CN111187882A - 不锈钢的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种不锈钢的制造方法，其是对盛钢桶内的钢水进行真空吹氧脱碳工艺，以获得第一钢水，再将中频炉熔炼的第二钢水加入盛钢桶的自由体积中，借此获得较多的不锈钢钢水。
Description
技术领域
本发明涉及一种不锈钢的制造方法，特别涉及一种利用真空吹氧脱碳工艺的不锈钢的制造方法。
背景技术
现有不锈钢的制造方法包含二段式及三段式复合炼钢法。二段式炼钢法是先利用初炼炉熔化废钢及合金铁(例如：铬铁、镍铁)，以生产不锈钢初炼钢水。接着，利用盛钢桶(Ladle)装载不锈钢初炼钢水，并送入精炼炉中进行精炼工艺，以制造符合规格要求的不锈钢钢水。初炼炉可为电炉，而精炼工艺可为常压精炼或真空精炼，常压精炼可例如为氩气吹氧脱碳(Argon Oxygen Decarburization，AOD)工艺，而真空精炼可例如为真空吹氧脱碳(VacuumOxygen Decarburization，VOD)工艺。
二段式炼钢法中，利用电炉搭配氩气吹氧脱碳工艺具有高产能且原料选用弹性高的优势，但由于氩气成本高，且氩气吹氧脱碳工艺不利于用以制造要求极低碳、氢及氮的钢种。反之，利用电炉搭配真空吹氧脱碳工艺是适于炼制极低碳、氢及氮的钢种，但进行真空吹氧脱碳工艺时，装有钢水的盛钢桶在置于真空桶槽中进行吹氧脱碳时，为了避免钢水的喷溅，因此盛钢桶必须减少盛装的钢水量，进而造成工艺耗时长且产能较低的缺点。
三段式炼钢法则是以真空吹氧脱碳工艺为最终处理工艺。首先，与二段式炼钢法相同，利用初炼炉(电炉)生产不锈钢初炼钢水，接着，利用转炉对初炼钢水进行吹氧脱碳工艺。然后，再进行真空吹氧脱碳工艺，以制得不锈钢钢水。三段式炼钢法中，转炉可为氩气吹氧脱碳(Argon Oxygen Decarburization，AOD)工艺或金属精炼(Metal RefiningProcess，MRP)工艺。
相较于二段式炼钢法，三段式炼钢法可兼具电炉搭配氩气吹氧脱碳工艺及电炉搭配真空吹氧脱碳工艺的优点，即原料选用弹性较高，且可炼制极低碳、氢及氮的钢种。然而，三段式炼钢法及进行真空吹氧脱碳工艺的二段式炼钢法都无法避免产能低且耗时长的问题。
有鉴于此，亟须提供一种不锈钢的制造方法，其是通过在真空吹氧脱碳工艺之后，加入由中频炉所熔炼的钢水，以增加产能，进而减少工艺耗时。
发明内容
本发明的一实施方式是提供一种不锈钢的制造方法，其是通过在真空吹氧脱碳工艺之后，将中频炉熔炼的第二钢水加入盛钢桶的自由体积中，而制得不锈钢钢水。
本发明的另一实施方式是提供一种不锈钢的制造方法，其是对废钢及合金铁熔炼而得的钢水进行真空吹氧脱碳工艺后，将获得的第一钢水与碳含量小于1.0％的第二钢水混合，而制得不锈钢钢水。
根据本发明的一实施方式，提供一种不锈钢的制造方法。首先，提供钢水至盛钢桶。钢水液面与盛钢桶的顶缘的距离定义为自由距，且自由距与盛钢桶的内径定义为自由体积。接着，将盛钢桶移入真空吹氧脱碳炉内，对钢水进行真空吹氧脱碳工艺，以获得第一钢水。然后，利用中频炉熔炼第二钢水，其中第二钢水的体积小于前述的自由体积。在完成真空吹氧脱碳工艺后，加入第二钢水至盛钢桶的自由体积中，以获得不锈钢钢水。
根据本发明的一实施例，上述钢水及第二钢水皆包含铁、铬及/或镍。
根据本发明的一实施例，还包含对废钢及合金铁进行电弧高温熔融工艺，以获得上述的钢水。
根据本发明的一实施例，还包含对废钢及合金铁进行电弧高温熔融工艺，以获得初炼钢水。接着，利用转炉对初炼钢水进行吹氧脱碳工艺，以获得钢水。
根据本发明的一实施例，上述合金铁包含铬铁及/或镍铁。
根据本发明的一实施例，上述第一钢水在完成真空吹氧脱碳工艺后，还包含对第一钢水进行还原工艺。
