CN105177401A - 双相不锈钢的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双相不锈钢的生产方法，包括：1）、将铁水脱硅脱磷，合金在中频炉熔化，处理后的铁水与熔化的合金兑入精炼炉内进行脱碳、还原、排氮及深脱硫处理，待钢水成分的质量分数达到预定要求后出钢至钢包；2)、精炼炉进站，进站后吹氩，送电化渣后，喂纯钙线，喂加入石灰，萤石，送电将钢水升温，根据渣色情况加铝粒将渣色调整至白色，钢水质量分数达到预定要求后，调整氩气流量，加硼铁，软吹后出钢；3)、钢水镇静后浇注，生产出双相不锈钢铸坯。
Description
技术领域
本发明属于不锈钢冶炼技术领域，尤其涉及一种双相不锈钢的生产方法。
背景技术
目前，双相不锈钢是在其固溶组织中铁素体相与奥氏体相约各占一半，一般量少相的含量也需要达到30%。在含C较低的情况下，Cr含量在18%～28%，Ni含量在3%～10%。有些钢还含有Mo、Cu、Nb、Ti，N等合金元素。该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点，具有良好的力学和抗腐蚀性能，广泛应用于船舶、石油、化工、造纸等领域。目前生产双相不锈钢多数采用电炉+AOD生产模式（例如中国专利申请CN201110126703、CN201110306023、CN201210170317和CN201310001748），由于使用电炉冶炼半钢，对原料要求较高，合金收得率低，甚至后续增加VOD真空精炼工艺，冶炼成本较高。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种双相不锈钢的生产方法。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种双相不锈钢的生产方法，包括以下步骤：
1）、将铁水脱硅脱磷，合金在中频炉熔化，处理后的铁水与熔化的合金兑入精炼炉内进行脱碳、还原、排氮及深脱硫处理，待钢水成分的质量分数达到预定要求后出钢至钢包；
2)、钢水到达LF（钢包精炼炉）工序，进站后吹氩，氩气流量100～200NL/min，送电化渣后，喂纯钙线200m，喂线速度2～3m/s，加入石灰6～8kg/t，萤石2～3kg/t，送电将钢水升温至1545～1555℃，氩气流量控制在200～300NL/min，根据渣色情况加铝粒将渣色调整至白色，钢水质量分数达到预定要求后，调整氩气流量为100～200NL/min，加硼铁0.1～0.25kg/t，软吹12～20分钟后出钢；
3)、钢水镇静5分钟以上开始浇注，生产出双相不锈钢铸坯。
所述步骤1）中的脱硅脱磷是在铁水罐中，采用喷吹法脱磷，顶吹氧气流量10～30Nm3/min，枪位0.70～1.0m，喷粉枪喷吹石灰粉流量20～50kg/min，枪位距罐底500mm以下，每吨铁水需氧化铁皮0.10～0.20kg，开吹20～30分钟，扒渣取样，Si≤0.15%，进入脱磷期，加入萤石100～200kg，每吨铁水需氧化铁皮0.10～0.20kg，处理后的铁水质量分数为：C：3.0～3.6%，Si：≤0.010%，Mn：0.2～0.25%，P：≤0.015%，S：≤0.025%，铁水温度大于1350℃。
所述步骤1）中的合金为高碳铬铁、高碳镍铁、钼铁、电解镍中的一种或多种组合，要求出钢后的半钢成分中Cr、Ni、Mo的质量分数不超过成品成分的下限即可，合金中P≤0.030%，其他成分不做要求，剩余合金在不锈钢精炼炉，如AOD(氩氧脱碳精炼炉)、顶底复吹GOR（气氧精炼炉）中补齐。
所述步骤1）中的合金在中频炉熔化，出钢温度1650-1660℃，出钢后与脱硅脱磷铁水搀兑形成半钢。
所述步骤1）中的脱碳、还原处理是在不锈钢精炼炉，如AOD、顶底复吹GOR炉中进行。采用顶底或顶侧复吹脱碳，全程吹氮，脱碳至0.2%～0.15%终止顶枪吹炼，吹炼过程分批次加入石灰和剩余合金。当钢水碳含量小于0.005%，测温取样，钢水温度1720～1750℃，Cr、Ni、Mo成分满足预定要求，之后进入还原期，加入低碳硅铁30～40kg/t，萤石2.5～3.0kg/t，终渣碱度大于等于2.0，还原3～5分钟后加入电解锰，还原5～10分钟后，测温取样。
