CN111910045A - 一种高纯奥氏体不锈钢的冶炼方法 - Google Patents

一种高纯奥氏体不锈钢的冶炼方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高纯奥氏体不锈钢的冶炼方法，包括下述步骤：（1）钢液在AOD转炉中进行脱碳、还原、脱硫处理；(2)出钢随钢流加入硅钙合金球；（3）出钢后扒渣；（4）LF喂入硅钙线；（5）VD提高炉渣碱度，在高真空度下渣洗；（6）连铸中包使用气幕挡墙。通过AOD出钢过程加硅钙合金球、LF喂入硅钙线可以使铝镁尖晶石夹杂物充分变性，降低了铝镁尖晶石的熔点，同时提高炉渣碱度，钢液经过VD渣洗，CaO‑SiO2‑Al2O3‑MgO夹杂物在高温下被炉渣充分吸附，此外，通过连铸中包使用气幕挡墙，促进小尺寸夹杂物充分上浮，确保奥氏体不锈钢铸坯中夹杂物尺寸小于10μm，提高了奥氏体不锈钢钢水纯净度。

Description

一种高纯奥氏体不锈钢的冶炼方法
技术领域
本发明属于不锈钢冶炼技术领域，涉及一种高纯奥氏体不锈钢的冶炼方法。
背景技术
随着社会经济的迅速发展，市场用户对不锈钢产品质量的要求不断提高，理论研究和生产实践均表明，不锈钢钢材的纯净度越高，其性能越好，使用寿命也越长，同时，当不锈钢中夹杂物数量和尺寸降低到一定程度后，钢材的各项性能将发生质的变化。进一步降低奥氏体不锈钢中全氧含量和夹杂物数量，提高纯净度，以确保钢材质量已成为国内外各钢铁企业研究的重点内容，另一方面，开发新技术、新工艺，获得价廉物美的品种也是企业追求的目标。
奥氏体不锈钢通常采用一步法或者两步法进行冶炼，其中，一步法主要以高炉铁水为原料，经过铁水罐脱磷、脱硅处理后，直接兑入AOD转炉中进行冶炼，其工艺流程为：铁水预处理-AOD-LF-CCM；二步法主要以电弧炉为初炼炉熔化废钢及合金料，生产不锈钢初炼钢水，然后兑入AOD转炉中进行冶炼，其工艺流程为：EAF-AOD-LF-CCM。两种工艺奥氏体不锈钢的生产均采用硅铁进行脱氧，超低氧控制既不经济也难以实现，此外，钢液中尺寸小于20μm的CaO-SiO2-Al2O3-MgO夹杂物在精炼过程中很难上浮，被炉渣吸附。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种高纯奥氏体不锈钢的冶炼方法，解决了钢液中尺寸小于20μm的夹杂物在精炼过程中很难上浮且被炉渣吸附的问题。
为此，本发明采取以下技术方案：
一种高纯奥氏体不锈钢的冶炼方法，包括以下步骤：
a.将电炉或者脱磷转炉处理后得到的铁水注入AOD转炉中进行脱碳、还原和脱硫处理，待钢液成分的重量百分比达到下述要求后出钢：C 0.030-0.050％、Si 0.30-0.50％、Mn1.00-1.30％、P ≤0.04％、Cr 18.0-18.4％、Ni 8.00-8.10％、S ≤0.002％、N ≤0.07％，其余为Fe 与不可避免的杂质；
b.AOD转炉出钢过程随钢流加入1.5-2.0kg/t钢 硅钙合金球；
c.出钢后扒渣，炉渣厚度控制到250-300mm，保证埋弧的前提下避免渣量过大造成的卷渣现象；
d.LF进站：钢液在LF炉进站后吹氩，氩气流量控制在300-500Nm3/min，以保证温度和成分均匀，通电化渣、合金化，钢水温度升至≥1620℃，喂入2.0-2.5m/t硅钙线，喂硅钙线过程中调节氩气流量为100-200 Nm3/min，此时氩气流量减小，促进夹杂物长大，上浮去除；
e.VD渣洗：钢水进真空罐后，加入4.0-4.5kg/t钢 石灰、2.5-3.0kg/t钢 萤石对钢水进行渣洗，按高真空度模式（将罐内真空度降到≤0.5torr，在高真空度下合成渣洗15-20min，氩气量控制为350-400 Nm3/min，合成渣洗完后，减小氩气量，氩气流量控制为50-100 Nm3/min，弱吹搅拌10-15min后破空，破空后测温取样，当钢水温度为1535℃-1545℃，重量百分比为C 0.040-0.055％、Si 0.35-0.50％、Mn 1.10-1.30％、P ≤0.04％、S ≤0.002％、Ni8.00-8.10％、Cr 18.05-18.40％、N 0.040-0.055％，其余为Fe 与不可避免的杂质时准备弱吹，弱吹15-20min后直接进行连铸；
