CN107604127B

CN107604127B - 利用真空脱碳炉冶炼沉淀硬化钢的工艺

Info

Publication number: CN107604127B
Application number: CN201710779010.3A
Authority: CN
Inventors: 李玉标; 王怡群; 李立新; 双伟鹏; 张凯亮; 李占华; 姚伟; 艾俊林; 胡建成; 金会业; 吕楠
Original assignee: Henan Zhongyuan Special Steel Equipment Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Henan Zhongyuan Special Steel Equipment Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2017-09-01
Filing date: 2017-09-01
Publication date: 2019-03-22
Anticipated expiration: 2037-09-01
Also published as: CN107604127A

Abstract

本发明涉及一种生产效率高、缩短精炼冶炼时间的利用真空脱碳炉冶炼沉淀硬化钢的工艺，工艺原料为优质废钢、生铁、海绵铁、增碳剂、铬铁、铜板、镍板、锰铁，LF炉合金微调整过程中，适用中碳锰铁调整Mn含量，降低生产成本，VOD炉采用“准备‑计算用氧气量‑启泵‑初吹氧‑吹氧‑停氧‑转VCD阶段‑破空取样测温‑真空还原、取样‑出钢”十个步骤进行操作，既能保证[H]含量，又缩短了精炼周期，还可以有效保证C含量命中率，利用余热在真空下还原，有利于降低气体含量和控制成本，本工艺仅适用于Mn含量低于2.00%的不锈钢的冶炼。

Description

利用真空脱碳炉冶炼沉淀硬化钢的工艺

技术领域

本发明属于炼钢技术领域，涉及一种生产效率高、缩短精炼冶炼时间的利用真空脱碳炉冶炼沉淀硬化钢的工艺。

背景技术

沉淀硬化钢05Cr15Ni5Cu4Nb具有良好的耐腐蚀性，组织特征为沉淀硬化型，被广泛的应用于海洋平台、食品制造、航天等领域。现有工艺路线精炼冶炼周期短的冶炼方式无法保证[H]量，保证[H]含量的冶炼方式精炼冶炼周期较长、成本较高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种既能保证钢液气体含量，又缩短精炼冶炼周期的利用真空脱碳炉冶炼沉淀硬化钢的工艺。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种利用真空脱碳炉冶炼沉淀硬化钢的工艺，包括如下步骤：

步骤1)、将优质废钢575kg/t、生铁164kg/t、海绵铁82kg/t、增碳剂20kg/t送入电弧炉中，经过电弧熔化、吹氧氧化，获得合格钢液体，电弧炉出钢条件：控制电炉出钢[C]≤0.03％、[P]≤0.003％；

步骤2)、将中碳铬铁250kg/t、镍板46kg/t、铜板33kg/t送入中频炉中，在中频炉温度≥1620℃下进行熔化，将中频炉得到的钢液与步骤1)得到的电弧炉钢液进行勾兑，先后将钢液倒入同一个钢包内；

步骤3)、将步骤2)的钢包吊运至精炼炉后,使用萤石50kg、石灰1t进行造渣，总渣量控制在钢液的重量百分比3％至5％之间，使用中碳锰铁12kg/t加到钢液中来调整Mn含量，再使用Al粉1至2kg/t加到钢液中进行去氧脱硫操作，温度≥1650℃，化学成份满足重量百分比如下：Mn占0.70～0.90％，S≤0.010％，Cr占14.5～15.5％，Ni占3.50～5.00％，Cu占3.00～5.00％，C占0.40～0.60％，之后，为方便吹氧，将钢包中漂浮在钢液上层的钢渣用耙子扒掉，使钢液面露出；扒渣后将钢包吊到真空脱碳炉VOD工位，控制渣量小于0.5吨；

步骤4)、扒渣后钢包转入真空脱碳炉VOD工位后，按照以下步骤再进行操作：

1)、钢包就位后测温、取化学样、调整氩气流量20-40NmL/min、测量钢包净空高度h，温度控制≥1600℃；

2)、设定真空度150mbar、设定初始氧气流量600Nm³/h，设定用氧量{计算公式＝(9.3×C％+8×Si％+3.2×Cr％×0.05+2×Mn％×0.3+6.2×Al％+2)×钢水量(吨)}立方米，设定初始氧枪高度为1600mm-h；

3)、启泵抽真空；

4)、真空度到设定值150mbar,下氧枪吹氧进入预吹阶段：初始流量吹氧2～3min，氧气压力≥0.8MPa；

5)、随着碳氧反应的进行进入主吹阶段，逐步降低设定真空度至100mbar；逐步提高氧气流量至1100Nm³/h；氩气流量控制在40～60NL/min；逐步减低氧枪高度，总体控制氧枪高度1600mm-h～1200mm-h；观察水冷挡渣盖水温情况，控制水温≤55℃，如水温超出时，抬高氧枪高度；

