CN109402328B - 一种精炼炉冶炼双相不锈钢碳元素含量控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于铸造领域，涉及精炼炉LF冶炼双相不锈钢时碳元素含量的控制方法，解决了冶炼双相不锈钢时C元素含量达不到技术标准要求的难题；本发明主要在VOD炉真空吹氧脱碳处理中，抽至67Pa以下高真空后碳脱氧的时间为20 min~25min，且VOD炉高真空处理结束后不加入还原剂，并结合在LF精炼炉再次精炼过程中加入2%钢水量的活性石灰等技术手段，使得钢液在LF精炼炉再次精炼过程中不用再送电升温。采用本发明控制方法，使得最终出钢C元素含量满足0.023%~0.027%，满足技术标准要求。

Description

一种精炼炉冶炼双相不锈钢碳元素含量控制方法

技术领域

本发明属于铸造领域，涉及精炼炉LF冶炼双相不锈钢时碳元素含量的控制方法，确保冶炼过程中碳元素含量符合技术标准要求。

背景技术

双相不锈钢是指其组织中铁素体与奥氏体各占一半，一般含量少的相也要达到30%。在C元素含量较低的情况下，Cr元素含量在18%~28%，Ni元素含量在3%~10%，有些钢还含有Mo、Cu、Nb、Ti、V元素等合金元素。该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点，与铁素体相比，塑性、韧性更高，无室温脆性，耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高，同时还保持有铁素体不锈钢475℃脆性以及导热系数高，具有超塑性等特点。与奥氏体不锈钢相比，强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。

双相不锈钢根据其合金含量可分为低合金型、中合金型、高合金型及超级双相不锈钢，牌号为SCS10的高合金双相不锈钢化学成分要求为：C≤0.03%，Si≤1.5%，Mn≤1.5%，P≤0.04%，S≤0.03%，：21%≤Cr≤26%，4.5%≤Ni≤8.5%，2.5%≤Mo≤4.0%，0.08%≤N≤0.3%，从化学成分要求可以看出，其合金含量达到35%，是普通马氏体不锈钢的2倍，特别是Cr元素含量提高到24%，浓度提高11.5%以上，根据化学反应原理，浓度越高，反应越剧烈，而在实际生产中氧气在钢液中要同时与多种元素反应，那么浓度越高时，氧气与该物质的反应越剧烈，反应的几率也越大，根据这个原理，冶炼双相不锈钢时，在真空吹氧脱碳炉VOD吹氧脱碳时，氧气与铬反应的几率越大，即铬氧化的越多，这就导致氧与碳的剧烈程度会相对较低，即脱碳会不彻底，而根据普通马氏体不锈钢材质真空吹氧脱碳炉VOD后平均C元素含量在0.016%，那么双相不锈钢经过真空吹氧脱碳炉VOD后的C元素含量将会高于0.016%，真空吹氧脱碳炉VOD后在精炼炉LF还要调整成分和温度，合金中还含有C元素，特别是氮化铬铁中含有C元素，且电极升温也增C元素，导致C元素含量超标，如何控制C元素含量是丞待解决的难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种精炼炉冶炼双相不锈钢碳元素含量控制方法，生产牌号为SCS10的高合金双相不锈钢，解决了冶炼双相不锈钢时C元素含量达不到技术标准要求的难题。

一种精炼炉冶炼双相不锈钢碳元素含量控制方法， 该方法采用EAF电弧炉冶炼→LF精炼炉首次精炼→VOD炉真空吹氧脱碳处理→LF精炼炉再次精炼→浇注的冶炼工艺， 其中，在LF精炼炉首次精炼过程中将Cr元素含量控制在22%~24%。

在VOD炉真空吹氧脱碳处理前钢液温度提高至1615℃~1625℃，且将C元素含量控制在0.50%~0.55%。

在所述VOD炉真空吹氧脱碳处理中，吹氧操作结束后，抽至67Pa以下高真空后碳元素脱氧元素的时间为20 min ~25min，所述VOD炉高真空处理结束后不加入还原剂，且钢液温度升高至1680℃~1720℃，C元素含量控制在0.018%~0.022%，直接破空出钢至LF精炼炉再次精炼。