所述步骤1）中在不锈钢精炼炉进行排氮、深脱硫处理是在除氮、硫成分外其他元素满足钢水质量成分后，精炼炉倒出1/3炉渣，重新加入石灰10～12kg/t，铝粒4～8kg/t，改吹氩气进行深脱氧，排氮、脱硫，处理时间3～5分钟，测温取样，待钢水质量分数满足预定要求后出钢。
所述步骤1）中出钢前钢包烘烤至700～950℃，钢包底吹氩开至出钢位，将钢水倒入钢包内，出钢口出钢控制钢包渣层100～200mm，炉口出钢扒渣处理后渣层100～200mm。
所述步骤3）为连铸坯，连铸全程采用氩气保护性浇注，过热度20～35℃，拉速0.90～1.0m/min，使用电磁搅拌，生产出双相不锈钢铸坯。
本发明的有益效果是，此种双相不锈钢冶炼方法，是在没有真空处理设备条件下，采用铁水脱磷、中频炉和不锈钢精炼炉进行冶炼，提高合金收得率，冶炼成本低，不锈钢精炼采用二次造渣进行铝脱氧、深脱硫、排氮，将碳控制在0.02%以下，硫控制在0.002%以下，氮控制在0.14%～0.25%合理范围内，同时LF二次喂线钙处理，延长软吹氩和镇静时间，防止有害夹杂物的生产，保证钢水纯净度，防止了连铸过程中的水口堵塞，保证生产顺利进行。
本发明可降低冶炼成本，同时在没有真空处理设备的条件下，可以将C、S含量控制在较低的水平，将N含量控制在合理范围内，并防止或抑制了在生产过程中有害夹杂物镁铝尖晶石的形成，防止连铸过程中中间包水口的堵塞，保证了钢水的顺利浇注，提高了产品质量。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
某钢铁公司实施本发明专利，生产20炉022Cr23Ni5Mo3N牌号的双相不锈钢，钢水质量分数控制为：C：≤0.025%，Si：0.35～0.55%，Mn：1.10～1.4%，P：≤0.030%，S：≤0.002%，Cr：22.3～22.6%，Ni：5.05～5.15%，Mo：3.0～3.5%，N：0.14～0.18%，其余为Fe与不可避免的杂质。工艺流程为：
1、铁水脱硅脱磷
铁水脱硅脱磷是在铁水罐中，采用喷吹法脱磷，顶吹氧气流量26Nm3/min，枪位0.8m，喷粉枪喷吹石灰粉流量40kg/min，枪位距罐底500mm以下，每吨铁水氧化铁皮0.20kg，开吹25分钟，扒渣取样，Si≤0.15%，进入脱磷期，加入萤石150kg，每吨铁水氧化铁皮0.20kg，处理后的铁水质量分数为：C：3.5%，Si：0.008%，Mn：0.22%，P：0.010%，S：0.025%。温度1354℃，重量40.2t。
2、中频炉熔化合金
高碳铬铁，Cr:55%，P≤0.030%，在中频炉熔化，出钢温度1660℃，出钢量21t。出钢后与脱硅脱磷铁水搀兑形成半钢，半钢温度1430℃，半钢质量分数C：4.95%，Si：0.58%，Mn：0.20%，P：0.012%，S：0.029%。Cr,18.55%。
3、顶底复吹GOR炉精炼，脱碳还原
顶底复吹GOR炉炉采用顶底复吹脱碳，全程吹氮至还原期，脱碳至0.2%～0.15%终止顶枪吹炼，吹炼过程分批次加入石灰和剩余高碳合金。当钢水碳含量小于0.005%，钢水温度1734℃后进入还原期，加入低碳硅铁35kg/t，萤石2.8kg/t，终渣碱度2.0，还原3分钟后加入电解锰，还原10分钟后，测温取样。高碳铬铁加入量6.49t，钼铁3.3t，镍板3.5t，低碳硅铁2.35t，石灰15.4t，萤石2.7t。钢水质量成分C：0.008%，Si：0.39%，Mn：1.14%，P：0.025%，S：0.002%，Cr：22.35%，Ni：5.05%，Mo：3.05%，N：0.3%，其余为Fe与不可避免的杂质。
4、二次造渣深脱硫、排氮