f.连铸过程中，连铸中间包使用气幕挡墙，控制氩气压力为0.08-0.10MPa；
g.将步骤f所得钢液铸成钢坯，得到高纯净度的奥氏体不锈钢产品。
进一步地，所述步骤a中脱碳、还原、脱硫处理是指将铁水注入AOD转炉中，侧顶复吹氧气分阶段脱碳，在吹炼过程中分批加入高碳铬铁和石灰，加入量为每吨钢液加高碳铬铁410-420kg/t、石灰120-130kg/t，当钢液碳含量小于0.030％时结束脱碳，然后加入18-20kg/t硅铁和18-20kg/t萤石进行还原，还原5min 后进行脱硫，脱硫阶段加入石灰20-22kg/t。
进一步地，所述步骤g为连铸铸坯，连铸过热温度为30-45℃，拉速1.00-1.10m/min。
进一步地，所述步骤b中硅钙合金球中成分为Ca 22％、Si 23％，其余为Fe。
进一步地，所述步骤d中硅钙线成分为Ca 27％、Si 30％，其余为Fe。
本发明的有益效果在于：
本发明通过AOD出钢过程加入硅钙合金球、LF喂入硅钙线能够使铝镁尖晶石夹杂物充分变性，降低了铝镁尖晶石的熔点，同时通过提高炉渣碱度，对钢液经过VD渣洗，CaO-SiO2-Al2O3-MgO夹杂物能够在高温下被炉渣充分吸附，此外，通过连铸中包使用气幕挡墙，促进小尺寸夹杂物充分上浮，确保奥氏体不锈钢铸坯中夹杂物尺寸小于10μm，提高了奥氏体不锈钢钢水纯净度。
附图说明
图1为实施例1生产的钢坯夹杂物含量照片；
图2为实施例2生产的钢坯夹杂物含量照片；
图3为实施例3生产的钢坯夹杂物含量照片。
具体实施方式
下面结合附图与实施方法对本发明的技术方案进行相关说明。
实施例1
高纯奥氏体不锈钢的冶炼方法，钢种具体为304奥氏体不锈钢，包括以下步骤：
a.钢液在AOD转炉（氩氧脱碳转炉）中进行脱碳、还原、脱硫处理
将90t铁水注入到AOD转炉中，侧顶复吹氧气进行分阶段脱碳，根据兑入的铁水碳含量及炼钢行业通用的计算机模拟计算，确定各阶段吹氧量，各脱碳期在吹氧量达到设定值后，进入下一个脱碳期，在吹炼过程中分批加入高碳铬铁和石灰，加入量为每吨钢液加高碳铬铁410kg/t、石灰120kg/t，当钢液碳含量小于0.03％时脱碳期结束，然后加入18kg/t硅铁和18kg/t 萤石进行还原，还原5min后进行脱硫，脱硫阶段加入石灰20kg/t，待钢液成分的重量百分比达到要求后出钢，钢液成分为：C 0.03％、Si 0.30％、Mn 1.00％、P 0.04％、Cr18.0％、Ni 8.00%、S 0.002％、N 0.07％，其余为Fe与不可避免的杂质；
b.AOD出钢过程随钢流加入1.5kg/t钢硅钙合金球，出钢量为110t，硅钙合金球中成分为Ca 22％、Si 23％，其余为Fe；
c.出钢后扒渣，炉渣厚度控制到250mm，保证埋弧的前提下避免渣量过大造成的卷渣现象；
d.LF进站：钢液在LF炉（钢包精炼炉）进站后吹氩，氩气流量控制在300Nm3/min，通电化渣、合金化，钢水温度升至1620℃，喂入2.0m/t硅钙线，喂硅钙线过程中调节氩气流量为100Nm3/min，硅钙线成分为Ca 27％、Si 30％，其余为Fe；其中，进站氩气流量大主要保证温度和成分的均匀，而喂硅钙线过程中氩气流量减小，以促进夹杂物长大，上浮去除；
e.VD渣洗：钢水进真空罐后，加入4.0kg/t钢石灰、2.5kg/t钢萤石对钢水进行渣洗，按高真度模式将罐内真空度降到0.5torr，在高真空度下渣洗15min，氩气量控制为350Nm3/min，合成渣洗完后，减小氩气量，氩气流量控制为50 Nm3/min，弱吹搅拌10min后破空，破空后测温取样，当钢水温度为1535℃，重量百分比为C 0.040％、Si 0.35％、Mn 1.10％、P0.04％、S 0.002％、Ni 8.00％、Cr 18.05％、N 0.040％，其余为Fe 与不可避免的杂质时准备弱吹，弱吹15min后直接进行连铸；
f.连铸过程中，连铸中包使用气幕挡墙，氩气压力为0.08MPa；
g.将步骤6所得钢液铸成钢坯，得到高纯净度的奥氏体不锈钢产品。
图1为本发明实施例1生产的钢坯夹杂物含量照片，从图中可以看出，钢坯中夹杂物直径约为5μm，小于10μm。
实施例2
高纯奥氏体不锈钢的冶炼方法，钢种具体为304奥氏体不锈钢，包括以下步骤：
