CN109055661A - 一种低磷不锈钢的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于金属冶炼技术领域,提供一种低磷不锈钢的生产工艺,包括:将固态金属置于非真空感应炉中融化,并调整所得钢水中的碳含量≥1.0%;将所述钢水兑入AOD炉进行吹炼,吹炼温度控制在1550℃~1600℃;吹炼过程中,在钢水中加入造渣材料进行造渣,目标碱度为3.5~4.5;采用氧、氮气体混合吹炼,气体流量控制为800~1000m3/h;吹炼40~50分钟后,停止吹炼,取样分析钢水中磷含量;当磷含量≤0.003%,去除炉内氧化渣,进而对所得低磷钢水进行常规冶炼,所得不锈钢中磷含量低于0.015%,满足核电、化工等不锈钢的生产;与传统脱磷工艺相比,本发明大大节约能源消耗、降低生产成本,脱磷效率高。
Description
技术领域
本发明属于金属材料冶炼技术领域,尤其涉及一种低磷不锈钢的生产工艺。
背景技术
当前,我国不锈钢产业发展迅速,但主要产品还是集中在棒线材、制管等中低端领域,一部分优质材料和高端产品还依赖进口,其中尿素级不锈钢、核电、石油化工等高端不锈钢都对钢中的杂质和有害元素有严格的要求,比如尿素级、硝酸级不锈钢要求钢中P≦0.015%,高端石油化工输气管道用钢也要求磷含量在0.015%以下,用以提高钢材的使用性能,最新研究结果表明,降低钢中磷含量可以提高不锈钢的耐腐蚀性能,对提高化工、石化装备的使用寿命有重要作用。
目前国内不锈钢生产磷含量的控制主要靠低磷原材料来实现,国内青山不锈、永兴特钢等企业都采用低磷镍铁(或镍铁水)来控制钢中磷含量,太钢、宝钢不锈等大型企业采用铁水脱磷工艺来生产低磷不锈钢,中航上大高温合金材料有限公司采用EAF→AOD→LF工艺流程生产不锈钢,在生产低磷不锈钢时原工艺采用电炉脱磷,存在脱磷时间长的问题;另外受石墨电极价格上涨的影响,采用电炉脱磷生产成本也明显上升。
发明内容
本发明实施例提供一种低磷不锈钢的生产工艺,旨在解决以上技术问题。
本发明实施例是这样实现的,一种低磷不锈钢的生产工艺,所述工艺包括:
将固态金属置于非真空感应炉中融化,并调整所得钢水中的碳含量≥1.0%;
将所述钢水兑入AOD炉进行吹炼,吹炼温度控制在1550℃~1600℃;
在吹炼过程中,在所述钢水中加入造渣材料进行造渣,目标碱度为3.5~4.5;
采用氧、氮气体混合吹炼,气体流量控制为800~1000m3/h;
吹炼40~50分钟后,停止吹炼,取样分析钢水中磷含量;
当钢水中磷含量≤0.003%后,去除炉内氧化渣,即得低磷钢水;
根据炉内成分分析结果,在所述低磷铁水中加入铬铁合金,继续吹氧脱碳、合金化处理,直至冶炼结束。
在本发明实施例中,通过将钢水兑入AOD炉进行吹炼,吹炼温度控制在1550℃~1600℃;并在吹炼过程中,在所述钢水中加入造渣材料进行造渣,目标碱度为3.5~4.5;同时,采用氧、氮气体混合吹炼,气体流量控制为800~1000m3/h;吹炼40~50分钟后,停止吹炼,取样分析钢水中磷含量;当钢水中磷含量≤0.003%后,去除炉内氧化渣,即得低磷钢水,进而对所得低磷钢水进行常规冶炼;一方面,所得不锈钢中磷含量低于0.015%,满足核电、化工等不锈钢的生产;另一方面,采用AOD吹炼前期脱磷,后期脱碳方式生产低磷不锈钢,且其前期钢水温度相对较低,动力学条件好,与传统电炉脱磷或铁水脱磷工艺相比,大大节约能源消耗、降低生产成本,脱磷效率高;同时,本发明拓展了AOD的冶金功能,拓宽了AOD炉冶炼不锈钢的品种范围。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的,而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”和“该”也旨在包括多数形式,除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解,本文中使用的术语“和 / 或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
