CN104178596B - 电弧炉返回吹氧法冶炼不锈钢的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及不锈钢冶炼技术领域，公开了一种电弧炉返回吹氧法冶炼不锈钢的工艺。本发明结合生产实践，针对不锈钢生产中存在的一些问题，采用高硅（硅调整到1.0％～1.5％）、高镍(控制在10％左右)、高温、高压(1.5～1.8MPa)、双管连续吹氧18～22分钟、及时加合金快速降低炉内钢液温度和合理供电等工艺技术和操作手段，使冶炼时高合金钢返回料的使用率达到90％以上，铬在整个冶炼过程中的回收率达到95％以上，冶炼吹氧时间缩短了约40分钟左右。采用本发明所述的电弧炉返回吹氧法冶炼不锈钢工艺可大大提高了炉衬的使用寿命，有效地降低生产成本和工人劳动强度，产生非常可观的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及不锈钢冶炼技术领域，具体的说是一种在高硅、高镍、高压、高温等条件下的一种电弧炉返回吹氧法冶炼不锈钢的工艺。
背景技术
电弧炉返回吹氧法冶炼不锈钢工艺现已普遍应用于不锈钢生产领域，其目的是回收废合金钢中价值高的金属元素如铬、镍、钼等，以降低冶炼生产成本。用电弧炉返回吹氧法冶炼生产镍铬系不锈钢，在长期生产实践中，发现存在如下问题：
（1）电弧炉返回吹氧法冶炼不锈钢生产中高合金钢返回炉料使用量较低，一般为40%～60%，且合金的回收率不高，冶炼成本较高；
（2）电弧炉返回吹氧法冶炼不锈钢在吹氧脱碳的过程中，钢液中的铬也会被氧化，低温时铬氧化倾向大，钢液中的含铬量愈高时，铬的氧化烧损愈多，造成出钢液的成分无法保证，尤其是碳、铬的含量不好控制；
（3）电弧炉返回吹氧法冶炼不锈钢在生产过程中钢液的温度不好控制，电压、电流操作不当，会造成短弧操作，电压、电流使用不合理，合金回收率低，严重影响生产进程及产品质量；
（4）电弧炉返回吹氧法冶炼不锈钢在吹炼时炉内温度不断升高，使炉衬长时间处于过热状态，高温炉渣对炉衬侵蚀严重，造成炉衬损坏，需要用卤水镁砂高温快速补炉或重新砌炉，补炉操作复杂，费时费工。
发明内容
本发明的目的是提供一种电弧炉返回吹氧法冶炼不锈钢工艺，通过高硅、高镍、高温、高压、双管连续吹氧、及时加合金快速降低炉内钢液温度和合理供电等工艺技术和操作手段，以解决电弧炉返回法冶炼时回炉料使用量低、化学成分难以控制、合金元素铬回收率低、冶炼时间长、炉衬损坏严重等问题。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：
一种电弧炉返回吹氧法冶炼不锈钢的工艺，其特征在于它包括以下步骤：
步骤一、配料：90%的炉料采用本钢种高合金钢返回料，如有大块炉料切割成小块；在装料前炉底加入钢液重量1.0～1.5%的FeSi，配入Ni到中上线；
步骤二、熔化期：当炉料熔清后，钢液的温度≥1600℃时，根据炉渣情况，判断是否放渣，保证吹氧脱碳在薄渣下进行；
步骤三、氧化期：取炉试样分析钢液成分，将Si的成分调整控制到钢液重量的1.0～1.5%，Ni的成分调整控制到钢液重量的9.5～10.5%，计算钢液成分铬碳质量比，确定吹氧温度，当炉内钢液温度满足要求时，将吹氧压力提高至1.5～1.8MPa，用两根吹氧管连续吹氧18～22分钟，观察炉膛气氛、吹氧火焰的颜色，再次取样分析钢液成分，将C的成分调整控制到≤钢液重量的0.03%；
步骤四、还原期：在脱氧良好的白渣情况下加入FeCr合金块调整最终成分同时能起到快速降低炉内温度的作用，其中所述FeCr合金块中Cr含量为60～70%，加入FeCr合金后及时推拉搅拌钢液，补加FeCr合金调整钢液最终成分，炉内温度快速降低，搅拌钢液，把露于渣面上的固体FeCr合金块推入钢液中，分批次加入还原剂回收渣中的Cr，当加入的合金露于渣面上时，采用电压210V、电流10KA的供电方式；如合金埋入渣面下时则采用电压180V，电流8KA的供电方式，还原期严禁短弧操作，电极下降要同步；
步骤五、出钢，浇注。
作为本发明的进一步改进，步骤三所述的吹氧温度范围为1705～1835℃。
作为本发明的更进一步改进，步骤四中所述合FeCr合金块中Cr含量为60～70%。
作为本发明的更进一步改进，所述步骤四中所述还原剂为铝块、铝屑、FeSi、CaSi中的一种或两种以上的组合。其中所述铝块中铝的质量百分比含量≥95%；所述铝屑中铝的质量百分比含量≥95%；所述FeSi中Si的质量百分比含量为72～80%；所述CaSi中Si的质量百分比含量≥28%。
