CN109554515A - 一种顶吹转炉冶炼不锈钢方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种顶吹转炉冶炼不锈钢方法，包括：1)铁水要求；铁水中Si：0.25％～0.55％、P≤0.07％，脱硫后S≤0.002％；2)转炉冶炼采取双联法，其中脱磷炉冶炼过程控制：a.加料制度；b.供氧制度；c.半钢出钢；脱碳炉冶炼过程控制:a.加料制度；b.供氧制度；c.终点出钢；3)转炉合金化，出钢。本发明通过传统的顶吹转炉工艺即可实现不锈钢生产，大幅度缩短了不锈钢生产流程，降低了不锈钢生产成本；生产工艺设备简单易控，由于最高冶炼温度＜1720℃，使耐材损失也大为减少。

Description

一种顶吹转炉冶炼不锈钢方法
技术领域
本发明涉及不锈钢冶炼技术领域，尤其涉及一种顶吹转炉吹炼不锈钢的方法。
背景技术
铁素体不锈钢与马氏体不锈钢、奥氏体不锈钢是20世纪初同时问世的三大类不锈钢，铁素体不锈钢具有良好的耐蚀性、抗氧化性，其应力腐蚀性能优于奥氏体不锈钢，多用于制造耐大气、水蒸气、水及氧化性酸腐蚀的零部件。由于镍资源有限，铬镍奥氏体不锈钢价格较高，而铁素体不锈钢镍含量极低，成本和价格相对较低，因此近年来铁素体不锈钢得到了长足的发展，产量仅次于铬镍奥氏体不锈钢。
申请号为200710139588.9的中国专利公开了一种“顶底复吹转炉冶炼不锈钢的方法”，把铁水兑入顶底复吹转炉并加入焦碳，吹氧气氩气进行冶炼；钢液温度大于1600℃时，加入锰铁、铬铁合金氧气和氩气进行冶炼，加入渣料调渣；钢液温度大于1630℃时，再次加入锰铁、铬铁合金，吹氧气氩气进行冶炼，加入渣料调渣；钢液实际测的温度大于计算温度时，加入其余合金锰铁、铬铁、镍，吹氧气氩气进行冶炼，加入石灰及少量萤石调渣；逐渐降低吹氧量逐渐提高吹氩气量；停止炉底吹氧气后，只吹氩气搅拌1.5～2.5分钟；然后加入硅铁作为还原剂进行还原；还原底吹氩气搅拌时间≥5分钟；取样分析成分而后出钢。该方法虽成本较低，但需顶底复吹工艺配合，同时该设备非常规顶底复吹转炉，只能够进行不锈钢冶炼而不能够普碳钢冶炼。
申请号为200610044067.0的中国专利公开了“一种奥氏体不锈钢的顶底复吹转炉冶炼方法”，采用高炉铁水、经转炉吹炼和精炼炉精炼步骤进行生产，所述的转炉吹炼采用双联法对预处理后的高炉铁水进行吹炼，经过处理后的高炉铁水首先兑入1#转炉，在1#转炉吹炼完的钢水再兑入2#转炉，2#转炉为顶底复吹转炉，然后将在2#转炉吹炼完的钢水通过钢包到精炼炉进行精炼，在精炼前和精炼过程中适时的加入各种合金和添加剂，而不加镍铁。该方法由于钢中的硫化物、氧化物、硅酸盐、点状非金属夹杂物级别低，且不含有Ni，并采用顶底复吹转炉，故使生产出的奥氏体不锈钢，生产成本较低廉。但该方法终点温度过高(1750-1780℃)，耐材损失较大，且转炉仅完成脱碳和脱磷，合金化任务仍需在精炼炉电加热完成，能耗大、工时长、成本高。
申请号为200880112850.3的中国专利公开了“在转炉的初级侧上用针对铬铁和镍铁的直接还原炉生产不锈钢的方法”，为了在生产含合金元素铬和镍的不锈钢中能够显著降低钢的生产成本，根据该发明提出，所需的中间产生铬铁和镍铁在两个分开的基于成本有利的铬矿石和镍矿石的直接还原过程中在两个平行于后续加工的转炉的初级侧设置的SAF炉中进行。该方法在转炉侧需建设SAF炉用于提供高Cr或高Ni熔液，设备投资巨大。