在所述LF精炼炉再次精炼过程中加入3~4kg/吨钢铝，以使Cr元素含量为21%~23%，出钢C元素含量满足0.023%~0.027%。

进一步地，在冶炼过程中钢包选择不含C元素的镁铬砖砌筑的钢包。

进一步地，在所述LF精炼炉首次精炼过程中调整不易氧化元素的化学成分为：2.6%≤Mo≤2.8%，5.6%≤Ni≤5.8%。

进一步地，在所述LF精炼炉再次精炼过程中加入2%钢水量的活性石灰，以使钢液的温度保持不变。

进一步地，所述LF精炼炉再次精炼过程中不采用送电操作。

本发明的有益技术效果：

本发明提供一种精炼炉冶炼双相不锈钢碳元素含量控制方法，在冶炼生产牌号为SCS10的高合金双相不锈钢时，主要在VOD炉真空吹氧脱碳处理前钢液温度提高至1615℃~1625℃，在VOD炉真空吹氧脱碳处理中，抽至67Pa以下高真空后碳脱氧的时间为20 min ~25min，且VOD炉高真空处理结束后不加入还原剂，等待钢液进入LF精炼炉再次精炼时在进行还原，这样增加C元素脱O元素的时间，最终将C元素含量控制在0.018%~0.022%，满足技术标准要求；在LF精炼炉首次精炼过程中调整不易氧化元素的化学成分并控制在技术标准中线，并结合在LF精炼炉再次精炼过程中加入2%钢水量的活性石灰等技术手段，使得钢液在LF精炼炉再次精炼过程中不用再送电升温，而是使钢液逐步降温直至满足浇注温度，避免送电升温导致钢液C元素含量增加。

采用本发明控制方法，使得最终出钢C元素含量满足0.023%~0.027%，满足技术标准要求，解决了冶炼双相不锈钢时C元素含量达不到技术标准要求的难题，同时，增加了企业产品的多样性，提升综合竞争力。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施的技术方案，下面对本发明的技术方案做进一步的说明。

冶炼双相不锈钢时采用EAF电弧炉冶炼→LF精炼炉首次精炼→VOD炉真空吹氧脱碳处理→LF精炼炉再次精炼→浇注的冶炼工艺，根据冶炼工艺可以确定，影响最终钢液成分中C元素含量主要包括VOD炉真空吹氧脱碳处理、LF精炼炉再次精炼两个工序，其中VOD炉真空吹氧脱碳处理主要是控制出钢前的碳元素含量，LF精炼炉再次精炼主要采用防止送电升温增碳以及增加合金增碳进行控制。

牌号为SCS10的高合金双相不锈钢化学成分要求为：C≤0.03%，Si≤1.5%，Mn≤1.5%，P≤0.04%，S≤0.03%，：21%≤Cr≤26%，4.5%≤Ni≤8.5%，2.5%≤Mo≤4.0%，0.08%≤N≤0.3%，从化学成分要求可以看出，Cr元素含量达到20%以上，是普通马氏体不锈钢的2倍，Cr元素含量高将会降低VOD炉过程中碳氧反应几率，VOD炉后实际C元素含量将高于普通马氏体不锈钢，因此，采用本发明提供的一种精炼炉冶炼双相不锈钢碳元素含量控制方法控制VOD炉精炼后C元素含量，使得最终出钢C元素含量满足0.023%~0.027%，满足技术标准要求。

一种精炼炉冶炼双相不锈钢碳元素含量控制方法，该方法采用EAF电弧炉冶炼→LF精炼炉首次精炼→VOD炉真空吹氧脱碳处理→LF精炼炉再次精炼→浇注的冶炼工艺；

其中，在LF精炼炉首次精炼过程中将Cr元素含量控制在22%~24%。

具体地，在所述LF精炼炉首次精炼过程中调整不易氧化元素的化学成分为：2.6%≤Mo≤2.8%，5.6%≤Ni≤5.8%，以使钢液在LF精炼炉再次精炼过程中不用再加入Mo、Ni元素等合金，只需要加入Si、Mn、N元素等易氧化合金，减少钢液温度的降低。

在VOD炉真空吹氧脱碳处理前钢液温度提高至1615℃~1625℃，且将C元素含量控制在0.50%~0.55%。

需要说明的是，钢液在VOD炉冶炼前温度提高至1615℃~1625℃，保证在VOD炉吹氧过程中，C元素优先与O元素结合生成CO，而Cr元素由于温度高与O元素结合的几率很小，从而可以起到脱C元素保Cr元素的效果。

