CN110923551B - 一种控制钴含量核用奥氏体不锈钢的生产方法 - Google Patents

一种控制钴含量核用奥氏体不锈钢的生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种控制钴含量核用奥氏体不锈钢的生产方法，包括如下步骤原料准备、AOD过程控制、精炼炉处理和连铸。本发明所冶炼奥氏体不锈钢采用纯铁水冶炼、不添加300系废钢、镍合金采用电解镍，此方法冶炼的奥氏体不锈钢Co含量≤0.10%，满足核用奥氏体不锈钢使用要求；高炉铁水进厂后先进行扒渣处理，然后进三脱（DDD）进行脱硅、脱磷处理，预处理后的铁水兑入AOD转炉，再补加电解镍、高碳铬铁进行生产。采用脱磷铁水的处理工艺，保证了钢水的纯净度，同时由于电弧炉不参与生产，有效的降低了该方案的能耗成本，吨钢成本降低120元/吨。

Description

一种控制钴含量核用奥氏体不锈钢的生产方法
技术领域
本发明属于核用奥氏体不锈钢生产制造领域，具体涉及一种控制钴含量核用奥氏体不锈钢的生产方法。
背景技术
奥氏体不锈钢的辐照敏感性比较低，一般经1021n.cm-2辐照后才有明显的辐照效应，因此奥氏体不锈钢是压水堆堆芯容器内衬、热屏、管道、阀门等的主要选材。奥氏体不锈钢中的Co元素含量辐照效应比较大，有增大钢的辐照脆化的趋势，因此对于Co的熔炼分析要求≤0.20%，力争≤0.10%。而目前奥氏体不锈钢常规冶炼方法是EAF+AOD+LF+CCM的生产工艺，此方法冶炼的奥氏体不锈钢熔炼分析Co一般均＞0.20%，无法满足核用奥氏体不锈钢使用要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种控制钴含量核用奥氏体不锈钢的生产方法，以解决上述问题。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种控制钴含量核用奥氏体不锈钢的生产方法，包括如下步骤：
步骤一、原料准备：
原料包括脱磷铁水、铬铁和电解镍；
步骤二、AOD过程控制：
A、根据AOD计算模型计算核用奥氏体不锈钢冶炼过程中温度、碱度和各阶段氧、氮、氩气吹入量和混吹比例；
B、根据步骤A计算得到的温度情况确定各类合金加入时机和加入量，确定不同批次炉料入炉后的目标控制碱度和石灰加入量；
C、按1.8-2.0控制AOD还原期炉渣碱度；按2.5±0.5控制脱硫阶段炉渣碱度；
D、炉龄在20-80炉期间安排冶炼，冶炼前两炉清理维护出钢口；
E、还原结束后最大程度倒渣，钢包带渣量控制在150-250mm；
步骤三、精炼炉处理：
A、将步骤二得到的钢水扒渣后进入LF炉，测温并取样；
B、根据测温、取样情况和LF炉计算模型确定送电升温时间；
C、根据核用奥氏体不锈钢成品成分控制要求、取样结果确定各类合金补加量；
D、根据核用奥氏体不锈钢液相线温度1450℃、过热度20-45℃的要求确定上钢温度；
保证12min以上的弱吹时间；
步骤四、连铸：
将液相线控制在1450℃，中包温度控制在40±5℃，连铸做好保护浇注，结晶器水压力控制在≥8.5bar，二冷水压力控制在8.5-12.5bar，最终得到连铸板坯。
步骤一中所述电解镍中Ni＞99.9%。
步骤三中所述每炉开浇前镇静时间≥10min。
本发明相较于现有技术的有益效果为：
本发明所冶炼奥氏体不锈钢采用纯铁水冶炼、不添加300系废钢、镍合金采用电解镍，此方法冶炼的奥氏体不锈钢Co含量≤0.10%，满足核用奥氏体不锈钢使用要求；
本发明采用一步法冶炼，减少了EAF（电炉）熔炼环节和各类废钢杂质元素的入炉量，同时也有效的降低了冶炼能耗成本。
采用EAF+AOD+LF+CCM的“二步法”进行生产时，废钢类原料中As、P、Sn、Sb、Co、W等杂质元素会影响钢水纯净度。本发明采用铁水预处理后的脱磷铁水（P≤0.007%，Si≤0.01%）、电解镍(Ni≥99.9%)以及高碳铬铁为主要原料进行生产，彻底解决了上述问题，具体工艺流程为DDD+AOD+LF+CCM，高纯净度原料保证了产品的高质量。
高炉铁水进厂后先进行扒渣处理，然后进三脱（DDD）进行脱硅、脱磷处理，预处理后的铁水兑入AOD转炉，再补加电解镍、高碳铬铁进行生产。
采用脱磷铁水的处理工艺，保证了钢水的纯净度，同时由于电弧炉不参与生产，有效的降低了该方案的能耗成本，吨钢成本降低120元/吨。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明。