根据本发明的另一实施方式，提供一种不锈钢的制造方法。首先，对废钢及合金铁进行电弧高温熔融工艺，以获得钢水。接着，将钢水移入盛钢桶，并对钢水进行真空吹氧脱碳工艺，以获得第一钢水。在完成真空吹氧脱碳工艺后，加入第二钢水至第一钢水中，以获得不锈钢钢水，其中第二钢水的碳含量是例如小于1.0％。
根据本发明的一实施例，在加入该第二钢水之前，上述第一钢水的钢水液面与盛钢桶的顶缘的距离定义为自由距，且自由距与盛钢桶的内径定义为自由体积。
根据本发明的一实施例，还包含利用中频炉熔炼第二钢水。
根据本发明的一实施例，在将钢水移入盛钢桶之前，还包含利用转炉对钢水进行吹氧脱碳工艺。
根据本发明的一实施例，在加入第二钢水之前，还包含对第一钢水进行还原工艺。
应用本发明的不锈钢的制造方法，其是通过对盛钢桶内的钢水进行真空吹氧脱碳工艺，以获得具有特定碳含量的第一钢水，再将中频炉熔炼的第二钢水加入盛钢桶的自由体积中，借此获得较高产量的不锈钢钢水。
附图说明
为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，说明书附图的详细说明如下：
图1是示出根据本发明一实施例的不锈钢的制造方法的流程图。
附图标记说明：
100：方法
110：提供钢水至盛钢桶的步骤
120：对钢水进行真空吹氧脱碳工艺，以获得第一钢水的步骤
130：利用中频炉熔炼第二钢水的步骤
140：加入第二钢水至盛钢桶的自由体积中，以获得不锈钢钢水的步骤
具体实施方式
承上所述，本发明提供一种不锈钢的制造方法，其是通过在真空吹氧脱碳工艺之后，将中频炉熔炼的第二钢水加入盛钢桶的自由体积中，以制得不锈钢钢水。
请参阅图1，其是示出根据本发明一实施例的不锈钢的制造方法100的流程图。首先，进行步骤110，提供钢水至盛钢桶中。在一实施例中，钢水包含铁及铬。在另一实施例中，钢水包含铁、铬及镍。在一实施例中，钢水液面与盛钢桶的顶缘的距离定义为自由距，且自由距与盛钢桶的内径定义为自由体积。申言之，自由距与盛钢桶的内径所界定的内表面积的乘积即前述的盛钢桶的自由体积。一般而言，自由体积与盛钢桶的总体积的比例并无特别限制。在一实施例中，自由体积与盛钢桶的总体积的比例为约1：3至约1：4，而实际应用时，自由体积与盛钢桶的总体积的比例可以更多或更少。如上所述，盛钢桶设置自由距为了在进行后续工艺时，避免钢水喷溅而溢出盛钢桶外，甚至导致设备损坏，进而造成生产工艺中断。
在一实施例中，在步骤110之前，可选择性地通过对废钢及合金铁进行电弧高温熔融工艺，以获得钢水。在一例示中，废钢包含废不锈钢及/或废碳钢。在一例示中，合金铁包含铬铁及/或镍铁。在另一实施例中，在步骤110之前，可选择性地先通过电弧炉(electricarc furnace，EAF)对废钢及合金铁进行电弧高温熔融工艺，以获得初炼钢水，接着，利用转炉对初炼钢水进行吹氧脱碳工艺，以获得钢水。在此另一实施例中，吹氧脱碳工艺可例如为氩气吹氧脱碳(Argon Oxygen Decarburization，AOD)工艺或金属精炼(Metal RefiningProcess，MRP)工艺。
接着，方法100继续进行步骤120，将盛钢桶移入真空吹氧脱碳炉内，对钢水进行真空吹氧脱碳(Vacuum Oxygen Decarburization，VOD)工艺，以获得第一钢水。然后，进行步骤130，利用中频炉熔炼第二钢水。在一实施例中，第二钢水具有与第一钢水所欲炼制的标的成分相近的碳含量。在另一实施例中，第二钢水的碳含量可例如小于1.0％，然以小于0.1％为优选。在其他实施例中，不限制进行步骤120及步骤130的先后顺序，亦可同时进行步骤120及步骤130。
