CN104988283A - 一种双相不锈钢冶炼工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于炼钢技术领域，涉及一种双相不锈钢的冶炼工艺。本发明生产工艺原料为碳钢料头、不锈钢料头、不锈钢钢屑、高碳铬铁，通过中频炉熔炼高铬高碳钢水，而不需要采用价格相对较高的低碳或微碳铬铁来冶炼，温度合适后由钢包转入AOD炉中，采用AOD氩氧炉等熔炼设备吹氧脱碳精炼钢水，并通过向钢中吹氮气给钢增氮，减少采用氮化合金增氮的成本，成分合格后浇注成电极坯，电渣重熔时采取氩气或干空气保护，进一步降低熔池吸气量，通过调整电压电流控制熔化率，本发明的双相不锈钢钢也适用于其它适用的领域。

Description

一种双相不锈钢冶炼工艺

技术领域

本发明属于炼钢技术领域，涉及一种双相不锈钢冶炼工艺。

背景技术

双相不锈钢由奥氏体和铁素体两相组织构成。两相比例可以通过合金成分和热处理条件的改变予以调整。此类钢屈服强度高、耐点蚀、耐应力腐蚀，易于成型和焊接，特别适于制造含氯化物和硫化氢介质条件下的设备，双相不锈钢又因高强度使其在负荷较重的结构应用中成为奥氏体不锈钢理想的替代材料。

双相不锈钢的开发是为了解决高碳奥氏体不锈钢的晶间腐蚀，主要向两个方向发展，一是节镍，二是具有耐腐蚀性，在热加工变形温度下，由于双相不锈钢中奥氏体和铁素体强度、韧性不同，其变形行为存在差异，导致钢的热塑性下降，热加工性变坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生产成本低、制得的钢大大满足使用要求的双相不锈钢冶炼工艺。

本发明的技术方案是这样实现的：一种双相不锈钢冶炼工艺，该工艺包括如下工序：

步骤1：精选以碳钢料头、不锈钢料头、不锈钢钢屑、高碳铬铁为主的原材料，控制有害元素As、Sn、Pb、Sb及Bi的总含量不大于0.05%；

步骤2：进行中频炉冶炼，将原材料熔清，加入适量石灰和萤石，还原后取样分析成分，[C]2.00～3.00%、[P]≤0.025%、有害元素As、Sn、Pb、Sb及Bi的总含量不大于0.05%，温度≥1600℃后中频炉出钢；

步骤3：将钢水通过钢包兑入AOD炉后分三个阶段进行吹氧精炼；

    第一阶段：氧∶氮＝3∶1即氧气流量约500～600m3/h，氮气流量约150～250m3/h进行吹炼，钢液温度≥1680℃、[C]≤0.20%进入第二阶段；

    第二阶段：氧∶氮＝1∶1即氧气流量大约350～400m3/h、氮气流量大约350～400m3/h进行吹炼，钢液温度≥1720℃、[C]≤0.06%进入第三阶段；

第三阶段：氧∶氩＝1∶3即氧气流量大约150～200m3/h、氩气流量大约450～550m3/h进行吹炼，当钢液中[C]≤0.01％、温度在1700～1750℃时，进入还原期；

    吹氧结束后加入烘烤好的硅铁约15～25kg/t，氩气流量500～600m3/h，时间5～10分钟进行还原，化学分析样结果回来后扒渣量≥80％，调整钢液成分，加入适量烘烤过的石灰、萤石、铝块或硅钙块，进行脱氧和脱硫，氮气搅拌时间3～5分钟；化学成分符合要求后，钢液温度不小于1580℃即可出钢，根据钢液温度氩气弱搅拌时间不小于5分钟，弱搅拌后包中钢液温度：1490～1500℃则吊包浇注；

步骤4：根据钢液温度镇静时间不小于2分钟，浇注成不锈钢电极坯，浇注前加入适量保护渣，冒口凝固后即脱模空冷或风冷；

    步骤5：电渣重熔时通过调整电压电流控制熔化率，重熔时采取氩气或干空气保护，进一步降低熔池吸气量，根据母材中硅含量，在重熔时持续加入脱氧剂脱氧，保持渣中（FeO）含量不大于0.6%，成品中[Al]不大于0.015%，进一步提高钢液纯净度。

