CN1025438C

CN1025438C - 电弧炉顶底复吹冶炼不锈钢的方法

Info

Publication number: CN1025438C
Application number: CN92103506A
Authority: CN
Inventors: 何平; 邓开文
Original assignee: Central Iron and Steel Research Institute
Current assignee: Central Iron and Steel Research Institute
Priority date: 1992-05-15
Filing date: 1992-05-15
Publication date: 1994-07-13
Anticipated expiration: 2007-05-15
Also published as: CN1066685A

Abstract

本发明为电弧炉冶炼不锈钢的方法，其主要技术特征是：炉料可全部采用废钢，合金料可用高、中碳铬铁代替低碳、微碳铬铁；在冶炼过程中从钢液上方，通过喷口埋入钢液面的喷管向熔池内喷吹O₂-Ar(或N₂)，从炉底喷吹惰性气体，降低钢液中气泡内和液面处CO的分压，达到去碳保铬的良好效果。喷吹O₂-Ar(或N₂)时，两者的比例随钢液中C含量的不同而异。本发明可在电弧炉上冶炼各种牌号的不锈钢，且铬回收率高，电耗小，成本低。

Description

本发明属于电弧炉炼钢方法。主要适用于冶炼不锈钢。

电弧炉是冶炼不锈钢的主要设备。

现有的电弧炉冶炼不锈钢的方法主要有两种：氧化法和返回吹氧法。大多数不锈钢的冶炼方法是采用后者。两种方法各有其特点：

（1）氧化法冶炼不锈钢，质量较好，但成本高，冶炼时间长，对炉体的损害严重。

（2）返回吹氧法能回收大量合金元素，使成本降低，钢的质量好，但存在如下不足：为达到脱碳保铬，需将熔池温度提高到1800℃，对炉体侵害大;铬损失大;脱P、脱S困难，需用低碳或微碳铬铁调整成分，提高成本;冶炼超低碳不锈钢较困难等。

在现有的电弧炉炼钢方法中，有在氧化期向熔池吹入纯氧，但Cr损失大，高Cr钢降C困难;也有从炉底喷吹气体的，也仅起搅拌作用（CN86105342）。CN88107053×和CN88100734×所述的方法是在转炉中通过用惰性气体稀释顶吹氧枪中的氧气，对含铬铁水进行脱碳。这种方法的特点是氧枪出口在钢液面以上，惰性气体的作用是降低液面点火处的CO分压，从而提高去碳保铬效果。但该方法具有氧气利用率不高，熔池喷溅严重等缺点，不能直接用于电弧炉。

为了克服上述电弧炉冶炼不锈钢方法中的不足，目前，已较为广泛地采用电弧炉+炉外精炼（AOD法，VOD法，VODC法，RH-OB法等）的联合冶炼方法。而且在较大程度上解决了传统的单一电弧炉冶炼所存在的问题，但这种方法最大不足是设备和基建投资大。

本发明的目的在于提供一种电弧炉冶炼不锈钢的新方法，该方法不仅具有良好的去碳保铬效果，钢的质量好，而且成本低，生产效率高，能冶炼低碳、超低碳多种不锈钢。

本发明所采用的技术方案或技术特征主要有下列两个方面：

1.在配料上，可全部采用一般废钢或含铬废钢，在冶炼过程中加入的铬铁可为中、高碳铬铁。

2.在冶炼过程，对熔池采用顶底复合吹炼技术。即从钢液上方向钢液内部吹入O₂-Ar（或N₂）混合气，从炉底吹入惰性气体（如Ar或N₂）。

在配料和合金化方面，当采用返回吹氧法冶炼不锈钢时，除一般废钢装炉时加入外，高、中碳铬铁加入的方法有三种：（1）装炉料时，一次配入法;（2）炉料化清时，一次配入法;（3）在装炉和化清两个阶段，分两次配入法。

当采用氧化法冶炼不锈钢时，若炉料中含磷量较高，则在熔化期将钢中磷降至小于0.03%时，配入高、中碳铬铁;当炉料中含磷量较低（小于0.03%）时，高、中碳铬铁可在装炉时随炉料一次加入。

本发明所采用的顶底复合吹炼技术是在电弧炉冶炼不锈钢过程中，在氧化期，从钢液上方通过埋入式喷管向钢液内部吹入O₂-Ar（或N₂）混合气体;同时，从炉底吹入惰性气体（如Ar或N₂）。从钢液上方吹O₂-Ar（或N₂）混合气体时，喷管可从炉门口、炉壁或炉盖插入炉中，但喷管的喷出口应保持在钢液液面的下方。

从上部插入喷吹O₂-Ar（或N₂）混合气体的压力为0.1～1.5·MPa，流量为0.1～6米³/分·吨;底部喷吹Ar（或N₂）的压力为0.1～0.8MPa，流量为0.001-0.03米³/分·吨。

在从钢液上方（顶部）喷吹O₂-Ar（或N₂）混合气体时，O₂与Ar（或N₂）的比例为：

前期[C]＞0.3%时，O₂为100%;