以上几种方法主要通过类似于AOD的顶底复吹转炉进行“脱碳保铬”，或需要额外提供熔化合金母液的设备，目前已公开的文献材料均未详细报道或公开有关利用顶吹转炉工艺冶炼不锈钢的研究，若能做到利用传统普碳钢工艺路线生产不锈钢，在顶吹转炉中完成脱碳脱磷及合金化任务，可免去大量设备投资及降低精炼电耗，降低成本，从而为钢铁企业创造更大的经济价值。
发明内容
本发明提供了一种顶吹转炉吹炼不锈钢的方法，通过传统的顶吹转炉工艺即可实现不锈钢生产，大幅度缩短了不锈钢生产流程，降低了不锈钢生产成本；生产工艺设备简单易控，由于最高冶炼温度＜1720℃，有利于提高耐材使用寿命。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种顶吹转炉冶炼不锈钢方法，包括如下步骤：
1)铁水要求；
铁水温度≥1330℃,铁水中按重量百分比Si：0.25％～0.55％、P≤0.07％，脱硫前S≤0.060％，脱硫后S≤0.002％；脱硫后脱硫渣彻底扒净，扒渣后10min内兑铁；
2)转炉冶炼采取双联法，其中脱磷炉冶炼过程如下：
a.加料制度：石灰加入量40～60kg/t钢，分2批加入，第1批料点火后立即加入，第2批料在吹氧2～3min内加入；抬枪点吹时另外加入石灰1～5kg/t钢；白云石加入量10～15kg/t钢；以上石灰及白云石加料过程在3min内完成；
b.供氧制度：氧枪控制为低-高-低-高模式；开吹后1.3～2min内吹炼枪位为2.1～2.3m，2～3min内吹炼枪位为1.5～1.7m，目的是快速脱硅，快速成渣，快速提高熔池温度；之后按枪位2.4～3.2m、供氧时间3～5min，枪位1.7～2.4m、供氧时间5～9min，枪位2.4～3.2m、供氧时间9～11min操作；氧压0.62～0.65Mpa、氧气累积量2600～2800m3时，提枪倒炉放渣，再二次吹氧，总氧气积累量控制在3300m3以内；
c.半钢出钢：出钢温度1450～1470℃，钢水中C≥2.20％，P≤0.025％；
脱碳炉冶炼过程如下:
a.加料制度：石灰加入量30～40kg/t钢，白云石加入量10～15kg/t钢，稀渣剂加入量3～5kg/t钢，萤石加入量2kg/t钢；下枪吹氧后先加入25kg/t钢的石灰、10kg/t钢的白云石；吹炼过程中再将剩余的料加入；
b.供氧制度：前期枪位控制在2.0～2.2m，氧压控制在0.75～0.80Mpa；加料结束，吹氧3～4min后，提高枪位到2.5～3.2m化渣，吹氧4～5min时形成初期渣；
c.终点出钢：吹炼终点控制钢水中C 0.03％～0.05％，P 0.004％～0.006％，出钢温度1670～1700℃；
3)转炉合金化；
采用低碳铬铁合金和金属铝粒/硅铁制备混合合金，将低碳铬铁合金、金属铝粒/硅铁在废钢槽中混均，混合质量比CrFe:Al＝9～15:1或CrFe:SiFe＝8～14:1；钢水脱碳结束后倒炉放渣，放渣后先投入60～100kg/t钢的混合合金，下枪吹氧0.5～1.5min，供氧强度为1.5～2.5Nm3/min；再加入50～90kg/t钢的低碳铬铁合金，下枪吹氧1～2min，供氧强度为2.5～3.5Nm3/min；最后加入40～80kg/t钢的低碳铬铁合金，下枪吹氧1～2min，供氧强度为2.5～3.5Nm3/min；出钢。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)现有技术多依靠电炉熔化高合金母液，或在精炼炉中进行合金化，本技术主要的合金化任务在转炉中进行，低碳铬铁和金属铝(硅铁)混合后在转炉中加入，顶吹氧气熔化合金，反应快速。