本发明的技术方案产生的积极效果如下：本生产工艺通过中频炉等熔炼设备冶炼高铬、高碳钢水，采用氩氧炉等熔炼设备吹氧脱碳精炼钢水，采用氩氧炉冶炼可通过向钢中吹氮气给钢增氮，减少采用氮化合金增氮的成本。铸造成电极坯然后电渣成电渣锭，获得本双相不锈钢，而不需要采用价格相对较高的低碳或微碳铬铁来冶炼。根据两相组织特点，通过合理控制化学成分和热处理工艺，将奥氏体不锈钢所具有的优良韧性和焊接性能与铁素体不锈钢所具有的较高强度和耐氯化物应力腐蚀性能结合在一起，使双相不锈钢兼有奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的优点。

本发明中双相不锈钢具有韧性高、脆性转变温度低，焊接性能好，屈服强度高等优点，特别适于制造含氯化物和硫化氢介质条件下的设备，双相不锈钢又因高强度使其在负荷较重的结构应用中成为奥氏体不锈钢理想的替代材料。双相不锈钢具有可焊接性好，热裂倾向小，焊前不需要预热，焊后不需热处理，可与奥氏体不锈钢和碳钢等异种负进行焊接等到优点。

具体实施方式

一种双相不锈钢冶炼工艺，该双相不锈钢化学成分重量百分组成如下：C≤0.03%、Mn≤1.0％、Si≤1.0％、P≤0.030％、S≤0.010％、Cr 24.0－26.0％、Ni 6.0－8.0％、Mo 3.0-4.0％、W 0.5－1.0％、Cu 0.5－1.0％、N 0.20-0.30％，余量为铁；且满足耐点蚀当量PREN值=Cr(%)+3.3Mo(%)+16N(%)≥40的条件。还可含有一种或一种以上下列重量含量的成分：Nb≤0.20％、B≤0.0035％；以下成分重量百分含量为最佳选择：Cr 25.0－26.0％、Mo 3.5-4.0％、N 0.25-0.30％，其余成分按中限控制。

该双相不锈钢冶炼工艺包括如下工序：

步骤1：精选以碳钢料头、不锈钢料头、不锈钢钢屑、高碳铬铁为主的原材料，控制有害元素As、Sn、Pb、Sb及Bi的总含量不大于0.05%，各种含量如上；

步骤2：进行中频炉冶炼，将原材料熔清，加入适量石灰和萤石，还原后取样分析成分，温度≥1600℃后中频炉出钢；

步骤3：将钢水通过钢包兑入AOD炉后分三个阶段进行吹氧精炼；

    第一阶段：氧∶氮＝3∶1即氧气流量约500～600m3/h，氮气流量约150～250m3/h进行吹炼，钢液温度≥1680℃、[C]≤0.20%进入第二阶段；

    第二阶段：氧∶氮＝1∶1即氧气流量大约350～400m3/h、氮气流量大约350～400m3/h进行吹炼，钢液温度≥1720℃、[C]≤0.06%进入第三阶段；

第三阶段：氧∶氩＝1∶3即氧气流量大约150～200m3/h、氩气流量大约450～550m3/h进行吹炼，当钢液中[C]≤0.01％、温度在1700～1750℃时，进入还原期；

    吹氧结束后加入烘烤好的硅铁约15～25kg/t，氩气流量500～600m3/h，时间5～10分钟进行还原，化学分析样结果回来后扒渣量≥80％，调整钢液成分，加入适量烘烤过的石灰、萤石、铝块或硅钙块，进行脱氧和脱硫，氮气搅拌时间3～5分钟；化学成分符合要求后，钢液温度不小于1580℃即可出钢，根据钢液温度氩气弱搅拌时间不小于5分钟，弱搅拌后包中钢液温度：1490～1500℃则吊包浇注；

步骤4：根据钢液温度镇静时间不小于2分钟，浇注成电极坯，电极坯加冒口、不锈钢专用保护渣，浇完补加碳化稻壳保温，凝固后即脱模空冷或风冷；

    步骤5：电渣重熔时通过调整电压电流控制熔化率，重熔时采取氩气或干空气保护，进一步降低熔池吸气量，根据母材中硅含量，在重熔时持续加入脱氧剂脱氧，保持渣中（FeO）含量不大于0.6%，成品中[Al]不大于0.015%，进一步提高钢液纯净度。

