CN110894565B - 超高硅碳铬熔液冶炼不锈钢的方法 - Google Patents

超高硅碳铬熔液冶炼不锈钢的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超高硅碳铬熔液冶炼不锈钢的方法，包括：1)向中频炉内加入高碳铬铁、铬镍生铁进行熔化，熔炼成预熔液；2)将预熔液兑入AOD炉，设定顶枪的枪位和氧气流量以及底枪的氧气流量和氮气流量，开始吹氧脱碳；3)开始吹炼后，向AOD炉加入高碳铬铁和石灰，吹氧量达到每吨出钢量15～20Nm3时，向AOD炉加入铬镍生铁；4)吹氧量达到每吨出钢量25～30Nm3时，由顶枪和底枪吹氮进行对流搅拌，搅拌过程中向AOD炉加入轻烧白云石；5)达到搅拌时间后，测温，取钢样和渣样；6)继续进行吹炼，根据取样检测结果加入镍铁、高碳铬铁、石灰、萤石等继续进行冶炼，直至达到钢种成分要求后出钢。

Description

超高硅碳铬熔液冶炼不锈钢的方法
技术领域
本发明属于不锈钢冶炼领域，尤其涉及超高硅碳铬熔液冶炼不锈钢的方法。
背景技术
不锈钢是指具有抵抗大气、酸、碱和盐等腐蚀作用的合金钢的总称。不锈钢因具有良好的耐腐蚀、耐高温、耐磨损、外观精美等特性，用途非常广泛，是石油、化工、化肥、制药、食品、国防、餐具、合成纤维和石油提炼等行业中广泛使用的金属材料。
目前不锈钢主要通过AOD(氩氧精炼)进行冶炼，因预熔液硅含量高而易产生喷溅，为保证AOD的稳定生产，通常AOD预熔液的硅含量都控制在1.5％以下，但因硅含量低将导致生成的化学热少，可在AOD炉内加入的合金量少，这就需要通过中频炉或电炉进行部分合金熔化，导致冶炼成本升高，且电炉成本受电极价格影响波动较大。
因此，如果提高预熔液中硅含量并能够控制AOD生产稳定，则可在AOD炉中加入更多合金，由此可以省去电炉或中频炉熔化合金的工序，从而降低不锈钢冶炼生产成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超高硅碳铬熔液冶炼不锈钢的方法，提高AOD入炉初始熔液即AOD预熔液的硅含量，在AOD炉内加入大量金属物料，通过控制冶炼过程参数，达到杜绝过程喷溅、稳定生产、降低成本的目的。
为实现本发明的上述目的，本发明提供了一种超高硅碳铬熔液冶炼不锈钢的方法，包括如下步骤：
1)向中频炉内加入高碳铬铁、铬镍生铁进行熔化，熔炼成预熔液，所述预熔液的目标成分及其重量百分比控制为3.5～6％的C、1.5～4％的Si、18～25％的Cr、4～8％的Ni；
2)按照每吨出钢量对应450～600kg预熔液将预熔液兑入AOD炉，通过测温和取样进行成分和温度的确认，设定顶枪的枪位和氧气流量以及设定底枪的氧气流量和氮气流量，开始吹氧脱碳；
3)开始吹炼后，按照每吨出钢量对应80～200kg高碳铬铁和40～80kg石灰从高位料仓向AOD炉加入高碳铬铁和石灰，并当吹氧量达到每吨出钢量15～20Nm3时，按照每吨出钢量对应200～500kg铬镍生铁通过料槽向AOD炉加入铬镍生铁；
4)当吹氧量达到每吨出钢量25～30Nm3时，由顶枪和底枪吹氮进行对流搅拌，顶枪氮气流量控制为120～200Nm3/min，底枪氮气流量控制为30～60Nm3/min，搅拌时间设定为3～5min，搅拌过程中按照每吨出钢量对应2～5kg轻烧白云石从AOD炉高位加入轻烧白云石；
5)达到所述搅拌时间后，测温，取钢样和渣样；
6)继续进行吹炼，根据取样检测结果加入镍铁、高碳铬铁、石灰、萤石等继续进行冶炼，直至达到钢种成分要求后出钢，出钢温度控制为1630～1680℃。
优选地，在上述超高硅碳铬熔液冶炼不锈钢的方法中，步骤3)中的所述高碳铬铁选择为Cr重量百分比在53～60％之间、Si重量百分比在1～3％之间，其余为铁和杂质，步骤3)中的所述铬镍生铁选择为Cr重量百分比在2～15％之间、Ni重量百分比在5～20％之间，其余为铁和杂质。