本发明所述的工艺具有以下技术特点：
（1）、高硅：氧化期硅含量为钢液重量的1.0％～1.5％。由于硅和氧的亲和力大于铬和氧的亲和力，硅先于铬被氧化，且熔化所需时间较长，为了解决熔化期铬烧损严重难题和为氧化期提供适当的硅含量,在实际操作中，提前在装料时加入钢液重量1.0％～1.5％的硅铁。每氧化1％的硅比每氧化1％的铬放出的热量多，这样在熔化过程中用硅来保护铬，降低铬的烧损，与此同时，硅氧化放出较大热量，迅速提高了钢液温度，为碳的提前氧化创造了条件。通过实验证明，化清铬的含量比原工艺中铬的含量提高了1.5％～2.0％。
（2）、高镍：熔清镍控制在钢液重量的9.5～10.5%。由于镍与氧亲和力较小，在返回吹氧法冶炼时，一般将镍按中上线配入炉料中。镍能提高碳的活度，可以降低脱碳温度，将镍全部配入炉料中对吹氧脱碳有利。有出钢液质量的10％左右镍存在时，可使氧化末期在脱碳温度降低40～50℃的情况下，仍能达到同样的脱碳效果。
（3）、高温：根据铬碳质量比和硅、镍的含量决定吹氧时熔池中钢液的温度。高铬熔池中进行冶炼时，在一般的冶炼温度下（1550～1600℃）吹氧时，铬较先与碳氧化，在此温度下，铬和氧的亲和力比碳和氧的亲合力大，即使铬含量很低时，也是一样先被氧化。所以一般的冶炼温度下不可能冶炼出高铬低碳钢。而当温度升高到1705～1835℃时情况则不同，此时，碳和氧的亲和力增强，在冶炼过程中合理控制熔炼温度，达到高铬熔池钢液中脱碳（即碳氧化）保铬（减少铬氧化）的良好效果；
经过长期生产实践，发明人得出碳的百分含量、铬的百分含量与吹氧温度T存在如表1所示的关系：
表1
根据表1所述数据可以在冶炼过程中合理控制熔炼温度，达到脱碳保铬的良好效果。
（4）、高压：吹氧压力提高到1.5～1.8MPa，采用双管连续吹氧。供氧压力的高低影响熔池中供氧速度的大小，也影响元素的氧化速度。供养压力大，对熔池搅拌作用强烈，氧气、炉渣、金属液充分接触，化学反应速度快，冶炼时间短，热损失部分减少，则熔池升温速度加快，促使钢液温度升高，利于脱碳反应的进行。供氧压力愈大，吹氧后铬损失愈小。吹氧管由于气体的流量增大冷却效果增加并能被渣子保护；冶炼吹氧时间由原来1小时左右降低到现在18～22分钟，缩短了约40分钟，出钢后只需对炉衬进行局部小范围的修补，炉衬的寿命明显提高；
经过长期生产实践，发明人得出供氧压力与铬损失关系如表2所示：
表2
（5）、强还原：在氧化期脱碳保铬的过程中，不可避免的使少量铬氧化而进入渣中，使渣中氧化铬的含量增高。因此，进入还原期时要采用插铝、加入FeSi粉、CaSi粉、铝屑等综合强还原措施来回收渣中的铬，以提高铬的回收率，使铬在整个冶炼过程中的回收率达到95％以上。同时，要造好还原渣，并在脱氧良好的白渣情况下补加FeCr，调整最终成分；
（6）、返回料的使用量达到90%，提高了返回料的使用量，大大节约了原材料。
采用本发明所提供的技术方案，能够大幅提高返回吹氧法冶炼不锈钢时返回料的使用量，又可以降低返回料中铬的烧损，同时能够缩短吹氧时间，避免炉衬侵蚀损坏，还可有效地降低生产成本和工人劳动强度，产生可观的经济效益。
具体实施方式
采用本发明所述的电弧炉返回吹氧法冶炼不锈钢的工艺，生产产品型号：DN400 2500lb，材料：CF8C，毛重：4300kg，液重：9350kg铸件两件，具体实施方法如下：
1、冶炼技术要求：
2、配料：配料总量W=铸件液重+余钢+合金+烧损=10360kg,配料单：
本钢种返回料成分：（%）
C：0.10，Si：0.70，Mn：0.90，S ：0.025，P：0.030，Cr：18.3，Ni：9.5，Nb：0.49，其余：Fe。
包括以下步骤：
步骤一、配料：90%的炉料采用本钢种高合金钢返回料，如有大块炉料切割成小块；在装料前炉底加入钢液重量1.0～1.5%的FeSi，配入Ni到中上线；
步骤二、熔化期：当炉料熔清后，钢液的温度≥1600℃时，根据炉渣情况，判断是否放渣，保证吹氧脱碳在薄渣下进行；
步骤三、氧化期：取炉试样分析钢液成分，将Si的成分调整控制到钢液重量的1.0～1.5%，Ni的成分调整控制到钢液重量的10%，计算钢液成分铬碳质量比确定吹氧温度1800℃，当炉内钢液温度满足要求时，将吹氧压力提高至1.5～1.8MPa，用两根吹氧管连续吹氧20分钟，观察炉膛气氛、吹氧火焰的颜色，再次取样分析钢液成分，将C的成分调整控制到≤钢液重量的0.03%；