其生产工艺通过中频炉熔炼设备冶炼钢水，采用AOD设备精炼钢水铸造成电极坯。

所述方法包括电渣重熔，通过调整电压电流控制熔化率，重熔时采取氩气或干空气保护，进一步降低熔池吸气量；

本发明生产工艺原料为碳钢料头、不锈钢料头、不锈钢钢屑、高碳铬铁，冶炼采用中频炉冶炼高铬高碳的钢水，大部分的高碳铬铁和全部的Ni、Mo在中频炉熔化期加入，并控制钢中P≤0.025％。

采用氩氧精炼吹氧脱碳精炼钢水，降低CO分压，有利于降C保Cr。氩氧炉吹氧脱碳精炼钢水时，采用氮气取代氩气作为稀释气体和搅拌气体，既增加钢中的N含量，同时又降低了钢的冶炼成本。当钢中C达到0.08％时，氩氧炉要不断降低氧氮比，或停吹氧，仅吹氮气脱碳，把C降到要求的范围以内；电解锰在氩氧炉脱碳后的还原期加入，用硅铁和铝还原脱氧、成份合格后出钢浇铸电极坯。

电渣重熔时通过调整电压电流控制熔化率，重熔时采取氩气或干空气保护，进一步降低熔池吸气量，根据母材中硅含量，在重熔时持续加入脱氧剂脱氧，保持渣中（FeO）含量不大于0.6%，成品中[Al]不大于0.015%，进一步提高钢液纯净度。

Claims (1)

1.一种双相不锈钢冶炼工艺，其特征在于：该工艺包括如下工序：

步骤1：精选以碳钢料头、不锈钢料头、不锈钢钢屑、高碳铬铁为主的原材料，控制有害元素As、Sn、Pb、Sb及Bi的总含量不大于0.05%；

步骤2：进行中频炉冶炼，将原材料熔清，加入适量石灰和萤石，还原后取样分析成分，[C]2.00～3.00%、[P]≤0.025%、有害元素As、Sn、Pb、Sb及Bi的总含量不大于0.05%，温度≥1600℃后中频炉出钢；

步骤3：将钢水通过钢包兑入AOD炉后分三个阶段进行吹氧精炼；

    第一阶段：氧∶氮＝3∶1即氧气流量约500～600m3/h，氮气流量约150～250m3/h进行吹炼，钢液温度≥1680℃、[C]≤0.20%进入第二阶段；

    第二阶段：氧∶氮＝1∶1即氧气流量大约350～400m3/h、氮气流量大约350～400m3/h进行吹炼，钢液温度≥1720℃、[C]≤0.06%进入第三阶段；

第三阶段：氧∶氩＝1∶3即氧气流量大约150～200m3/h、氩气流量大约450～550m3/h进行吹炼，当钢液中[C]≤0.01％、温度在1700～1750℃时，进入还原期；

    吹氧结束后加入烘烤好的硅铁约15～25kg/t，氩气流量500～600m3/h，时间5～10分钟进行还原，化学分析样结果回来后扒渣量≥80％，调整钢液成分，加入适量烘烤过的石灰、萤石、铝块或硅钙块，进行脱氧和脱硫，氮气搅拌时间3～5分钟；化学成分符合要求后，钢液温度不小于1580℃即可出钢，根据钢液温度氩气弱搅拌时间不小于5分钟，弱搅拌后包中钢液温度：1490～1500℃则吊包浇注；

步骤4：根据钢液温度镇静时间不小于2分钟，浇注成不锈钢电极坯，浇注前加入适量保护渣，冒口凝固后即脱模空冷或风冷；

    步骤5：电渣重熔时通过调整电压电流控制熔化率，重熔时采取氩气或干空气保护，进一步降低熔池吸气量，根据母材中硅含量，在重熔时持续加入脱氧剂脱氧，保持渣中（FeO）含量不大于0.6%，成品中[Al]不大于0.015%，进一步提高钢液纯净度。