一种控制钴含量核用奥氏体不锈钢的生产方法，包括如下步骤：
步骤一、原料准备：
原料包括脱磷铁水、铬铁和电解镍，其中电解镍中Ni＞99.9%；
步骤二、AOD过程控制：
A、根据AOD计算模型计算核用奥氏体不锈钢冶炼过程中温度、碱度和各阶段氧、氮、氩气吹入量和混吹比例；
B、根据步骤A计算得到的温度情况确定各类合金加入时机和加入量，确定不同批次炉料入炉后的目标控制碱度和石灰加入量；
C、按1.8-2.0控制AOD还原期炉渣碱度；按2.5±0.5控制脱硫阶段炉渣碱度；
D、炉龄在20-80炉期间安排冶炼，冶炼前两炉清理维护出钢口；
E、还原结束后最大程度倒渣，钢包带渣量控制在150-250mm；
步骤三、精炼炉处理：
A、将步骤二得到的钢水扒渣后进入LF炉，测温并取样；
B、根据测温、取样情况和LF炉计算模型确定送电升温时间；
C、根据核用奥氏体不锈钢成品成分控制要求、取样结果确定各类合金补加量；
D、根据核用奥氏体不锈钢液相线温度1450℃、过热度20-45℃的要求确定上钢温度；
保证12min以上的弱吹时间，每炉开浇前镇静时间≥10min；
步骤四、连铸：
将液相线控制在1450℃，中包温度控制在40±5℃，连铸做好保护浇注，结晶器水压力控制在≥8.5bar，二冷水压力控制在8.5-12.5bar，最终得到连铸板坯。
实施例1：
步骤一、原料准备：本实施例冶炼的核用奥氏体不锈钢钢水114t，需用脱磷铁水70t、铬铁38t、电解镍9.1t，其中脱磷铁水、铬铁和电解镍的化学成分如表1所示。
表1 实施例1中脱磷铁水、铬铁和电解镍的化学成分
Figure DEST_PATH_IMAGE002
步骤二、AOD过程控制：炉龄50炉进行冶炼，AOD还原渣碱度2.0，脱硫阶段碱度3.0，还原结束后倒渣，钢包带渣量250mm。
步骤三、LF处理流程：扒渣进站后进站测温1578℃，送电升温5min后补加电解镍85kg、铬铁210kg，再次测温1582℃，再次送电4min后开始弱吹，弱吹12min，开浇前镇静时间15min。
步骤四、连铸：中包温度控制在40℃，结晶器水压力9.0bar，二冷水压力10.0bar。最终连铸板坯成分如下所示：C：0.020%，Si：0.45%，Mn：1.40%，P：0.021%，S：0.0012%，Ni：8.0-8.2%，Cr：18.25%，N：0.043%，Co：0.039%，其它为Fe和残留元素。
实施例2：
步骤一、原料准备：本实施例冶炼的核用奥氏体不锈钢钢水110t，需用脱磷铁水68t、铬铁37t、电解镍8.9t，其中脱磷铁水、铬铁和电解镍的化学成分如表2所示。
表2 实施例2中脱磷铁水、铬铁和电解镍的化学成分
Figure DEST_PATH_IMAGE004
步骤二、AOD过程控制：炉龄为20炉进行冶炼，AOD还原渣碱度1.9，脱硫阶段碱度2.5，还原结束后倒渣，钢包带渣量200mm。
步骤三、LF处理流程：扒渣后进站测温1568℃，送电升温8min后补加电解镍108kg，再次测温1586℃，直接开始弱吹15min，开浇前镇静时间18min。
步骤四、连铸：中包温度控制在35℃，结晶器水压力8.5bar，二冷水压力8.5bar。最终连铸板坯成分如下所示：C：0.022%，Si：0.46%，Mn：1.35%，P：0.019%，S：0.0014%，Ni：8.0-8.2%，Cr：18.28%，N：0.048%，Co：0.042%，其它为Fe和残留元素。
实施例3：
步骤一、原料准备：本实施例冶炼的核用奥氏体不锈钢钢水112t，需用脱磷铁水67t、铬铁42t、电解镍9.25t，其中脱磷铁水、铬铁和电解镍的化学成分如表3所示。
表3 实施例3中脱磷铁水、铬铁和电解镍的化学成分
Figure DEST_PATH_IMAGE006
步骤二、AOD过程控制：炉龄为80炉进行冶炼，AOD还原渣碱度1.8，脱硫阶段碱度2.0，还原结束后倒渣，钢包带渣量150mm。
步骤三、LF处理流程：扒渣进站后进站测温1583℃，送电升温3min后补加电解镍72kg、铬铁164kg，再次测温1582℃，再次送电4min后开始弱吹，弱吹12min，开浇前镇静时间10min。
步骤四、连铸：中包温度控制在45℃，结晶器水压力8.8bar，二冷水压力12.5bar。最终连铸板坯成分如下所示：C：0.025%，Si：0.49%，Mn：1.29%，P：0.024%，S：0.001%，Ni：8.0-8.2%，Cr：18.3%，N：0.045%，Co：0.048%，其它为Fe和残留元素。