中期[C]为0.1～0.3%时，O₂为60～90%，Ar（或N₂）为10～40%;

后期[C]为0.02～0.1%时，O₂为30～80%，Ar（或N₂）为20～70%。

上述喷吹参数主要是根据电弧炉冶炼不锈钢的特点确定的。一般电弧炉顶吹氧强度为0.1～4m³/mim·T，本发明为保证在稀释O₂的条件下，不延长冶炼时间，从而采用0.1～6m³/min·T的总供气强度。本发明在氧化期采用三段供O₂-Ar（或N₂）的方式，其目的就是在吹炼高铬钢水的终点温度并不太高的条件下（1850℃以下）达到较高的去碳保铬效果。一般电弧炉冶炼方法则要求终点温度在1936℃以上，才能有去碳保铬的效果。

本发明在氧化末期，加入Ca-Si粉和Fe-Si，对富铬渣进行还原，提高铬的收得率。

本发明通过从上部向钢液中吹入O₂-Ar（或N₂），并在底吹Ar（或N₂）的搅拌作用下，不仅降低了钢液液面处的CO分压，更重要的是还大大降低了钢液中大量气泡内的CO分压，从而达到良好的除碳保铬效果，埋入式喷吹的氧气利用率比液面上方顶吹的利用率大大提高，并加快气体与钢液、渣与钢液之间的传质速度，更有利于各种冶金反应的进行，有利于有害气体和夹杂物的去除，达到良好的冶炼效果。

对于合金料中，含碳量在0.01～9.0%范围内的微碳、低碳、中碳和高碳铬铁，均可以采用本发明以返回吹氧法和氧化法冶炼普通、低碳和超低碳不锈钢。

与常规的电弧炉冶炼不锈钢相比，本发明具有如下优点：

（1）配料可全部采用废钢或含铬钢，合金料可采用高、中碳铬铁替代常规用的低碳或微碳铬铁。

（2）铬的回收率可提高1～5%以上。

（3）生产率可提高20～30%。

（4）电耗下降60KWh/T钢以上，大大降低成本。

（5）可适用于冶炼各种牌号的不锈钢，包括超低碳不锈钢。

实施例

采用本发明所述电弧炉冶炼不锈钢的方法，在试验电弧炉上冶炼了5炉不同牌号的不锈钢。5炉钢配料见表1，顶吹O₂-Ar（或N₂）和底吹Ar（或N₂）的参数如表2所示，其冶炼效果如表3所示。

表1：实际例电弧炉冶炼不锈钢配料方法

炉号钢种炉料铬铁品种及加入方法

1 1Cr18Ni9Ti 返回料采用高碳铬铁随炉料一次加入

2 K1Cr18Ni9Ti 返回料在氧化末例入微碳铬铁

3 4Cr13 一般废钢扒除熔化渣后加高碳铬铁

4 0Cr13 精料废钢中碳铬铁随炉料一次加入

表2：实施例顶底复合吹炼工艺参数

顶吹O₂惰性气体底吹惰性气体

炉 O₂/Ar（或N₂）

号气体压力流量气体压力流量

种类 MPa M³/min.T 种类 MPa M³/min.T

前期中期后期

1 O₂-Ar 10/0 8/2 6/4 1.1 4 Ar 0.4 0.005

2 O₂-Ar 10/0 8/2 5/5 1.1 4 Ar 0.3 0.004

3 O₂-A₂前期N₂

10/0 9/1 8/2 0.8 2.1 0.3 0.004

O₂-Ar 后期Ar

4 O₂-Ar 10/0 8/2 6/4 0.8 2.1 Ar 0.4 0.005

表3：实际例冶炼效果

炉号含C量% 铬回收率% S含量% P含量% 电耗Kwh/T

1 0.04 95.0 0.005 0.023 329

2 0.025 97.0 0.004 0.016 332

3 0.40 99.1 0.002 0.013 530

4 0.02 98.0 0.006 0.020 481

Claims

1、一种电弧炉冶炼不锈钢的方法，其特征是：在氧化期，从钢液上方通过埋入式喷管向钢液内部吹入O₂-Ar或N₂混合气体，喷管的喷出口就保持在钢液液面的下方；同时，从炉底吹入惰性气体Ar或N₂；氧化末期加入Ca-Si或Fe-Si。

2、根据权利要求所述的方法，其特征是从钢液上方喷吹O₂-Ar或N₂混合气体的喷管可从炉门、炉壁或炉盖插入炉中。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征是通过埋入式喷管向钢液内部喷吹O₂-Ar或N₂混合气体的压力为0.1-1.5MPa，流量为0.1-6米³/分·吨，底部喷吹Ar或N₂的压力为0.1-0.8MPa，流量为0.001-0.03米³/分·吨。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征是通过埋入式喷管向钢液内部喷吹O₂-Ar或N₂混合气体时，O₂与Ar或N₂的比例为：

前期[C]＞0.3%时，O₂为100%;

中期[C]为0.1-0.3%时，O₂为60-90%，Ar或N₂为10-40%;

后期[C]为0.02-0.1%时，O₂为30-80%，Ar或N₂为20-70%。