CN103031482A - 一种双相不锈钢的锰合金化方法 - Google Patents

Abstract

一种双相不锈钢的锰合金化方法，它包括I AOD兑钢、II AOD脱碳、铬合金化与III还原、锰合金化；它的锰合金化材料是在还原期全部加入，锰合金化材料是不含碳的锰含量≥99％的电解锰或不含碳的含锰量≥95％的金属锰铁合金。步骤特征为：I AOD兑钢将电炉熔化的不锈钢母液兑入AOD炉；II AOD脱碳、铬合金化向熔池吹入氧气与氮气的混合气进行脱碳，脱碳期加入石灰与轻烧白云石造渣，脱碳期加高碳铬铁与镍豆；III还原、锰合金化加入低碳硅铁、电解锰、钼铁、石灰与萤石合金化，先侧吹氮气然后切换氩气进行还原，钢水成分的质量百分比达要求出钢。本双相不锈钢的锰合金化方法高生产效率，降低生产成本。

Description

一种双相不锈钢的锰合金化方法

技术领域

本发明涉及一种双相不锈钢的锰合金化方法，具体讲是S32101双相不锈钢的锰合金化方法。

背景技术

S32101(EN 1.4162)双相不锈钢是一种低镍、低钼、高锰、高氮经济型不锈钢，被设计用于替代304型不锈钢。双相不锈钢兼具铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢的优点，S32101与304不锈钢比较，具有优越的耐晶间腐蚀、耐氯化物应力腐蚀断裂性能、耐点蚀和更高的强度，同时因镍含量很低，因此具有较低的价格，在石油化工、桥梁制造、建筑屋顶等领域得到越来越多的应用。

表1：S32101双相不锈钢和304不锈钢的成分对比

与304相比，S32101具有较高的锰、氮含量，镍含量远低于304、且要求较低的碳含量。

采用AOD工艺冶炼不锈钢，为降低生产成本，一般使用高碳铬铁、高碳锰铁进行合金化。高碳合金需要在脱碳前期加入。比如在AOD冶炼中脱碳如分为6期，一般高碳合金在脱碳3期以前加入炉内。

S32101双相不锈钢产品要求[Mn]4.0-6.0％，按照现有双相不锈钢的锰合金化方法，需要在脱碳2、脱碳3期加入高碳锰铁进行合金化，熔池中[Mn]将达到约7％，而锰较碳更易氧化，将严重影响脱碳反应的进行，大大延长脱碳时间，从而造成冶炼时间延长、生产成本的大幅升高。

锰、铬均为易氧化元素，在不锈钢冶炼正常温度1550-1700℃范围内，锰、铬优先于碳被氧化。S32101因具有较高的锰、铬含量和较低的碳含量，因此脱碳难度远高于304。通常304不锈钢平均供氧脱碳时间为35分钟，而现有S32101双相不锈钢的锰合金化方法平均供氧脱碳时间太长为110-120分钟，导致生产效率低，成本高。

发明内容

为了克服现有S32101双相不锈钢的锰合金化方法的上述不足，本发明提供一种脱碳时间短的S32101双相不锈钢的锰合金化方法，从而提高生产效率，降低生产成本。

本发明是在S32101双相不锈钢冶炼过程中，使用不含碳的[Mn]≥99％的电解锰或使用[Mn]≥95％的金属锰铁合金代替高碳锰铁用于锰合金化；(脱碳期不加入锰铁合金)，锰合金化采用的电解锰或金属锰铁合金，全部在还原期加入。

本S32101双相不锈钢的锰合金化方法包括的步骤为I AOD兑钢、II AOD脱碳、铬合金化与III还原、锰合金化，其特征是：它(使用的)的锰合金化材料是在还原期全部加入(即只在还原期加入)，锰合金化材料是不含碳的锰含量≥99％的电解锰或不含碳的含锰量≥95％的金属锰铁合金。

进一步讲，本S32101双相不锈钢的锰合金化方法包括下述依次的步骤：

步骤I AOD兑钢

将电炉熔化的不锈钢母液兑入AOD炉，不锈钢母液的成分的质量百分比为：

C 1.2-2.0％；Si≤0.30％；Mn 0.2-1.0％；P≤0.030％；

S≤0.030％；Cr 18.0-22.0％；Ni≤0.30％；Cu≤0.20％；

其余为Fe与不可避免的杂质。

步骤II AOD脱碳、铬合金化

由顶枪与侧枪向熔池吹入氧气与氮气的混合气进行脱碳，脱碳期(按照冶炼控制模型计算结果，一般冶炼不锈钢均有计算机控制模型参与计算控制，根据入AOD炉钢液的成分、温度来计算需要加入的合金料和造渣材料数量)加入石灰与轻烧白云石造渣，每吨钢水加石灰121±20kg，轻烧白云石30±2kg，脱碳期每吨钢水加45±2kg高碳铬铁(Cr 61％)，加入10±1kg镍豆(Ni99.5％)。