Claims (3)

1.一种控制钴含量核用奥氏体不锈钢的生产方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一、原料准备：
原料包括脱磷铁水、铬铁和电解镍；
步骤二、AOD过程控制：
A、根据AOD计算模型计算核用奥氏体不锈钢冶炼过程中温度、碱度和各阶段氧、氮、氩气吹入量和混吹比例；
B、根据步骤A计算得到的温度情况确定各类合金加入时机和加入量，确定不同批次炉料入炉后的目标控制碱度和石灰加入量；
C、按1.8-2.0控制AOD还原期炉渣碱度；按2.5±0.5控制脱硫阶段炉渣碱度；
D、炉龄在20-80炉期间安排冶炼，冶炼前两炉清理维护出钢口；
E、还原结束后最大程度倒渣，钢包带渣量控制在150-250mm；
步骤三、精炼炉处理：
A、将步骤二得到的钢水扒渣后进入LF炉，测温并取样；
B、根据测温、取样情况和LF炉计算模型确定送电升温时间；
C、根据核用奥氏体不锈钢成品成分控制要求、取样结果确定各类合金补加量；
D、根据核用奥氏体不锈钢液相线温度1450℃、过热度20-45℃的要求确定上钢温度；
保证12min以上的弱吹时间；
步骤四、连铸：
将液相线控制在1450℃，中包温度控制在40±5℃，连铸做好保护浇注，结晶器水压力控制在≥8.5bar，二冷水压力控制在8.5-12.5bar，最终得到连铸板坯。
2.如权利要求1所述的控制钴含量核用奥氏体不锈钢的生产方法，其特征在于步骤一中所述电解镍中Ni＞99.9%。
3.如权利要求1所述的控制钴含量核用奥氏体不锈钢的生产方法，其特征在于步骤三中所述每炉开浇前镇静时间≥10min。
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