2)现有不锈钢冶炼工艺多依靠电炉提供电能弥补热量不足，生产成本高昂；本发明采用顶吹转炉双联脱磷、脱碳后进行炉内合金化，提高了热效率，利用Al-O(Si-O)反应大量放热升温，提高合金化过程效率(完成21t低碳铬铁合金化过程只需8-10min)，大大减轻了后续精炼LF炉的合金化任务；
3)本发明通过将低碳铬铁和金属铝粒/硅铁混合后的混合合金加入转炉，然后下氧枪点吹，金属铝粒/硅铁夹在低碳铬铁块粒间，从而保证合金快速熔化，不易聚坨，同时Al-O或Si-O反应放热也保证了升温热量的需要；
4)本发明在低碳铬铁中均混了大量铝粒/硅铁，因Al或Si的存在，既使在氧枪点吹的情况下，也能够有效保证金属Cr的氧化，提高了金属Cr的收得率；
5)与常规冶炼工艺相比，、无需AOD或VOD设备，也不需要顶底复吹转炉，仅依靠传统的顶吹转炉工艺即可生产不锈钢，可大幅降低设备投资。
具体实施方式
本发明所述一种顶吹转炉冶炼不锈钢方法，包括如下步骤：
1)铁水要求；
铁水温度≥1330℃,铁水中按重量百分比Si：0.25％～0.55％、P≤0.07％，脱硫前S≤0.060％，脱硫后S≤0.002％；脱硫后脱硫渣彻底扒净，扒渣后10min内兑铁，防止长时间等待导致铁水温降大；
2)转炉冶炼采取双联法，其中脱磷炉冶炼过程如下：
a.加料制度：石灰加入量40～60kg/t钢，分2批加入，第1批料点火后立即加入，第2批料在吹氧2～3min内加入；抬枪点吹时另外加入石灰1～5kg/t钢；白云石加入量10～15kg/t钢；以上石灰及白云石加料过程在3min内完成；
b.供氧制度：氧枪控制为低-高-低-高模式；开吹后1.3～2min内吹炼枪位为2.1～2.3m，2～3min内吹炼枪位为1.5～1.7m，目的是快速脱硅，快速成渣，快速提高熔池温度；之后按枪位2.4～3.2m、供氧时间3～5min，枪位1.7～2.4m、供氧时间5～9min，枪位2.4～3.2m、供氧时间9～11min操作；氧压0.62～0.65Mpa、氧气累积量2600～2800m3时，提枪倒炉放渣，再二次吹氧，总氧气积累量控制在3300m3以内；
c.半钢出钢：出钢温度1450～1470℃，钢水中C≥2.20％，P≤0.025％；
脱碳炉冶炼过程如下:
a.加料制度：石灰加入量30～40kg/t钢，白云石加入量10～15kg/t钢，稀渣剂加入量3～5kg/t钢，萤石加入量2kg/t钢；下枪吹氧后先加入25kg/t钢的石灰、10kg/t钢的白云石；吹炼过程中再将剩余的料加入；
b.供氧制度：前期枪位控制在2.0～2.2m，氧压控制在0.75～0.80Mpa；加料结束，吹氧3～4min后，提高枪位到2.5～3.2m化渣，吹氧4～5min时形成初期渣；
c.终点出钢：吹炼终点控制钢水中C 0.03％～0.05％，P 0.004％～0.006％，出钢温度1670～1700℃；
3)转炉合金化；
采用低碳铬铁合金和金属铝粒/硅铁制备混合合金，将低碳铬铁合金、金属铝粒/硅铁在废钢槽中混均，混合质量比CrFe:Al＝9～15:1或CrFe:SiFe＝8～14:1；钢水脱碳结束后倒炉放渣，放渣后先投入60～100kg/t钢的混合合金，下枪吹氧0.5～1.5min，供氧强度为1.5～2.5Nm3/min；再加入50～90kg/t钢的低碳铬铁合金，下枪吹氧1～2min，供氧强度为2.5～3.5Nm3/min；最后加入40～80kg/t钢的低碳铬铁合金，下枪吹氧1～2min，供氧强度为2.5～3.5Nm3/min；出钢。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