作为一种具体实施方式，上述超高硅碳铬熔液冶炼不锈钢的方法以每炉出钢量为208吨的标准冶炼304不锈钢，并且其中：
在所述步骤1)中，所述高碳铬铁选择为C重量百分比为7.8％、Si重量百分比为3％、Cr重量百分比为53％，所述铬镍生铁选择为C重量百分比为3％、Si重量百分比为2.1％、Cr重量百分比为10.3％、Ni重量百分比为9％，所述预熔液目标成分及其重量百分比为4.2％的C、2.3％的Si、22％的Cr、5.2％的Ni，其余为铁和不可避免的杂质；
在所述步骤2)中，将105吨所述预熔液兑入AOD炉内，顶枪枪位设定为2.6m，顶枪氧气流量设定为260Nm3/min，底枪氧气流量设定为60Nm3/min，底枪氮气流量设定为20Nm3/min；
在所述步骤3)中，从高位料仓向AOD炉加入18吨高碳铬铁和13吨石灰，吹氧量达到3500Nm3时通过料槽加入铬镍生铁46吨，并且在所述步骤3)中，所述高碳铬铁选择为C重量百分比为8.1％、Si重量百分比为1.5％、Cr重量百分比为53.1％，所述铬镍生铁选择为C重量百分比为2.1％、Si重量百分比为3％、Cr重量百分比为2.3％、Ni重量百分比为9.8％；
在所述步骤4)中，吹氧量达到5200Nm3时，顶枪停止吹氧并切换为氮气进行吹炼，氮气流量控制为180Nm3/min，底枪也停止吹氧同时将氮气流量调整为45Nm3/min，搅拌时间控制为5min，搅拌过程同时从从AOD炉高位加入轻烧白云石450kg，并且所述轻烧白云石选择为CaO重量百分比为30％、MgO重量百分比为45％，其余为铁和不可避免的杂质；
在所述步骤6)中，吹炼过程加入高碳铬铁、镍铁，石灰，还原期加入萤石、硅铁进行还原，出钢中各元素的重量百分比为0.034％的C、0.35％的Si、1.1％的Mn、0.029％的P、0.015％的S、18.01％的Cr、7.98％的Ni，其余为铁和不可避免的杂质。
利用本发明的超高硅碳铬熔液冶炼不锈钢的方法，AOD入炉初始熔液即预熔液的硅含量被大幅提高，同时通过合理控制吹氧量、氮气搅拌流量和时间等冶炼过程参数，杜绝了过程喷溅，确保稳定生产，并加大了AOD炉内合金加入量，省去了电炉熔化合金的工序，生产成本显著降低。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的超高硅碳铬熔液冶炼不锈钢的方法包括如下步骤：
1)向中频炉内加入高碳铬铁、铬镍生铁进行熔化，熔炼成预熔液后出到预熔包内，预熔液目标成分及其重量百分比为3.5～6％的C，1.5～4％的Si，18～25％的Cr，4～8％的Ni；
2)按照每吨出钢量对应450～600kg的预熔液将相应重量的预熔液兑入AOD炉，通过测温和取样来确认成分和温度，设定顶枪的枪位和氧气流量以及设定底枪的氧气流量和氮气流量，开始吹氧脱碳；
3)开始吹炼后，从高位料仓向AOD炉按照每吨出钢量对应80～200kg的高碳铬铁和40～80kg的石灰加入高碳铬铁和石灰，并当吹氧量达到15～20Nm3/t时，通过料槽向AOD炉按照每吨出钢量对应200～500kg的铬镍生铁加入铬镍生铁，其中15～20Nm3/t指每吨出钢量15～20Nm3的吹氧量；
4)当吹氧量达到25～30Nm3/t时，由顶枪和底枪吹氮进行对流搅拌，顶枪氮气流量为120～200Nm3/min，底枪氮气流量为30～60Nm3/min，搅拌时间3～5min，搅拌过程中从AOD炉高位按照每吨出钢量对应2～5kg的轻烧白云石加入轻烧白云石，其中25～30Nm3/t指每吨出钢量25～30Nm3的吹氧量；
5)达到搅拌时间后，测温，取钢样和渣样；
6)继续进行吹炼，根据取样检测结果加入镍铁、高碳铬铁、石灰、萤石等继续进行冶炼，直至达到钢种成分要求后出钢，出钢温度1630～1680℃。