在上述实施例中，加入第二钢水之前，第一钢水的钢水液面与盛钢桶的顶缘的距离亦可定义为自由距，自由距与盛钢桶的内径的乘积定义为自由体积，且第二钢水的体积小于上述盛钢桶的自由体积，其是由于后续将于钢水中添加造渣剂(例如：石灰)及脱氧剂(例如：硅铁)，故必须预留部分盛钢桶的空间。因此，在进行步骤130之前，须先根据自由体积，以计算利用中频炉熔炼所需的原料重量。第一钢水与第二钢水以同是钢种所得的钢水为宜。在一实施例中，第一钢水可例如为300是钢水，而第二钢水是包含铁、铬及镍(例如为300是钢水)。在另一实施例中，第一钢水可例如为400是钢水，而第二钢水是包含铁及铬(例如为400是钢水)。在一实施例中，中频炉熔炼的原料为与第一钢水所欲炼制的标的成分近似的废钢，由此所得的第二钢水具有与第一钢水所欲炼制的标的成分相近的成分。
在步骤120及步骤130之后，进行步骤140，加入第二钢水至盛钢桶的自由体积中，以增加盛钢桶内钢水的总量。在一实施例中，在加入第二钢水之前，第一钢水的钢水液面与盛钢桶的顶缘的距离定义为自由距，自由距与盛钢桶的内径的乘积定义为自由体积，且第二钢水的体积小于自由体积。
另一种方式，上述步骤140中，第一钢水在完成吹氧脱碳工艺后或加入第二钢水之前，可选择性先对第一钢水进行还原工艺，再加入第二钢水。申言之，上述还原工艺可包含添加硅铁做为脱氧剂，并添加石灰做为造渣剂，以将第一钢水还原造渣，并调整钢水成分，进而获得具有预设成分的不锈钢钢水。在一实施例中，不锈钢钢水是用以生产304不锈钢，则其预设成分(即所欲炼制的标的成分)包含小于0.06wt％的碳、小于0.6wt％的硅、小于2.0wt％的锰、小于0.04wt％的磷、小于0.01wt％的硫、8.0wt％至9.0wt％的镍、18.0wt％至19.0wt％的铬、小于0.5wt％的钼、小于0.6wt％的铜、小于0.06wt％的氮，其余成分为铁及不可避免的杂质。
以下利用数个实施例以说明本发明的应用，然其并非用以限定本发明，本发明技术领域中技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内，当可作各种的变动与润饰。
实施例1
实施例1是利用上述方法生产304不锈钢，其中304不锈钢的成分要求包含小于0.06％的碳、小于0.6wt％的硅、小于2.0wt％的锰、小于0.04wt％的磷、小于0.01wt％的硫、8.0wt％至9.0wt％的镍、18.0wt％至19.0wt％的铬、小于0.5wt％的钼、小于0.6wt％的铜、小于0.06wt％的氮，其余成分为铁及不可避免的杂质。
首先，将经由电炉(二段式炼钢法)或转炉(三段式炼钢法)所熔炼制得的钢水移入盛钢桶中，并放入真空吹氧脱碳炉槽内。钢水的体积是占盛钢桶体积的三分之二。以盛钢桶的内径为200cm为例，自由距为100cm，钢水为约49吨(300是钢水密度为7.80g/cm3，400是钢水密度为7.69g/cm3)，故盛钢桶的自由体积为约3.14×106cm3。然后，对真空吹氧脱碳炉槽抽真空，对钢水进行吹氧脱碳工艺，以获得49吨的第一钢水。上述钢水可利用现有工艺制得，而第一钢水的碳含量小于0.1％，其余在此不另赘述。
另外，根据上述盛钢桶的自由体积，预估盛钢桶可再容纳约20吨的钢水。接着，将与第一钢水所欲炼制的标的成分近似的废钢作为原料加入中频炉内，以熔炼成20吨的第二钢水，其中上述第二钢水包含铁、铬及镍，且碳含量小于0.1％。
待上述真空吹氧脱碳工艺完成后，破真空，再将第二钢水倒入盛钢桶的自由距内，以形成第三钢水，并进行还原造渣及调整成分，以将盛钢桶内的第三钢水的成分调整至符合上述的304不锈钢所要求的成分，并获得69吨的不锈钢钢水。
实施例2及比较例
实施例2是利用与实施例1相似的工艺生产304不锈钢，其差异仅在于实施例2的第一钢水的体积是占盛钢桶的总体积的四分之三，其钢水重量约为55吨，盛钢桶的规格与实施例1相同自由距为75cm，且自由体积为2.36×106cm3，则所能容纳的钢水为约16吨。利用中频炉熔炼16吨的第二钢水，并加入盛钢桶内。因此，在完成还原造渣及调整成分的工艺后，实施例2可获得71吨的不锈钢钢水。