确认成分、温度后，顶底复吹GOR精炼炉倒出1/3炉渣，重新加入石灰1000kg，铝粒560kg，改吹氩气进行深脱氧，排氮、脱硫，处理时间5分钟，吹氩300Nm3测温取样，成分温度符合控制要求出钢。钢水温度1650℃，钢水质量分数C：0.012%，Si：0.46%，Mn：1.21%，P：0.026%，S：0.0010%，Cr：22.38%，Ni：5.04%，Mo：3.06%，N：0.15%，其余为Fe与不可避免的杂质。
5、出钢
顶底复吹GOR炉出钢前钢包烘烤至800℃，钢包底吹氩开至出钢位，将钢水倒入钢包内，出钢口出钢，控制钢包渣层150mm。
6、LF（钢包精炼炉）精炼
钢包在LF进站，进站后吹氩，氩气流量200NL/min，送电化渣后，喂纯钙线200m，喂线速度2.5m/s，加入石灰500kg，萤石200kg，送电将钢水升温测温取样，钢水温度1545～1555℃，氩气流量控制在250NL/min，根据渣色情况加铝粒将渣色调整至白色，钢水质量分数达到C：0.020%，Si：0.51%，Mn：1.25%，P：0.027%，S：0.0007%，Cr：22.5%，Ni：5.05%，Mo：3.06%，N：0.145%，其余为Fe与不可避免的杂质时，调整氩气流量为150NL/min，加硼铁20kg，软吹15分钟后出钢。
7、连铸
钢水在连铸回转台上镇静5分钟以上开始浇注，连铸全程采用氩气保护性浇注，过热度30℃，拉速0.95m/min，使用电磁搅拌，生产出双相不锈钢铸坯。
实施例2：
某钢铁公司实施本发明专利，生产15炉022Cr23Ni5Mo3N牌号的双相不锈钢，钢水质量分数控制为：C：≤0.025%，Si：0.35～0.55%，Mn：1.10～1.4%，P：≤0.030%，S：≤0.002%，Cr：22.3～22.6%，Ni：5.05～5.15%，Mo：3.0～3.5%，N：0.14～0.18%，其余为Fe与不可避免的杂质。工艺流程为：
1、铁水脱硅脱磷
铁水脱硅脱磷是在铁水罐中，采用喷吹法脱磷，顶吹氧气流量10Nm3/min，枪位0.7m，喷粉枪喷吹石灰粉流量20kg/min，枪位距罐底500mm以下，每吨铁水氧化铁皮0.10kg，开吹20分钟，扒渣取样，Si≤0.15%，进入脱磷期，加入萤石100kg，每吨铁水氧化铁皮0.10kg，处理后的铁水质量分数为：C：3.0%，Si：0.008%，Mn：0.2%，P：0.010%，S：0.025%。温度1351℃，重量40t。
2、中频炉熔化合金
高碳铬铁，Cr:55%，P≤0.030%，在中频炉熔化，出钢温度1650℃，出钢量21t。出钢后与脱硅脱磷铁水搀兑形成半钢，半钢温度1430℃，半钢质量分数C：4.95%，Si：0.58%，Mn：0.20%，P：0.012%，S：0.029%。Cr,18.55%。
3、顶底复吹GOR炉精炼，脱碳还原
顶底复吹GOR炉采用顶底复吹脱碳，全程吹氮至还原期，脱碳至0.2%～0.15%终止顶枪吹炼，吹炼过程分批次加入石灰和剩余高碳合金。当钢水碳含量小于0.005%，钢水温度1720℃后进入还原期，加入低碳硅铁30kg/t，萤石2.5kg/t，终渣碱度2.0，还原5分钟后加入电解锰，再还原8分钟后，测温取样。高碳铬铁加入量6.49t，钼铁3.3t，镍板3.5t，低碳硅铁2.35t，石灰15.4t，萤石2.7t。钢水质量成分C：0.008%，Si：0.39%，Mn：1.14%，P：0.025%，S：0.002%，Cr：22.35%，Ni：5.05%，Mo：3.05%，N：0.3%，其余为Fe与不可避免的杂质。
4、二次造渣深脱硫、排氮
确认成分、温度后，顶底复吹GOR精炼炉倒出1/3炉渣，重新加入石灰1000kg，铝粒560kg，改吹氩气进行深脱氧，排氮、脱硫，处理时间3分钟，吹氩300Nm3测温取样，成分温度符合控制要求出钢。钢水温度1650℃，钢水质量分数C：0.012%，Si：0.46%，Mn：1.21%，P：0.026%，S：0.0010%，Cr：22.38%，Ni：5.04%，Mo：3.06%，N：0.15%，其余为Fe与不可避免的杂质。
5、出钢