6)、根据CO浓度曲线、废气温度、氧浓差电势参数,在CO浓度小于20％、废气温度开始平稳下降、氧浓差电势为0时,确定停止吹氧；

7)、停止吹氧后，取消真空度设定,正常抽真空，真空设定调整为1mbar,设定氩气流量60～100NL/min，转入真空氧脱碳炉VCD阶段：将钢液倒入真空氧脱碳炉VCD中，保持时间15min，利用钢液富余氧含量进行深脱碳；

8)、解除真空，取样测温；

9)、取样后继续抽气，设定真空度50mbar，样品当重量百分比C≤0.02％时，根据Cr氧化量计算还原Si铁量，每氧化1kgCr元素需要0.54kgFeSi，加Al粒100kg进一步脱氧，加入石灰1000kg、萤石150kg进行造渣操作，保持15min后破空，破空后测温、取样；

10)、出钢前控制Al百分比含量在0.01～0.02％之间,弱搅拌时间≥15分钟，出钢温度控制在吊包温度1510℃-1520℃之间；

步骤5)、浇注成型：镇静时间≥5分钟，开浇温度在1500℃-1510℃之间，采用模内充氩浇注和电极坯加冒口形式,使用无碳保护渣。

在步骤3)中，将步骤2)的钢包吊运至精炼炉后,使用萤石50kg、石灰1t进行造渣，总渣量控制在钢液的重量百分比3％至5％之间。

本发明的技术方案产生的积极效果如下：

(1)电炉控制较低的终点C含量，LF使用中碳锰铁调整Mn含量，可以减少低碳合金的用量，有利于降低生产成本；

(2)VOD前控制C含量可以生成足够的化学热保证还原前钢液温度；

(3)还原期保持一定真空度有利于降低钢液中的气体。

本发明既能保证[H]含量，又缩短了精炼周期，还可以有效保证C含量命中率，利用余热在真空下还原，有利于降低气体含量和控制成本，本工艺仅适用于Mn含量低于2.00％的不锈钢的冶炼。

具体实施方式

实施例：本发明采用60tEAF/10tIF-60tLF-60tVOD-IC的工艺路线，成分如下：[C]≤0.07％，[Si]≤1.0％，[Mn]≤1.0％，[P]≤0.030％，[S]≤0.010％，[Ni]:3.50-5.00％，[Cr]:14.0-15.5％，[Cu]:3.00-5.00％，[Nb]:0.15-0.45％,[H]≤2.0ppm；VOD：真空脱碳炉；VCD：真空氧脱碳；成功标志：化学元素完全满足技术要求即为成功，冶炼时间短是相对普通冶炼方法的特性。工艺路线为：60tEAF/10tIF-60tLF-60tVOD-IC。本发明生产工艺原料为优质废钢、生铁、海绵铁、增碳剂、铬铁、铜板、镍板、锰铁。LF炉合金微调整过程中，适用中碳锰铁调整Mn含量，降低生产成本。VOD炉采用“准备-计算用氧气量-启泵-初吹氧-吹氧-停氧-转VCD阶段-破空取样测温-真空还原、取样-出钢”十个步骤进行操作，可以有效的保证C含量命中率，利用余热在真空下还原，有利于降低气体含量和控制成本。

本发明的具体冶炼工艺的步骤如下：

步骤1)、将优质废钢575kg/t、生铁164kg/t、海绵铁82kg/t、增碳剂20kg/t为原材料送入电弧炉中，经过电弧熔化、吹氧氧化，总配碳量≥1.00％，经过熔化期、氧化期，获得合格钢液，电弧炉出钢条件：控制电炉出钢液中C≤0.03％、P≤0.003％。

步骤2)、中频炉的配料包括中碳铬铬铁、镍板、铜板，将中碳铬铁250kg/t、镍板46kg/t、铜板33kg/t送入中频炉中，在中频炉温度≥1620℃下进行熔化，将中频炉得到的钢液与步骤1)得到的电弧炉钢液进行勾兑，先后将钢液倒入同一个钢包内。

步骤3)、将步骤2)的钢包吊运至精炼炉后,使用萤石50kg、石灰1t进行造渣，其总渣量控制在钢液的重量百分比3％至5％之间；使用中碳锰铁12kg/t加到钢液中来调整Mn含量，再使用Al粉1至2kg/t加到钢液中进行去氧脱硫操作，温度≥1650℃，钢液中化学成份满足下表后扒渣转VOD，控制渣量小于0.5吨；即具体化学成份满足重量百分比如下：Mn占0.70～0.90％，S≤0.010％，Cr占14.5～15.5％，Ni占3.50～5.00％，Cu占3.00～5.00％，C占0.40～0.60％，之后，为方便吹氧，将钢包中漂浮在钢液上层的钢渣用耙子扒掉，使钢液液面露出；扒渣后将钢包吊到真空脱碳炉VOD工位，控制渣量小于0.5吨。

化学成份满足数值表

步骤4)、扒渣后钢包转入真空脱碳炉VOD工位后，按以下步骤再进行操作：

3)、启泵抽真空；

5)、随着碳氧反应的进行进入主吹阶段，逐步降低设定真空度至100mbar；逐步提高氧气流量至1100Nm³/h；氩气流量控制在40～60NL/min；逐步减低氧枪高度，总体控制氧枪高度1600mm-h～1200mm-h；观察水冷挡渣盖水温情况，控制水温≤55℃，水温超出红色预警时，适当抬高氧枪高度；