本发明实施例提供的一种低磷不锈钢的生产工艺,通过在AOD吹炼前期控制吹炼温度为1550℃~1600℃,并在吹炼过程中,添加造渣材料,目标碱度为3.5~4.5;以及采用氧、氮气体混合吹炼,气体流量控制为800~1000m3/h;吹炼40~50分钟后,最终所得不锈钢中磷含量低于0.015%,满足核电、化工等不锈钢的生产;另外,本发明采用AOD吹炼前期脱磷,后期脱碳方式生产低磷不锈钢,拓展了AOD的冶金功能,拓宽了AOD炉冶炼不锈钢的品种范围,且其前期钢水温度相对较低,动力学条件好,与传统电炉脱磷或铁水脱磷工艺相比,大大节约能源消耗、降低生产成本,脱磷效率高。
值得注意的是,AOD是不锈钢专用冶金设备,常规只应用于脱碳、合金化、脱氧等冶金技术,本发明根据脱磷反应的原理,在AOD设备上实现脱磷技术的应用。
在本发明实施例中,AOD脱磷技术需要对前道工序(电炉或非真空感应炉)熔化钢水的成分控制做调整,尤其是钢水的C含量做要求,以满足AOD前期脱磷的热量损失。
在本发明实施例中,采用AOD设备炉容比大,熔池反应空间充分,可以实现钢渣直接反应充分有效,能有效促进脱磷反应的进行。
在本发明实施例中,在AOD脱磷期间,白灰、萤石按3:1的重量百分比比例加入钢水中,造高碱度氧化渣;同时,炉中还可以继续按体系重量百分比的15~20%比例配入氧化铁,提高炉渣氧化性,按此造渣工艺能够满足钢水的脱磷要求,实现钢水脱磷。
在本发明实施例中,AOD常规不锈钢生产炉渣碱度控制在1.8~2.0,为满足脱磷需要,低磷不锈钢生产,AOD前期造渣制度要根据脱磷要求调整至3.5~4.5,满足脱磷要求。
在本发明实施例中,利用AOD侧枪供气流量800~1000m3/h,O:N比例控制5:1,能够满足熔池搅拌和钢渣反应的要求,促进钢中脱磷反应的进行。
实施例1
AOD冶炼前,采用非真空感应炉,将废钢、返回料等固态金属熔化,为配合AOD脱磷要求,将所得钢水中碳含量调整至1.5%;熔化钢水采用钢包盛装兑入AOD炉,吹炼温度控制在1600℃;在脱磷吹炼过程中按30Kg/吨钢水加入比例加入萤石、白云石、烧结矿(萤石、白云石、烧结矿的重量百分比为1:1:1),分批次加入,每次加入量控制在350Kg,目标碱度为3.5;采用氧、氮气体混合吹炼(氧与氮的比例为7:1),气体流量控制800m3/h;吹炼40分钟后(碳含量为0.2%),停止吹炼,取样分析钢水中磷含量后(此时磷含量为0.003%),彻底去除炉内氧化渣;钢水脱磷结束,根据炉内成分分析结果,加入铬铁合金,继续吹氧脱碳,后续脱碳、合金化直至冶炼结束,后续冶金操作与常规冶炼一致。
实施例2
AOD冶炼前,采用非真空感应炉,将废钢、返回料等固态金属熔化,为配合AOD脱磷要求,将所得钢水中碳含量调整至2%;熔化钢水采用钢包盛装兑入AOD炉,吹炼温度控制在1550℃;在脱磷吹炼过程中按30Kg/吨钢水加入比例加入萤石、白灰(萤石、白灰的重量百分比为1:1),分批次加入,每次加入量控制在350Kg,目标碱度为4.5;采用氧、氮气体混合吹炼(氧与氮的比例为8:1),气体流量控制800m3/h;吹炼50分钟后(碳含量为0.15%),停止吹炼,取样分析钢水中磷含量后(此时磷含量为0.002%),彻底去除炉内氧化渣;钢水脱磷结束,根据炉内成分分析结果,加入铬铁合金,继续吹氧脱碳,后续脱碳、合金化直至冶炼结束,后续冶金操作与常规冶炼一致。
实施例3