顶底复吹GOR炉出钢前钢包烘烤至700℃，钢包底吹氩开至出钢位，将钢水倒入钢包内，出钢口出钢，控制钢包渣层100mm。
6、LF精炼
钢包在LF进站，进站后吹氩，氩气流量100NL/min，送电化渣后，喂纯钙线200m，喂线速度2m/s，加入石灰500kg，萤石200kg，送电将钢水升温测温取样，钢水温度1545℃，氩气流量控制在200NL/min，根据渣色情况加铝粒将渣色调整至白色，钢水质量分数达到C：0.020%，Si：0.51%，Mn：1.25%，P：0.027%，S：0.0007%，Cr：22.5%，Ni：5.05%，Mo：3.06%，N：0.145%，其余为Fe与不可避免的杂质时，调整氩气流量为100NL/min，加硼铁20kg，软吹12分钟后出钢。
7、连铸
钢水在连铸回转台上镇静5分钟以上开始浇注，连铸全程采用氩气保护性浇注，过热度30℃，拉速0.95m/min，使用电磁搅拌，生产出双相不锈钢铸坯。
实施例3：
某钢铁公司实施本发明专利，生产18炉022Cr23Ni5Mo3N牌号的双相不锈钢，钢水质量分数控制为：C：≤0.025%，Si：0.35～0.55%，Mn：1.10～1.4%，P：≤0.030%，S：≤0.002%，Cr：22.3～22.6%，Ni：5.05～5.15%，Mo：3.0～3.5%，N：0.14～0.18%，其余为Fe与不可避免的杂质。工艺流程为：
1、铁水脱硅脱磷
铁水脱硅脱磷是在铁水罐中，采用喷吹法脱磷，顶吹氧气流量30Nm3/min，枪位1.0m，喷粉枪喷吹石灰粉流量50kg/min，枪位距罐底500mm以下，每吨铁水氧化铁皮0.20kg，开吹30分钟，扒渣取样，Si≤0.15%，进入脱磷期，加入萤石200kg，每吨铁水氧化铁皮0.20kg，处理后的铁水质量分数为：C：3.5%，Si：0.008%，Mn：0.22%，P：0.010%，S：0.025%。温度1360℃，重量40.5t。
2、中频炉熔化合金
高碳铬铁，Cr:55%，P≤0.030%，在中频炉熔化，出钢温度1660℃，出钢量21t。出钢后与脱硅脱磷铁水搀兑形成半钢，半钢温度1430℃，半钢质量分数C：4.95%，Si：0.58%，Mn：0.20%，P：0.012%，S：0.029%。Cr,18.55%。
3、顶底复吹GOR炉精炼，脱碳还原
顶底复吹GOR炉采用顶底复吹脱碳，全程吹氮至还原期，脱碳至0.2%终止顶枪吹炼，吹炼过程分批次加入石灰和剩余高碳合金。当钢水碳含量小于0.005%，钢水温度1750℃后进入还原期，加入低碳硅铁40kg/t，萤石3.0kg/t，终渣碱度2.0，还原5分钟后加入电解锰，还原5分钟后，测温取样。高碳铬铁加入量6.49t，钼铁3.3t，镍板3.5t，低碳硅铁2.35t，石灰15.4t，萤石2.7t。钢水质量成分C：0.008%，Si：0.39%，Mn：1.14%，P：0.025%，S：0.002%，Cr：22.35%，Ni：5.05%，Mo：3.05%，N：0.3%，其余为Fe与不可避免的杂质。
4、二次造渣深脱硫、排氮
确认成分、温度后，顶底复吹GOR精炼炉倒出1/3炉渣，重新加入石灰1000kg，铝粒560kg，改吹氩气进行深脱氧，排氮、脱硫，处理时间5分钟，吹氩300Nm3测温取样，成分温度符合控制要求出钢。钢水温度1650℃，钢水质量分数C：0.012%，Si：0.46%，Mn：1.21%，P：0.026%，S：0.0010%，Cr：22.38%，Ni：5.04%，Mo：3.06%，N：0.15%，其余为Fe与不可避免的杂质。
5、出钢
顶底复吹GOR炉出钢前钢包烘烤至950℃，钢包底吹氩开至出钢位，将钢水倒入钢包内，出钢口出钢，控制钢包渣层200mm。
6、LF精炼
钢包在LF进站，进站后吹氩，氩气流量200NL/min，送电化渣后，喂纯钙线200m，喂线速度3m/s，加入石灰500kg，萤石200kg，送电将钢水升温测温取样，钢水温度1555℃，氩气流量控制在300NL/min，根据渣色情况加铝粒将渣色调整至白色，钢水质量分数达到C：0.020%，Si：0.51%，Mn：1.25%，P：0.027%，S：0.0007%，Cr：22.5%，Ni：5.05%，Mo：3.06%，N：0.145%，其余为Fe与不可避免的杂质时，调整氩气流量为200NL/min，加硼铁20kg，软吹20分钟后出钢。