脱碳持续95±6分钟，倒炉取样分析钢水成分，确认熔池中钢水碳含量达到0.03％以下，脱碳期结束，进入还原期；

步骤III还原、锰合金化

进入还原期，(按照冶炼控制模型计算结果)，加入低碳硅铁(Si 76％)、电解锰(Mn 99％)、钼铁(Mo 55％)、石灰与萤石合金化，每吨钢水的加入量分别为低碳硅铁39±2kg、电解锰53±2kg、钼铁3.6±0.6kg、石灰6±0.6kg与萤石19.4±0.6kg，先侧吹氮气然后切换氩气进行还原，还原时间为8-10分钟，取样分析，钢水成分的质量百分比达下述要求出钢：

C≤0.04；Si≤1.00；Mn 4.0-6.0；P≤0.030；S≤0.005；

Cr 21.0-22.0；Ni 1.35-1.70；Cu 0.1-0.8；

Mo 0.1-0.8；N 0.20-0.25；其余为Fe与不可避免的杂质。

上述的S32101双相不锈钢的锰合金化方法，其特征是：步骤II AOD脱碳、铬合金化时，由顶枪与侧枪向熔池吹入氧气与氮气的混合气中，氧气/氮气配比从3∶1到1∶5随脱碳进程调节。

上述的S32101双相不锈钢的锰合金化方法，其特征是：步骤III还原、锰合金化先侧吹氮气然后切换氩气进行还原，侧吹氮的时间不超过6分钟。

上述的S32101双相不锈钢的锰合金化方法，其特征是：步骤II AOD脱碳、铬合金化中分为六个脱碳期，六个脱碳期每吨钢水所加的原料分别为：

脱碳1期加石灰30±2kg，加轻烧白云石12±2kg；

脱碳2期加石灰18±2kg，加轻烧白云石6±0.5kg，高碳铬铁24±2kg；

脱碳3期加石灰18±2kg，加轻烧白云石6±0.5kg t，高碳铬铁21±2kg；

脱碳4期加石灰18±2kg，加轻烧白云石6±0.5kg；

脱碳5期加石灰18±2kg，加镍豆10.8±4kg；

脱碳6期加石灰18±2kg。

本发明优化调整了锰合金化的方法，将锰铁合金由高碳锰铁改为不含碳的[Mn]≥99％电解锰(亦可使用[Mn]≥95％的金属锰)，因而锰合金可以在脱碳结束的还原期加入。因脱碳期熔池中锰含量在0.6％以下，避免了熔池中锰含量高而造成脱碳困难，从而实现缩短脱碳时间的目的。本发明与现有双相不锈钢的锰合金化方法的对比见表2。

表2：本发明与现有工艺锰合金化方法对比

本发明根据S32101不锈钢的成分特点，用电解锰替代高碳锰铁用于锰合金化，在脱碳期不加入锰铁合金，电解锰全部在脱碳结束后的还原期加入，避免了原工艺脱碳过程中因熔池中锰含量高而造成的脱碳困难，可缩短脱碳时间15-20分钟，脱碳时间由现有方法的110-120分钟/炉，缩短15-20分钟达到90-100分钟/炉，从而提高生产效率降低生产成本。

具体实施方式

下面结合实施例详细说明本发明的具体实施方式，但本发明的具体实施方式不局限于下述的实施例。

实施例

使用原料：电炉预熔不锈钢母液、高碳铬铁、镍豆、电解锰、炼钢石灰、萤石块、低碳硅铁、钼铁、高压氧气、高压氮气、高压氩气；

反应容器：180吨AOD氩氧炉

冶炼产品：S32101双相不锈钢

本实施例的步骤是：

步骤1：AOD兑钢

将电炉熔化的165吨的不锈钢母液兑入AOD炉，不锈钢母液的成分的质量百分比为：

C 1.35；Si 0.30；Mn 0.50；P 0.030；

S 0.025；Cr 20.80；Ni 0.30；Cu 0.20；

其余为Fe与不可避免的杂质。

步骤2：AOD脱碳、铬合金化

由顶枪与侧枪向熔池吹入(氧气+氮气)的混合气进行脱碳，(氧气/氮气配比从3∶1到1∶5随脱碳进程调节)，脱碳期(按照冶炼控制模型计算结果)加入20吨石灰与5.0吨轻烧白云石造渣，脱碳过程加入7.5吨高碳铬铁(Cr 61％)与1.8吨镍豆(Ni99.5％)六个脱碳期所加的原料分别为：