在上述步骤3)中，高碳铬铁中的Cr重量百分比在53～60％之间，Si重量百分比在1～3％之间，其余为铁和杂质，铬镍生铁中Cr重量百分比在2～15％之间，Ni重量百分比在5～20％之间，其余为铁和杂质。
由此可见，在本发明的超高硅碳铬熔液冶炼不锈钢的方法中，AOD入炉初始熔液即预熔液的硅含量大幅提高，同时通过合理控制吹氧量、氮气搅拌流量和时间等冶炼过程参数，杜绝过程喷溅，确保稳定生产，并加大AOD炉内合金加入量，省去了电炉熔化合金的工序，生产成本显著降低。
具体实施例
以下以冶炼钢种为304的不锈钢为例，说明本发明的超高硅碳铬熔液冶炼不锈钢的方法的具体实施例。该实施例中每炉出钢量为208吨，该实施例的方法包括如下步骤：
1)向中频炉加入高碳铬铁、铬镍生铁进行熔化，其中，高碳铬铁中的C重量百分比为7.8％，Si重量百分比为3％，Cr重量百分比为53％，铬镍生铁中的C重量百分比为3％，Si重量百分比为2.1％，Cr重量百分比为10.3％，Ni重量百分比为9％，熔炼成预熔液后出到预熔包，预熔液目标成分及其重量百分比为4.2％的C，2.3％的Si，22％的Cr，5.2％的Ni，其余为铁和不可避免的杂质。
2)将预熔液105吨兑入AOD炉内，摇炉进行测温，测得温度1399℃，摇正炉子后进行吹炼，顶枪枪位2.6m，顶枪氧气流量260Nm3/min，底枪氧气流量60Nm3/min，底枪氮气流量20Nm3/min。
3)开始吹炼后，从高位料仓向AOD炉加入高碳铬铁18吨和石灰13吨，吹氧量达到3500Nm3时通过料槽加入铬镍生铁46吨。此高碳铬铁中的C重量百分比为8.1％，Si重量百分比为1.5％，Cr重量百分比为53.1％，此铬镍生铁中的C重量百分比为2.1％，Si重量百分比为3％，Cr重量百分比为2.3％，Ni重量百分比为9.8％。
4)当吹氧量达到5200Nm3时，顶枪停止吹氧并切换为氮气进行吹炼，氮气流量为180Nm3/min，底枪也停止吹氧同时将氮气流量调整为45Nm3/min，搅拌时间5min，搅拌过程同时从高位加入轻烧白云石450kg。此轻烧白云石中的CaO重量百分比为30％，MgO重量百分比为45％，其余为铁和不可避免的杂质。
5)达到搅拌时间后，测温1501℃，取钢样和渣样确认成分，钢样中各元素的重量百分比含量为3.7％的C，0.31％的Si，18.2％的Cr，5.6％的Ni，其余为铁和不可避免的元素。渣样中主要成分的重量百分比含量为：52.1％的CaO，40.9％的SiO2，6.3％的Cr2O3，其余为铁和不可避免的元素，炉渣的二元碱度为1.27。
6)继续进行吹炼，吹炼过程加入高碳铬铁、镍铁，石灰等，还原期加入萤石、硅铁等进行还原至钢种成分合适后出钢。出钢中各元素的重量百分比为0.034％的C，0.35％的Si，1.1％的Mn，0.029％的P，0.015％的S，18.01％的Cr，7.98％的Ni，其余为铁和不可避免的杂质。
在本发明的超高硅碳铬熔液冶炼不锈钢的方法的上述实施例中，AOD入炉初始熔液即预熔液的硅含量提高到了2.3％，同时通过合理控制吹炼枪位、吹氧量、氮气搅拌流量和时间、吹炼倒渣时的温度等，杜绝过程喷溅，确保稳定生产，并在AOD炉内除预熔液外总计加入铬镍生铁46吨，高碳铬铁25吨，镍铁31吨，省去了电炉熔化合金的工序，吨钢成本降低了200元，同时铬和镍收得率分别提高1.03％和0.22％。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
还需要说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的范围。

Claims (3)

1.一种超高硅碳铬熔液冶炼不锈钢的方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
1)向中频炉内加入高碳铬铁、铬镍生铁进行熔化，熔炼成预熔液，所述预熔液的目标成分及其重量百分比控制为3.5～6％的C、1.5～4％的Si、18～25％的Cr、4～8％的Ni；