7、连铸
钢水在连铸回转台上镇静5分钟以上开始浇注，连铸全程采用氩气保护性浇注，过热度35℃，拉速1.0m/min，使用电磁搅拌，生产出双相不锈钢铸坯。
上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (8)
1.一种双相不锈钢的生产方法，其特征是，包括以下步骤：
1）、将铁水脱硅脱磷，合金在中频炉熔化，处理后的铁水与熔化的合金兑入精炼炉内进行脱碳、还原、排氮及深脱硫处理，待钢水成分的质量分数达到预定要求后出钢至钢包；
2)、精炼炉进站，进站后吹氩，氩气流量100～200NL/min，送电化渣后，喂纯钙线200m，喂线速度2～3m/s，加入石灰6～8kg/t，萤石2～3kg/t，送电将钢水升温至1545～1555℃，氩气流量控制在200～300NL/min，根据渣色情况加铝粒将渣色调整至白色，钢水质量分数达到预定要求后，调整氩气流量为100～200NL/min，加硼铁0.1～0.25kg/t，软吹12～20分钟后出钢；
3)、钢水镇静5分钟以上开始浇注，生产出双相不锈钢铸坯。
2.如权利要求1所述的双相不锈钢的生产方法，其特征是，所述步骤1）中的脱硅脱磷是在铁水罐中，采用喷吹法脱磷，顶吹氧气流量10～30Nm3/min，枪位0.70～1.0m，喷粉枪喷吹石灰粉流量20～50kg/min，枪位距罐底500mm以下，每吨铁水需氧化铁皮0.10～0.20kg，开吹20～30分钟，扒渣取样，Si≤0.15%，进入脱磷期，加入萤石100～200kg，每吨铁水需氧化铁皮0.10～0.20kg，处理后的铁水质量分数为：C：3.0～3.6%，Si：≤0.010%，Mn：0.2～0.25%，P：≤0.015%，S：≤0.025%，铁水温度大于1350℃。
3.如权利要求1所述的双相不锈钢的生产方法，其特征是，所述步骤1）中的合金为高碳铬铁、高碳镍铁、钼铁、电解镍中的一种或多种组合，要求出钢后的半钢成分中Cr、Ni、Mo的质量分数不超过成品成分的下限即可，合金中P≤0.030%，其他成分不做要求，剩余合金在不锈钢精炼炉中补齐。
4.如权利要求1所述的双相不锈钢的生产方法，其特征是，所述步骤1）中的合金在中频炉熔化，出钢温度1650-1660℃，出钢后与脱硅脱磷铁水搀兑形成半钢。
5.如权利要求2所述的双相不锈钢的生产方法，其特征是，所述步骤1）中的脱碳、还原处理是在不锈钢精炼炉，采用顶底或顶侧复吹脱碳，全程吹氮，脱碳至0.2%～0.15%终止顶枪吹炼，吹炼过程分批次加入石灰和剩余合金，当钢水碳含量小于0.005%，钢水温度1720～1750℃后进入还原期，加入低碳硅铁30～40kg/t，萤石2.5～3.0kg/t，终渣碱度大于等于2.0，还原3～5分钟后加入电解锰，还原5～10分钟后，测温取样。
6.如权利要求1所述的双相不锈钢的生产方法，其特征是，所述步骤1）中在不锈钢精炼炉进行排氮、深脱硫处理是在除氮、硫成分外其他元素满足钢水质量成分后，精炼炉倒出1/3炉渣，重新加入石灰10～12kg/t，铝粒4～8kg/t，改吹氩气进行深脱氧，排氮、脱硫，处理时间3～5分钟，测温取样，待钢水质量分数满足预定要求后出钢。
7.如权利要求1所述的双相不锈钢的生产方法，其特征是，所述步骤1）中出钢前钢包烘烤至700～950℃，钢包底吹氩开至出钢位，将钢水倒入钢包内，出钢口出钢控制钢包渣层100～200mm，炉口出钢扒渣处理后渣层100～200mm。
8.如权利要求1所述的双相不锈钢的生产方法，其特征是，所述步骤3）为连铸坯，连铸全程采用氩气保护性浇注，过热度20～35℃，拉速0.90～1.0m/min，使用电磁搅拌，生产出双相不锈钢铸坯。
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