在所述VOD炉真空吹氧脱碳处理中，吹氧操作结束后，抽至67Pa以下高真空后碳脱氧的时间为20 min ~25min，在高真空条件下，钢液里的残余O进一步与钢液中的C元素反应，降低钢液中的C元素含量；所述VOD炉高真空处理结束后不加入还原剂，且钢液温度升高至1680℃~1720℃， C元素含量控制在0.018%~0.022%，直接破空出钢至LF精炼炉再次精炼。

需要说明的是，钢液在VOD炉高真空处理结束后不加入AL粒等还原剂，直接破空出钢，待钢水进入LF精炼炉再次精炼时再进行还原，以使钢液从VOD炉出钢至LF炉再次精炼过程中可以继续进行C元素脱O元素反应，进一步降低钢液中的C元素含量。钢液温度升高至1680℃~1720℃，使得钢液进入LF精炼炉再次精炼过程中减少送电时间，避免送电升温导致钢液中C元素含量增加。

在所述LF精炼炉再次精炼过程中加入3~4kg/吨钢铝，避免加入低碳铬铁，以使Cr元素含量为21%~23%，出钢C元素含量满足0.023%~0.027%。

具体地，还包括在所述LF精炼炉再次精炼过程中加入2%钢水量的活性石灰，以使钢液的温度保持不变，且不采用送电操作，进一步避免钢液中C元素含量增加。

需要特别说明的是，在冶炼过程中钢包选择不含C元素的镁铬砖砌筑的钢包；由于镁碳砖钢包在冶炼过程中会向钢液中增加C元素，因此冶炼过程中需选择不含C元素的镁铬砖砌筑的钢包，避免钢液侵蚀镁铬砖也不会增加C元素含量，利于控制钢液中的C元素含量。

通过以上措施的实施，LF精炼炉再次精炼结束最终出钢C元素含量可以控制在0.023~0.027%之间，满足技术标准要求，解决了铸造车间在冶炼双相不锈钢时C元素含量满足不了技术要求的难题；同时，通过双相不锈钢的成功冶炼，增加了企业产品的多样性，提升综合竞争力。

本发明实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (5)

1.一种精炼炉冶炼双相不锈钢碳元素含量控制方法， 该方法采用EAF电弧炉冶炼→LF精炼炉首次精炼→VOD炉真空吹氧脱碳处理→LF精炼炉再次精炼→浇注的冶炼工艺，其特征在于，

在LF精炼炉首次精炼过程中将Cr元素含量控制在22%~24%；

在VOD炉真空吹氧脱碳处理前钢液温度提高至1615℃~1625℃，且将C元素含量控制在0.50%~0.55%；

在所述VOD炉真空吹氧脱碳处理中，吹氧操作结束后，抽至67Pa以下高真空后碳脱氧的时间为20 min ~25min，所述VOD炉高真空处理结束后不加入还原剂，且钢液温度升高至1680℃~1720℃，C元素含量控制在0.018%~0.022%，直接破空出钢至LF精炼炉再次精炼；

在所述LF精炼炉再次精炼过程中加入3~4kg/吨钢铝，以使Cr元素含量为21%~23%，出钢C元素含量满足0.023%~0.027%。

2.根据权利要求1所述一种精炼炉冶炼双相不锈钢碳元素含量控制方法，其特征在于，在冶炼过程中钢包选择不含C元素的镁铬砖砌筑的钢包。

3.根据权利要求1所述一种精炼炉冶炼双相不锈钢碳元素含量控制方法，其特征在于，在所述LF精炼炉首次精炼过程中调整不易氧化元素的化学成分为：2.6%≤Mo≤2.8%，5.6%≤Ni≤5.8%。

4.根据权利要求1所述一种精炼炉冶炼双相不锈钢碳元素含量控制方法，其特征在于，在所述LF精炼炉再次精炼过程中加入2%钢水量的活性石灰，以使钢液的温度保持不变。

5.根据权利要求1或4所述一种精炼炉冶炼双相不锈钢碳元素含量控制方法，其特征在于，所述LF精炼炉再次精炼过程中不采用送电操作。