比较例以与实施例1相同的方法进行，不同处在于比较例是利用现有工艺，即完成真空吹氧脱碳工艺后并未加入第二钢水，故仅对第一钢水进行还原造渣及调整成分的工艺。因此，比较例所制得的不锈钢钢水的重量仅为49吨。
根据上述实施例，通过本发明提供的不锈钢的制造方法，其是对盛钢桶内的钢水进行真空吹氧脱碳工艺，以获得具有特定碳含量的第一钢水，再将中频炉熔炼的第二钢水加入至盛钢桶的自由体积中，借此增加盛钢桶内的不锈钢钢水的总量，并且增加工艺后的产量，进而可有效减少工艺耗时及生产成本。
虽然本发明已以数个实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，在本发明所属技术领域中任何技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内，当可作各种的变动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。
Claims (11)
1.一种不锈钢的制造方法，其特征在于，该制造方法包含：
提供一钢水至一盛钢桶，其中该钢水的一钢水液面与该盛钢桶的一顶缘的一距离定义为一自由距，且该自由距与该盛钢桶的一内径定义为一自由体积；
将该盛钢桶移入一真空吹氧脱碳炉内，对该钢水进行一真空吹氧脱碳工艺，以获得一第一钢水；
利用一中频炉熔炼一第二钢水，其中该第二钢水的一体积小于该自由体积，且该第二钢水的碳含量小于1.0％；以及
在完成该真空吹氧脱碳工艺后，加入该第二钢水至该盛钢桶的该自由体积中，以获得一不锈钢钢水，其中该第二钢水的一成分相似于该不锈钢钢水的一成分。
2.如权利要求1所述的不锈钢的制造方法，其特征在于，该钢水及该第二钢水皆包含铁与铬，或者该钢水及该第二钢水皆包含铁、铬与镍。
3.如权利要求1所述的不锈钢的制造方法，其特征在于，该制造方法还包含：
对一废钢及一合金铁进行一电弧高温熔融工艺，以获得该钢水。
4.如权利要求1所述的不锈钢的制造方法，其特征在于，该制造方法还包含：
对一废钢及一合金铁进行一电弧高温熔融工艺，以获得一初炼钢水；以及
利用一转炉对该初炼钢水进行一吹氧脱碳工艺，以获得该钢水。
5.如权利要求3或4所述的不锈钢的制造方法，其特征在于，该合金铁包含铬铁及/或镍铁。
6.如权利要求1所述的不锈钢的制造方法，其特征在于，该第一钢水在完成该真空吹氧脱碳工艺后，还包含对该第一钢水进行一还原工艺。
7.一种不锈钢的制造方法，其特征在于，该制造方法包含：
对一废钢及一合金铁进行一电弧高温熔融工艺，以获得一钢水；
将该钢水移入一盛钢桶，并对该钢水进行一真空吹氧脱碳工艺，以获得一第一钢水；以及
在完成该真空吹氧脱碳工艺后，加入一第二钢水至该第一钢水中，以获得一不锈钢钢水，其中该第二钢水的碳含量小于1.0％，其中该第二钢水的一成分相似于该不锈钢钢水的一成分。
8.如权利要求7所述的不锈钢的制造方法，其特征在于，在加入该第二钢水之前，该第一钢水的一钢水液面与该盛钢桶的一顶缘的一距离定义为一自由距，且该自由距与该盛钢桶的一内径定义为一自由体积，且该第二钢水的一体积小于该自由体积。
9.如权利要求7所述的不锈钢的制造方法，其特征在于，该制造方法还包含利用一中频炉熔炼该第二钢水。
10.如权利要求7所述的不锈钢的制造方法，其特征在于，在将该钢水移入该盛钢桶之前，还包含利用一转炉对该钢水进行一吹氧脱碳工艺。
11.如权利要求7所述的不锈钢的制造方法，其特征在于，在加入该第二钢水之前，还包含对该第一钢水进行一还原工艺。
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