[实施例1]
本实施例采用100t顶吹转炉冶炼不锈钢SUS410L；
前半钢(对于双联脱磷法而言第一次冶炼在脱磷炉，主要冶炼任务为脱磷，因出钢时钢中碳含量在2％左右，属于半成品，故俗称前半钢；第二次冶炼在脱碳炉，主要冶炼任务为达到钢种要求的脱碳目标，故称为后半钢)：
铁水92t，碳含量W[C]＝4.29％，硅含量W[Si]＝0.45％，磷含量W[P]＝0.054％，硫含量W[S]＝0.022％，温度1334℃；
废钢6t，石灰加入量55kg/t钢，轻烧白云石加入量11kg/t钢；
氧压0.65Mpa，总氧气积累量3079Nm3；半钢出钢碳含量W[C]＝2.45％，硅含量W[Si]＝0.02％，磷含量W[P]＝0.009％，硫含量W[S]＝0.004％，温度1450℃；
2.后半钢：
石灰加入量35kg/t钢，轻烧白云石加入量10kg/t钢；氧压0.75Mpa，氧累4020Nm3；脱碳终点碳含量w[C]＝0.04％，磷含量w[P]＝0.004％，硫含量w[S]＝0.0055％，温度1700℃。
1.转炉合金化：
在废钢槽中将低碳铬铁和铝粒按11:1均混制备混合合金；
第一次加入80kg/t钢混合合金，下枪吹氧0.5min，供氧强度1.5Nm3/min，合金熔化，温度1710℃，W[C]＝0.055％，W[Cr]＝3.5％，W[P]＝0.015％；
第二次加入70kg/t钢的低碳铬铁合金，下枪吹氧1min，供氧强度2.5Nm3/min，合金熔化，温度1716℃，W[C]＝0.065％，W[Cr]＝7.5％，W[P]＝0.025％；
第三次加入60kg/t钢的低碳铬铁合金和50kg/t钢的废钢，下枪吹氧1min，供氧强度2.5Nm3/min，合金熔化，温度1686℃，W[C]＝0.07％，W[Cr]＝10.4％，W[P]＝0.03％；出钢；钢水进LF升温、合金微调，再进RH脱碳保铬后连铸。
本实施例中，转炉内钢水合金化Cr的平均收得率77.1％、增碳量0.03％、回磷量0.026％。
[实施例2]
本实施例采用100t顶吹转炉冶炼不锈钢SUS410L；
1.前半钢：
铁水90t，碳含量W[C]＝4.4％，硅含量W[Si]＝0.55％，磷含量W[P]＝0.06％，硫含量W[S]＝0.025％，铁水温度1345℃；
废钢8t，石灰加入量50kg/t.钢，轻烧白云石加入量13kg/t.钢；
氧压0.65Mpa，总氧气积累量3250Nm3；半钢出钢碳含量W[C]＝2.3％，硅含量W[Si]＝0.02％，磷含量W[P]＝0.0095％，硫含量W[S]＝0.005％，温度1450℃。
2.后半钢：
石灰加入量30kg/t钢，轻烧白云石加入量12kg/t.钢；氧压0.80Mpa，氧累4200Nm3；脱碳终点碳含量W[C]＝0.035％，磷含量W[P]＝0.005％，硫含量W[S]＝0.0065％，出钢温度1689℃。
2.转炉合金化：
在废钢槽中将低碳铬铁和硅铁按10:1均混制备混合合金；
第一次加入80kg/t钢的混合合金，下枪吹氧0.5min，供氧强度2.5Nm3/min，合金熔化，温度1695℃，W[C]＝0.050％，W[Cr]＝3.1％，W[P]＝0.017％；
第二次加入70kg/t钢的低碳铬铁合金，下枪吹氧1min，供氧强度3.5Nm3/min，合金熔化，温度1705℃，W[C]＝0.063％，W[Cr]＝7.35％，W[P]＝0.024％；
