Nl/min进行环流1～2分钟；

整个自由脱碳的时间控制在5～12分钟。

在所述的步骤E中：

所述的加硅脱氧将钢水中的硅含量控制在0.10～0.70％，在充分脱氧后，将提升气体流量由1800Nl/min调整到1200Nl/min，并根据钢种其它成分的具体要求，进行合金配置，达到钢种最终成分目标要求。

在所述的步骤F中：

所述的底吹氩软搅拌的吹氩流量控制在2～4Nm³/h，搅拌时间控制在3～5分钟，并要求在软搅拌期间，钢包渣面保持基本不波动。

在上述技术方案中，本发明的超低碳不锈钢的RH真空精炼方法是利用RH真空循环装置独特的真空冶炼原理，在RH真空精炼初期，利用其真空条件先将来料钢水的氮含量降低至目标要求后，在RH精炼工位通过强制脱碳与自由脱碳相结合的脱碳方式，并且在脱氮与脱碳期间，利用不同的真空度及提升气体流量来改变钢水循环流量，以达到快速脱氮及脱碳的目的，最后进行温度及成分的调整，达到超低碳不锈钢炉成分要求。从而能够在现有的生产条件下，实现钢铁企业品种的扩展及满足不锈钢不同市场的需求。

附图说明

图1是本发明的超低碳不锈钢的RH真空精炼方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

本发明的超低碳不锈钢的RH真空精炼方法是在转炉采用常规的冶炼方法并出炉至钢包，通过承载钢水钢包台车开到处理位置后进行的。下面进行具体举例说明：

实施例1，精炼碳含量为0.03％(300ppm)，氮含量小于150ppm的铁素体不锈钢。

A.检测钢包内的钢液温度为1570℃；而钢液中的起始碳含量为0.10％，处理起始氮含量为800ppm；

B.将RH真空度保持在6.0kpa，并进行RH真空的前期脱氮作业，其真空时间维持在5分钟，此时提升气体流量控制在1200Nl/min；

C.在脱氮工艺阶段结束后，将RH真空度继续保持在6.0kpa，进入强制脱碳工艺过程：将顶枪吹氧流量控制在1200Nm³/h，适当调整提升气体流量，控制提升气体流量由1200Nl/min调整为1800Nl/min，以提高钢液环流量，从而提高脱碳速度，顶枪吹氧总量控制在400Nm³，强制脱碳时间维持在8分钟左右；

D.在强制脱碳结束后，进入自由脱碳阶段，首先进行测温、定氧作业：将钢水中自由氧含量保持为100ppm之间，如果钢水中自由氧含量不够，可进行利用顶枪吹氧进行补充自由氧作业，直到达到钢水中自由有氧含量要求，此时迅速将真空度提高至120pa，并将提升气体流量由1500Nl/min调整到1800Nl/min(一直保持至自由脱碳结束)环流2分钟，整个自由脱碳时间控制在5分钟。

E.在脱碳结束后进行加硅脱氧，硅含量控制在0.7％，在充分脱氧后，将提升气体流量由1800Nl/min调整到1200Nl/min，根据钢种其它成分具体要求，进行合金配置，达到钢种最终成分目标要求，在成分配置过程中，应使用低碳合金，避免后期增碳；

F.在RH处理结束破真空后，为使夹杂物充分上浮，采用钢包低吹氩软搅拌作业，吹氩流量控制4Nm³/h，搅拌时间为2分钟，在软搅拌期间，要求钢包渣面保持基本不波动。

采用上述精炼方法冶炼出的铁素体不锈钢，经检测得到其碳含量为0.03％(300ppm)，氮含量为80ppm，达到精炼要求。

实施例2，精炼碳含量为0.01％(100ppm)，氮含量小于100ppm的铁素体不锈钢。

A.检测钢包内的钢液温度为1595℃；而钢液中的起始碳含量为0.10％，处理起始氮含量为800ppm；

B.将RH真空度保持在5.5kpa，并进行RH真空的前期脱氮作业，其真空时间维持在10分钟，此时提升气体流量控制在1400Nl/min；

C.在脱氮工艺阶段结束后，将RH真空度继续保持在5.5kpa，进入强制脱碳工艺过程：将顶枪吹氧流量控制在1350Nm³/h，适当调整提升气体流量，控制提升气体流量由1200Nl/min调整为1800Nl/min，以提高钢液环流量，从而提高脱碳速度，顶枪吹氧总量控制在600Nm³，强制脱碳时间维持在10分钟左右；

D.在强制脱碳结束后，进入自由脱碳阶段，首先进行测温、定氧作业：将钢水中自由氧含量保持为200ppm，如果钢水中自由氧含量不够，可进行利用顶枪吹氧补充自由氧作业，直到达到钢水中自由有氧含量要求，此时迅速将真空度提高至120pa，并将提升气体流量由1500Nl/min调整到1800Nl/min(一直保持至自由脱碳结束)环流2分钟，整个自由脱碳时间控制在8分钟。

E.在脱碳结束后进行加硅脱氧，硅含量控制在0.5％，在充分脱氧后，将提升气体流量由1800Nl/min调整到1200Nl/min，根据钢种其它成分具体要求，进行合金配置，达到钢种最终成分目标要求，在成分配置过程中，应使用低碳合金，避免后期增碳；