2)按照每吨出钢量对应450～600kg预熔液将预熔液兑入AOD炉，通过测温和取样进行成分和温度的确认，设定顶枪的枪位和氧气流量以及设定底枪的氧气流量和氮气流量，开始吹氧脱碳；
3)开始吹炼后，按照每吨出钢量对应80～200kg高碳铬铁和40～80kg石灰从高位料仓向AOD炉加入高碳铬铁和石灰，并当吹氧量达到每吨出钢量15～20Nm3时，按照每吨出钢量对应200～500kg铬镍生铁通过料槽向AOD炉加入铬镍生铁；
4)当吹氧量达到每吨出钢量25～30Nm3时，由顶枪和底枪吹氮进行对流搅拌，顶枪氮气流量控制为120～200Nm3/min，底枪氮气流量控制为30～60Nm3/min，搅拌时间设定为3～5min，搅拌过程中按照每吨出钢量对应2～5kg轻烧白云石从AOD炉高位加入轻烧白云石；
5)达到所述搅拌时间后，测温，取钢样和渣样；
6)继续进行吹炼，根据取样检测结果加入镍铁、高碳铬铁、石灰、萤石、硅铁继续进行冶炼，直至达到钢种成分要求后出钢，出钢温度控制为1630～1680℃。
2.如权利要求1所述的超高硅碳铬熔液冶炼不锈钢的方法，其特征在于，在所述步骤3)中，所述高碳铬铁选择为Cr重量百分比在53～60％之间、Si重量百分比在1～3％之间，其余为铁和杂质，所述铬镍生铁选择为Cr重量百分比在2～15％之间、Ni重量百分比在5～20％之间，其余为铁和杂质。
3.如权利要求1所述的超高硅碳铬熔液冶炼不锈钢的方法，其特征在于，所述方法以每炉出钢量为208吨的标准冶炼304不锈钢，并且其中：
在所述步骤1)中，所述高碳铬铁选择为C重量百分比为7.8％、Si重量百分比为3％、Cr重量百分比为53％，所述铬镍生铁选择为C重量百分比为3％、Si重量百分比为2.1％、Cr重量百分比为10.3％、Ni重量百分比为9％，所述预熔液目标成分及其重量百分比为4.2％的C、2.3％的Si、22％的Cr、5.2％的Ni，其余为铁和不可避免的杂质；
在所述步骤2)中，将105吨所述预熔液兑入AOD炉内，顶枪枪位设定为2.6m，顶枪氧气流量设定为260Nm3/min，底枪氧气流量设定为60Nm3/min，底枪氮气流量设定为20Nm3/min；
在所述步骤3)中，从高位料仓向AOD炉加入18吨高碳铬铁和13吨石灰，吹氧量达到3500Nm3时通过料槽加入铬镍生铁46吨，并且在所述步骤3)中，所述高碳铬铁选择为C重量百分比为8.1％、Si重量百分比为1.5％、Cr重量百分比为53.1％，所述铬镍生铁选择为C重量百分比为2.1％、Si重量百分比为3％、Cr重量百分比为2.3％、Ni重量百分比为9.8％；
在所述步骤4)中，吹氧量达到5200Nm3时，顶枪停止吹氧并切换为氮气进行吹炼，氮气流量控制为180Nm3/min，底枪也停止吹氧同时将氮气流量调整为45Nm3/min，搅拌时间控制为5min，搅拌过程同时从AOD炉高位加入轻烧白云石450kg，并且所述轻烧白云石选择为CaO重量百分比为30％、MgO重量百分比为45％，其余为铁和不可避免的杂质；
在所述步骤5)中，达到搅拌时间后，测温1501℃，取钢样和渣样确认成分，钢样中各元素的重量百分比含量为3.7％的C，0.31％的Si，18.2％的Cr，5.6％的Ni，其余为铁和不可避免的元素，渣样中主要成分的重量百分比含量为：52.1％的CaO，40.9％的SiO2，6.3％的Cr2O3，其余为铁和不可避免的元素，炉渣的二元碱度为1.27；
在所述步骤6)中，吹炼过程加入高碳铬铁、镍铁、石灰，还原期加入萤石、硅铁进行还原，出钢中各元素的重量百分比为0.034％的C、0.35％的Si、1.1％的Mn、0.029％的P、0.015％的S、18.01％的Cr、7.98％的Ni，其余为铁和不可避免的杂质。
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