第三次加入60kg/t钢的低碳铬铁合金，下枪吹氧1min，供氧强度3.5Nm3/min，合金熔化，温度1711℃，W[C]＝0.073％，W[Cr]＝10.1％，W[P]＝0.029％；出钢；钢水进LF升温、合金微调，再进RH脱碳保铬后连铸。
本实施例中，转炉内钢水合金化Cr的平均收得率75.9％、增碳量0.038％、回磷量0.024％。
目前世界上约90％的不锈钢是利用AOD或VOD工艺生产，以上两种方法虽然可满足市场需求的几乎所有不锈钢钢种的生产，但除了自身生产成本高昂外，巨大的设备投资及维护费用也使很多想涉足本领域的钢企望而却步。本发明不需额外的设备投资，只要拥有顶吹转炉工艺设备即可实现不锈钢生产，极大地简化了生产流程，降低了生产及维护成本。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种顶吹转炉冶炼不锈钢方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)铁水要求；
铁水温度≥1330℃,铁水中按重量百分比Si：0.25％～0.55％、P≤0.07％，脱硫前S≤0.060％，脱硫后S≤0.002％；脱硫后脱硫渣彻底扒净，扒渣后10min内兑铁；
2)转炉冶炼采取双联法，其中脱磷炉冶炼过程如下：
a.加料制度：石灰加入量40～60kg/t钢，分2批加入，第1批料点火后立即加入，第2批料在吹氧2～3min内加入；抬枪点吹时另外加入石灰1～5kg/t钢；白云石加入量10～15kg/t钢；以上石灰及白云石加料过程在3min内完成；
b.供氧制度：氧枪控制为低-高-低-高模式；开吹后1.3～2min内吹炼枪位为2.1～2.3m，2～3min内吹炼枪位为1.5～1.7m，目的是快速脱硅，快速成渣，快速提高熔池温度；之后按枪位2.4～3.2m、供氧时间3～5min，枪位1.7～2.4m、供氧时间5～9min，枪位2.4～3.2m、供氧时间9～11min操作；氧压0.62～0.65Mpa、氧气累积量2600～2800m3时，提枪倒炉放渣，再二次吹氧，总氧气积累量控制在3300m3以内；
c.半钢出钢：出钢温度1450～1470℃，钢水中C≥2.20％，P≤0.025％；
脱碳炉冶炼过程如下:
a.加料制度：石灰加入量30～40kg/t钢，白云石加入量10～15kg/t钢，稀渣剂加入量3～5kg/t钢，萤石加入量2kg/t钢；下枪吹氧后先加入25kg/t钢的石灰、10kg/t钢的白云石；吹炼过程中再将剩余的料加入；
b.供氧制度：前期枪位控制在2.0～2.2m，氧压控制在0.75～0.80Mpa；加料结束，吹氧3～4min后，提高枪位到2.5～3.2m化渣，吹氧4～5min时形成初期渣；
c.终点出钢：吹炼终点控制钢水中C 0.03％～0.05％，P 0.004％～0.006％，出钢温度1670～1700℃；
3)转炉合金化；
采用低碳铬铁合金和金属铝粒/硅铁制备混合合金，将低碳铬铁合金、金属铝粒/硅铁在废钢槽中混均，混合质量比CrFe:Al＝9～15:1或CrFe:SiFe＝8～14:1；钢水脱碳结束后倒炉放渣，放渣后先投入60～100kg/t钢的混合合金，下枪吹氧0.5～1.5min，供氧强度为1.5～2.5Nm3/min；再加入50～90kg/t钢的低碳铬铁合金，下枪吹氧1～2min，供氧强度为2.5～3.5Nm3/min；最后加入40～80kg/t钢的低碳铬铁合金，下枪吹氧1～2min，供氧强度为2.5～3.5Nm3/min；出钢。
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