脱碳1期加石灰5.0t，加轻烧白云石2.0t；

脱碳2期加石灰3.0t，加轻烧白云石1.0t，高碳铬铁4.0t；

脱碳3期加石灰3.0t，加轻烧白云石1.0t，高碳铬铁3.5t；

脱碳4期加石灰3.0t，加轻烧白云石1.0t；

脱碳5期加石灰3.0t，加镍豆1.8t；

脱碳6期加石灰3.0t；

脱碳持续95分钟，倒炉取样分析钢水成分，确认熔池中钢水碳含量达到0.03％以下，脱碳期结束，进入还原期；

步骤3：还原、锰合金化

进入还原期，(按照冶炼控制模型计算结果)，加入6.5t低碳硅铁(Si76％)、8.8t电解锰(Mn 99％)、0.6t钼铁(Mo 55％)、1.0t石灰与3.2t萤石，侧吹氮气5分钟、然后切换吹氩气3分钟进行还原，还原时间共8分钟，倒炉取样分析钢水成分，钢水成分的质量百分比达下述要求出钢：

C 0.035；  Si 0.60；    Mn 4.50；    P 0.025；

S 0.004；  Cr 21.80；   Ni 1.45；    Cu 0.18；

Mo 0.4；   N 0.22；其余为Fe与不可避免的杂质。

Claims (6)

1.一种双相不锈钢的锰合金化方法，它是S32101双相不锈钢的锰合金化方法，它包括I AOD兑钢、IIAOD脱碳、铬合金化与III还原、锰合金化，其特征是：它的锰合金化材料是在还原期全部加入即只在还原期加入，锰合金化材料是不含碳的锰含量≥99％的电解锰或不含碳的含锰量≥95％的金属锰铁合金。

2.根据权利要求1所述的双相不锈钢的锰合金化方法，其特征是它的步骤特征为：

I AOD兑钢

将电炉熔化的不锈钢母液兑入AOD炉，不锈钢母液的成分的质量百分比为：

C 1.2-2.0％；Si≤0.30％；Mn 0.2-1.0％；P≤0.030％；

S≤0.030％；Cr 18.0-22.0％；Ni≤0.30％；Cu≤0.20％；

其余为Fe与不可避免的杂质；

II AOD脱碳、铬合金化

由顶枪与侧枪向熔池吹入氧气与氮气的混合气进行脱碳，脱碳期加入石灰与轻烧白云石造渣，每吨钢水加石灰121±20kg，轻烧白云石30±2kg，脱碳期每吨钢水加45±2kg高碳铬铁，加入10±1kg镍豆；

脱碳持续95±6分钟，倒炉取样分析钢水成分，确认熔池中钢水碳含量达到0.03％以下，脱碳期结束，进入还原期；

III还原、锰合金化

进入还原期，加入低碳硅铁、电解锰、钼铁、石灰与萤石合金化，每吨钢水的加入量分别为低碳硅铁39±2kg、电解锰52±2kg、钼铁3.6±0.6kg、石灰6±0.6kg与萤石19.4±0.6kg，先侧吹氮气然后切换氩气进行还原，还原时间为8-10分钟，取样分析，钢水成分的质量百分比达下述要求出钢：

C≤0.04；Si≤1.00；Mn 4.0-6.0；P≤0.030；S≤0.005；

Cr 21.0-22.0；Ni 1.35-1.70；Cu 0.1-0.8；

Mo 0.1-0.8；N 0.20-0.25；其余为Fe与不可避免的杂质。

3.根据权利要求2所述的双相不锈钢的锰合金化方法，其特征是：步骤II AOD脱碳、铬合金化时，由顶枪与侧枪向熔池吹入氧气与氮气的混合气中，氧气/氮气配比从3∶1到1∶5随脱碳进程调节。

4.根据权利要求2或3所述的双相不锈钢的锰合金化方法，其特征是：步骤III还原、锰合金化先侧吹氮气然后切换氩气进行还原，侧吹氮的时间不超过6分钟。

5.根据权利要求2或3所述的双相不锈钢的锰合金化方法，其特征是：步骤II AOD脱碳、铬合金化中分为六个脱碳期，六个脱碳期每吨钢水所加的原料分别为：

脱碳1期加石灰30±2kg，加轻烧白云石12±2kg；

脱碳2期加石灰18±2kg，加轻烧白云石6±0.5kg，高碳铬铁24±2kg；

脱碳3期加石灰18±2kg，加轻烧白云石6±0.5kg t，高碳铬铁21±2kg；

脱碳4期加石灰18±2kg，加轻烧白云石6±0.5kg；

脱碳5期加石灰18±2kg，加镍豆10.8±4kg；

脱碳6期加石灰18±2kg。

6.根据权利要求5所述的双相不锈钢的锰合金化方法，其特征是：步骤II AOD脱碳、铬合金化中分为六个脱碳期，六个脱碳期每吨钢水所加的原料分别为：

脱碳1期加石灰30±2kg，加轻烧白云石12±2kg；

脱碳2期加石灰18±2kg，加轻烧白云石6±0.5kg，高碳铬铁24±2kg；

脱碳3期加石灰18±2kg，加轻烧白云石6±0.5kg t，高碳铬铁21±2kg；

脱碳4期加石灰18±2kg，加轻烧白云石6±0.5kg；

脱碳5期加石灰18±2kg，加镍豆10.8±4kg；

脱碳6期加石灰18±2kg。