F.在RH处理结束破真空后，为使夹杂物充分上浮，采用钢包低吹氩软搅拌作业，吹氩流量控制3Nm³/h，搅拌时间为3分钟，在软搅拌期间，要求钢包渣面保持基本不波动。

采用上述精炼方法冶炼出的铁素体不锈钢，经检测得到其碳含量为0.03％(100ppm)，氮含量为90ppm，达到精炼要求。

实施例3，精炼碳含量为0.05％(500ppm)，氮含量小于70ppm的铁素体不锈钢。

A.检测钢包内的钢液温度为1605℃；而钢液中的起始碳含量为0.10％，处理起始氮含量为800ppm；

B.将RH真空度保持在5.0kpa，并进行RH真空的前期脱氮作业，其真空时间维持在15分钟，此时提升气体流量控制在1500Nl/min；

C.在脱氮工艺阶段结束后，将RH真空度继续保持在5.0kpa，进入强制脱碳工艺过程：将顶枪吹氧流量控制在1500Nm³/h，适当调整提升气体流量，控制提升气体流量由1200Nl/min调整为1800Nl/min，以提高钢液环流量，从而提高脱碳速度，顶枪吹氧总量控制在800Nm³，强制脱碳时间维持在10分钟左右；

D.在强制脱碳结束后，进入自由脱碳阶段，首先进行测温、定氧作业：将钢水中自由氧含量保持为300ppm，如果钢水中自由氧含量不够，可进行利用顶枪吹氧补充自由氧作业，直到达到钢水中自由有氧含量要求，此时迅速将真空度提高至72pa，并将提升气体流量由1500Nl/min调整到1800Nl/min(一直保持至自由脱碳结束)环流2分钟，整个自由脱碳时间控制在12分钟。

E.在脱碳结束后进行加硅脱氧，硅含量控制在0.7％，在充分脱氧后，将提升气体流量由1800Nl/min调整到1200Nl/min，根据钢种其它成分具体要求，进行合金配置，达到钢种最终成分目标要求，在成分配置过程中，应使用低碳合金，避免后期增碳；

F.在RH处理结束破真空后，为使夹杂物充分上浮，采用钢包低吹氩软搅拌作业，吹氩流量控制2Nm³/h，搅拌时间为4分钟，在软搅拌期间，要求钢包渣面保持基本不波动。

采用上述精炼方法冶炼出的铁素体不锈钢，经检测得到其碳含量为0.05％(500ppm)，氮含量为60ppm，达到精炼要求。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (7)

1.一种超低碳不锈钢的RH真空精炼方法，其特征在于，

该方法是利用RH真空装置实现的，具体步骤如下：

A.对钢包中的钢液进行测温、并取样测氮、碳含量，作为RH处理的启动条件；

B.根据氮含量对钢液进行RH真空的前期脱氮作业；

C.对钢液进行RH真空的强制脱碳作业；

D.对钢液进行测温定氧作业，用以自由脱碳；

E.对钢液进行加硅脱氧作业，并进行合金配置；

F.破真空，并对钢包进行底吹氩软搅拌。

2.如权利要求1所述的超低碳不锈钢的RH真空精炼方法，其特征在于，

在步骤A中：

所述的RH处理起始温度为1570～1605℃。

3.如权利要求1所述的超低碳不锈钢的RH真空精炼方法，其特征在于，

所述的步骤B具体为：

根据RH处理起始的氮含量，控制RH的真空度保持在5～6kpa，真空时间维持在5～15分钟，对钢液进行RH真空的前期脱氮作业。

4.如权利要求1所述的超低碳不锈钢的RH真空精炼方法，其特征在于，

所述的步骤C具体为：

将RH真空度保持在5～6kpa，进入强制脱碳工艺，通过顶枪吹氧，流量控制在1200～1500Nm³/h，并将提升气体流量由1200Nl/min调整至1800Nl/min，并使顶枪吹氧总量控制在400～800Nm³。

5.如权利要求1所述的超低碳不锈钢的RH真空精炼方法，其特征在于：

所述的步骤D中自由脱碳的具体步骤为：

C1.进行钢液测温、测氧；

C2.将钢液中自由氧含量保持在100～300ppm之间；

C3.迅速将RH真空度提高至72～120pa，并将提升气体流量由1500Nl/min调整至1800Nl/min进行环流1～2分钟；

整个自由脱碳的时间控制在5～12分钟。

6.如权利要求1所述的超低碳不锈钢的RH真空精炼方法，其特征在于：

在所述的步骤E中：

所述的加硅脱氧将钢水中的硅含量控制在0.10～0.70％，在充分脱氧后，将提升气体流量由1800Nl/min调整到1200Nl/min，并根据钢种其它成分的具体要求，进行合金配置，达到钢种最终成分目标要求。

7.如权利要求1所述的超低碳不锈钢的RH真空精炼方法，其特征在于：

在所述的步骤F中：

所述的底吹氩软搅拌的吹氩流量控制在2～4Nm³/h，搅拌时间控制在3～5分钟，并要求在软搅拌期间，钢包渣面保持基本不波动。