步骤四、还原期：在脱氧良好的白渣情况下补加FeCr（Cr含量为60～70%）合金块调整最终成分，同时合金块使得炉内温度快速下降；推拉搅拌钢液，把露于渣面上的合金块推入钢液中并分批次加入还原剂回收渣中的Cr，还原剂为铝块（铝块中铝的质量百分比含量≥95%）、FeSi（FeSi中Si的质量百分比含量为72～80%）；当加入的合金露于渣面上时，采用电压210V、电流10KA的供电方式；如合金埋入渣面下时则采用电压180V，电流8KA的供电方式，还原期严禁短弧操作，电极下降要同步；
步骤五、出钢，浇注。
生产所得钢液成分为：（单位：钢液的重量百分比）
第一炉：
C：0.07，Si：0.74，Mn：0.67，S：0.020，P：0.023，Cr：18.9，Ni：9.3，Nb：0.59，其余：Fe。
第二炉：
C：0.06，Si：0.71，Mn：0.71，S：0.019，P：0.020，Cr：18.3，Ni：9.5，Nb：0.49，其余：Fe。
从上述数据可以看出，采用本发明所述工艺方法，使冶炼时高合金钢返回料的使用率达到90％以上，铬在整个冶炼过程中的回收率达到95％以上，冶炼吹氧时间缩短了约40分钟左右。采用本发明所述的返回吹氧法冶炼不锈钢的工艺，大大提高了炉衬的使用寿命，有效地降低生产成本和工人劳动强度，产生非常可观的经济效益。
Claims (9)
1.一种电弧炉返回吹氧法冶炼不锈钢的工艺，其特征在于它包括以下步骤：
步骤一、配料：90%的炉料采用材质代号为CF8C的不锈钢返回料，在装料前炉底加入出钢液重量1.0～1.5%的FeSi，配入Ni到中上线；
步骤二、熔化期：当炉料熔清后，钢液的温度≥1600℃时，根据炉渣情况，判断是否放渣，保证吹氧脱碳在薄渣下进行；
步骤三、氧化期：取炉试样分析钢液成分，将Si的成分调整控制到钢液重量的1.0～1.5%，Ni的成分调整控制到钢液重量的9.5～10.5%，计算钢液成分铬碳质量比，当炉内钢液温度上升为1705～1835℃时，将吹氧压力提高至1.5～1.8MPa，用两根吹氧管连续吹氧18～22分钟，观察炉膛气氛、吹氧火焰的颜色，再次取样分析钢液成分，将C的成分调整控制到≤钢液重量的0.03%；
步骤四、还原期：在脱氧良好的白渣情况下补加FeCr合金，及时搅拌钢液，把露于渣面上的固体FeCr合金块推入钢液中，分批次加入还原剂回收渣中的Cr，当加入的合金露于渣面上时，采用电压210V、电流10KA的供电方式；当合金埋入渣面下时则采用电压180V，电流8KA的供电方式，还原期严禁短弧操作，电极下降要同步；
步骤五、出钢，浇注。
2.根据权利要求1所述的电弧炉返回吹氧法冶炼不锈钢的工艺，其特征在于：所述材质代号为CF8C的不锈钢返回料各成分的质量百分比含量为：C：0.10，Si：0.70，Mn：0.90，S ：0.025，P：0.030，Cr：18.3，Ni：9.5，Nb：0.49，其余：Fe。
3.根据权利要求1所述的电弧炉返回吹氧法冶炼不锈钢的工艺，其特征在于：步骤四中所述FeCr合金块的作用为调整钢液最终成分，快速降低炉内温度。
4.根据权利要求1所述的电弧炉返回吹氧法冶炼不锈钢的工艺，其特征在于：步骤四中所述FeCr合金块中Cr含量为60～70%。
5.根据权利要求1所述的电弧炉返回吹氧法冶炼不锈钢的工艺，其特征在于：所述步骤四中所述还原剂为铝块、铝屑、FeSi、CaSi中的一种或两种以上的组合。
6.根据权利要求5所述的电弧炉返回吹氧法冶炼不锈钢的工艺，其特征在于：所述铝块中铝的质量百分比含量≥95%。
7.根据权利要求5所述的电弧炉返回吹氧法冶炼不锈钢的工艺，其特征在于：所述铝屑中铝的质量百分比含量≥95%。
8.根据权利要求5所述的电弧炉返回吹氧法冶炼不锈钢的工艺，其特征在于：所述FeSi中Si的质量百分比含量为72～80%。
9.根据权利要求5所述的电弧炉返回吹氧法冶炼不锈钢的工艺，其特征在于：所述CaSi中Si的质量百分比含量≥28%。
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- 2014-07-28 CN CN201410361792.5A patent/CN104178596B/zh active Active
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