6)、根据CO浓度曲线、废气温度、氧浓差电势等参数确定停氧时机(结合预设用氧量)；在CO浓度小于20％、废气温度开始平稳下降、氧浓差电势为0时,确定停止吹氧；

8)、解除真空，取样测温；

步骤5)、镇静时间根据钢液温度≥5分钟，开浇温度1500℃-1510℃，采用模内充氩浇注，电极坯加冒口,使用无碳保护渣。

根据本实施例的冶炼工艺进行了两组冶炼，两组冶炼得到的产品的化学成分含量及精炼冶炼时间如下两个表中：

表1化学成分

表2冶炼周期

传统精炼冶炼周期	组1	组2
			5小时	3小时45分	3小时30分

本冶炼工艺仅适用于Mn含量低于2.00％的不锈钢的冶炼。

Claims

1.一种利用真空脱碳炉冶炼沉淀硬化钢的工艺，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1）、将优质废钢575kg/t、生铁164kg/t、海绵铁82kg/t、增碳剂20kg/t送入电弧炉中，经过电弧熔化、吹氧氧化，获得合格钢液，电弧炉出钢条件：控制电炉出钢液中C≤0.03%、P≤0.003%；

步骤2）、将中碳铬铁250kg/t、镍板46kg/t、铜板33kg/t送入中频炉中，在中频炉温度≥1620℃下进行熔化，将中频炉得到的钢液与步骤1）得到的电弧炉钢液进行勾兑，先后将钢液倒入同一个钢包内；

步骤3）、将步骤2）的钢包吊运至精炼炉后,使用萤石50kg、石灰1t进行造渣，使用中碳锰铁12kg/t加到钢液中来调整Mn含量，使用Al粉1至2kg/t加到钢液中进行去氧脱硫操作，温度≥1650℃，钢液中化学成份满足重量百分比如下：Mn占0.70～0.90%，S≤0.010%，Cr占14.5～15.5%，Ni占3.50～5.00%，Cu占3.00～5.00%，C占0.40～0.60%，之后，为方便吹氧，将钢包中漂浮在钢液上层的钢渣用耙子扒掉，使钢液液面露出；扒渣后将钢包吊到真空脱碳炉VOD工位，控制渣量小于0.5吨；

步骤4）、扒渣后钢包转入真空脱碳炉VOD工位后，按照以下步骤再进行操作：

1）、钢包就位后测温、取化学样、调整氩气流量20-40NmL/min、测量钢包净空高度h，温度控制≥1600℃；

2）、设定真空度150mbar、设定初始氧气流量600Nm³/h，设定用氧量｛计算公式=

（9.3×C%+8×Si%+3.2×Cr%×0.05+2×Mn%×0.3+6.2×Al%+2）×钢水量（吨）｝立方米，设定初始氧枪高度为1600mm-h；

3）、启泵抽真空；

4）、真空度到设定值150mbar,下氧枪吹氧进入预吹阶段：初始流量吹氧2～3min，氧气压力≥0.8MPa；

5）、随着碳氧反应的进行进入主吹阶段，逐步降低设定真空度至100mbar；逐步提高氧气流量至1100Nm³/h；氩气流量控制在40～60NL/min；逐步减低氧枪高度，总体控制氧枪高度1600mm-h～1200mm-h；观察水冷挡渣盖水温情况，控制水温≤55℃，水温超出时，抬高氧枪高度；

6）、根据CO浓度曲线、废气温度、氧浓差电势参数,在CO浓度小于20%、废气温度开始平稳下降、氧浓差电势为0时, 确定停止吹氧；

7）、停止吹氧后，取消真空度设定,正常抽真空，真空设定调整为1mbar,设定氩气流量60～100NL/min，转入真空氧脱碳炉VCD阶段：将钢液倒入真空氧脱碳炉VCD中，保持时间15min，利用钢液富余氧含量进行深脱碳；

8）、解除真空，取样测温；

9）、取样后继续抽气，设定真空度50mbar，样品当重量百分比C≤0.02%时，根据Cr氧化量计算还原Si铁量，每氧化1kgCr元素需要0.54kgFeSi，加Al粒100kg进一步脱氧，加入石灰1000kg、萤石150kg进行造渣操作，保持15min后破空，破空后测温、取样；

10）、出钢前控制Al百分比含量在0.01～0.02%之间,弱搅拌时间≥15分钟，出钢温度控制在吊包温度1510℃-1520℃之间；

步骤5）、浇注成型：镇静时间≥5分钟，开浇温度在1500℃-1510℃之间，采用模内充氩浇注和电极坯加冒口形式,使用无碳保护渣。

2.根据权利要求1所述的利用真空脱碳炉冶炼沉淀硬化钢的工艺，其特征在于：在步骤3）中，将步骤2）的钢包吊运至精炼炉后,使用萤石50kg、石灰

1t进行造渣，其总渣量控制在钢液的重量百分比3%至5%之间。