AOD冶炼前,采用非真空感应炉,将废钢、返回料等固态金属熔化,为配合AOD脱磷要求,将所得钢水中碳含量调整至1.5%;熔化钢水采用钢包盛装兑入AOD炉,吹炼温度控制在1580℃;在脱磷吹炼过程中按30Kg/吨钢水加入比例加入白灰、萤石(白灰与萤石的重量比为1:3),分批次加入,每次加入量控制在450Kg,目标碱度为3.9;采用氧、氮气体混合吹炼(氧与氮的比例为5:1),气体流量控制900m3/h;吹炼45分钟后(碳含量为0.2%),停止吹炼,取样分析钢水中磷含量后(此时磷含量为0.002%),彻底去除炉内氧化渣;钢水脱磷结束,根据炉内成分分析结果,加入铬铁合金,继续吹氧脱碳,后续脱碳、合金化直至冶炼结束,后续冶金操作与常规冶炼一致。
对比例1
除吹炼温度控制在1500℃外,其余工艺过程与实施例3一致。
对比例2
除氧、氮气体中氧与氮的比例为3:1外,其余工艺过程与实施例5一致。
将实施例1-3以及对比例1-2所制得的不锈钢成品进行磷含量分析,其中,实施例1所得不锈钢成品磷含量为0.015%,实施例2所得不锈钢成品磷含量为0.011%,实施例3所得不锈钢成品磷含量为0.006%;而对比例1所得不锈钢成品磷含量为0.025%,对比例2所得不锈钢成品磷含量为0.03%;综上可知,本发明实施例1-3所制得的不锈钢磷含量低于0.015%,满足核电、化工等不锈钢的生产。
值得注意的是,本发明实施例3所得不锈钢磷含量为0.006%,远远低于对比例1-2所制得的不锈钢磷含量;可见,AOD吹炼前期脱磷工艺受温度、造渣、气氛等条件影响作用大,需要对AOD冶炼工艺做系统调整和设计。
在本发明实施例中,AOD脱磷生产不锈钢工艺的特点是把脱磷工序转移至AOD冶炼前期,与传统电炉脱磷和用低磷原材料生产不锈钢相比工艺路径不同,采用AOD脱磷效率更高。
另外,本发明采用AOD吹炼前期脱磷,后期脱碳方式生产低磷不锈钢,拓展了AOD的冶金功能,拓宽了AOD炉冶炼不锈钢的品种范围,且其前期钢水温度相对较低,动力学条件好,与传统电炉脱磷或铁水脱磷工艺相比,大大节约能源消耗、降低生产成本,脱磷效率高;更适合无传统脱磷设备(电炉、铁水脱磷设备)的企业生产低磷不锈钢。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种低磷不锈钢的生产工艺,其特征在于,所述工艺包括:
将固态金属置于非真空感应炉中融化,并调整所得钢水中的碳含量≥1.0%;
将所述钢水兑入AOD炉进行吹炼,吹炼温度控制在1550℃~1600℃;
在吹炼过程中,在所述钢水中加入造渣材料进行造渣,目标碱度为3.5~4.5;
采用氧、氮气体混合吹炼,气体流量控制为800~1000m3/h;
吹炼40~50分钟后,停止吹炼,取样分析钢水中磷含量;
当钢水中磷含量≤0.003%后,去除炉内氧化渣,即得低磷钢水;
根据炉内成分分析结果,在所述低磷铁水中加入铬铁合金,继续吹氧脱碳、合金化处理,直至冶炼结束。
2.如权利要求1所述的低磷不锈钢的生产工艺,其特征在于,所述吹炼温度为1580℃。
3.如权利要求1所述的低磷不锈钢的生产工艺,其特征在于,所述造渣材料为白灰、萤石、白云石、烧结矿的一种或几种。
4.如权利要求3所述的低磷不锈钢的生产工艺,其特征在于,所述造渣材料优选为白灰与萤石的混合物,所述白灰与萤石的重量比为3:1。
5.如权利要求1所述的低磷不锈钢的生产工艺,其特征在于,所述在所述钢水中加入造渣材料进行造渣,具体包括:
在所述钢水中按照30~40Kg/吨钢水的比例加入造渣材料,分批次加入,每次加入量控制在500Kg以内。
6.如权利要求1所述的低磷不锈钢的生产工艺,其特征在于,所述氧、氮气体中的氧与氮的比例为5:1~8:1。
7.如权利要求5所述的低磷不锈钢的生产工艺,其特征在于,所述氧、氮气体中的氧与氮的比例为5:1。
8.如权利要求1所述的低磷不锈钢的生产工艺,其特征在于,所述气体流量控制为900m3/h。
9.如权利要求1所述的低磷不锈钢的生产工艺,其特征在于,所述吹炼时间为45分钟。
10.如权利要求1所述的低磷不锈钢的生产工艺,其特征在于,所述目标碱度为3.9。
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