a.钢液在AOD转炉（氩氧脱碳转炉）中进行脱碳、还原、脱硫处理
将95t铁水注入到AOD转炉中，侧顶复吹氧气进行分阶段脱碳，根据兑入的铁水碳含量及炼钢行业通用的计算机模拟计算，确定各阶段吹氧量，各脱碳期在吹氧量达到设定值后，进入下一个脱碳期，在吹炼过程中分批加入高碳铬铁和石灰，加入量为每吨钢液加高碳铬铁420kg/t、石灰130kg/t，当钢液碳含量小于0.03％时脱碳期结束，然后加入20kg/t硅铁和20kg/t 萤石进行还原，还原5min后进行脱硫，脱硫阶段加入石灰22kg/t，待钢液成分的重量百分比达到要求后出钢，钢液成分为：C 0.04％、Si 0.50％、Mn 1.30％、P 0.035％、Cr18.4％、Ni 8.10%、S 0.0015％、N 0.068％，其余为Fe与不可避免的杂质；
b.AOD出钢过程随钢流加入2.0kg/t钢硅钙合金球，出钢量为115t，硅钙合金球中成分为Ca 22％、Si 23％，其余为Fe；
c.出钢后扒渣，炉渣厚度控制到300mm，以保证埋弧的前提下避免渣量过大造成的卷渣现象；
d.LF进站：钢液在LF炉（钢包精炼炉）进站后吹氩，氩气流量控制在500Nm3/min，通电化渣、合金化，钢水温度升至1640℃，喂入2.5m/t硅钙线，喂硅钙线过程中调节氩气流量为200Nm3/min，硅钙线成分为Ca 27％、Si 30％，其余为Fe；其中，进站氩气流量大主要保证温度和成分的均匀，喂硅钙线过程中氩气流量减小，促进夹杂物长大，上浮去除；
e.VD渣洗：钢水进真空罐后，加入4.5kg/t钢石灰、3.0kg/t钢萤石，对钢水进行渣洗，按高真度模式将罐内真空度降到0.3torr，在高真空度下合成渣洗20min，氩气量控制为400Nm3/min，合成渣洗完后，减小氩气量，氩气流量控制为100 Nm3/min，弱吹搅拌15min后破空，破空后测温取样，当钢水温度为1545℃，重量百分比为C 0.050％、Si 0.50％、Mn 1.30％、P0.035％、S 0.0015％、Ni 8.10％、Cr 18.40％、N 0.055％，其余为Fe与不可避免的杂质时准备弱吹，弱吹20min后直接进行连铸；
f.连铸过程中，连铸中包使用气幕挡墙，氩气压力为0.10MPa；
g.将步骤6所得钢液铸成钢坯，得到高纯净度的奥氏体不锈钢产品。
图2为本发明实施例2生产的钢坯夹杂物含量照片，从图中可以看出，钢坯中夹杂物直径为4μm，小于10μm。
实施例3
高纯奥氏体不锈钢的冶炼方法，钢种具体为304奥氏体不锈钢，包括以下步骤：
a.钢液在AOD转炉（氩氧脱碳转炉）中进行脱碳、还原、脱硫处理
将92t铁水注入到AOD转炉中，侧顶复吹氧气进行分阶段脱碳，根据兑入的铁水碳含量及炼钢行业通用的计算机模拟计算，确定各阶段吹氧量，各脱碳期在吹氧量达到设定值后，进入下一个脱碳期，在吹炼过程中分批加入高碳铬铁和石灰，加入量为每吨钢液加高碳铬铁412kg/t、石灰125kg/t，当钢液碳含量小于0.03％时脱碳期结束，然后加入19kg/t硅铁和19kg/t 萤石进行还原，还原5min后进行脱硫，脱硫阶段加入石灰21kg/t，待钢液成分的重量百分比达到要求后出钢，钢液成分为：C 0.05％、Si 0.40％、Mn 1.20％、P 0.037％、Cr18.2％、Ni 8.05%、S 0.0018％、N 0.065％，其余为Fe与不可避免的杂质；
b.AOD出钢过程随钢流加入1.6kg/t钢硅钙合金球，出钢量为113t，硅钙合金球中成分为Ca 22％、Si 23％，其余为Fe；
c.出钢后扒渣，炉渣厚度控制到270mm，以保证埋弧的前提下避免渣量过大造成的卷渣现象；
d.LF进站：钢液在LF炉（钢包精炼炉）进站后吹氩，氩气流量控制在400Nm3/min，通电化渣、合金化，钢水温度升至1635℃，喂入2.2m/t硅钙线，喂硅钙线过程中调节氩气流量为150Nm3/min，硅钙线成分为Ca 27％、Si 30％，其余为Fe；其中，进站氩气流量大主要保证温度和成分的均匀，喂硅钙线过程中氩气流量减小，以促进夹杂物长大，上浮去除；
e.VD渣洗：钢水进真空罐后，加入4.2kg/t钢石灰、2.8kg/t钢萤石，对钢水进行渣洗，按高真度模式将罐内真空度降到0.4torr，在高真空度下合成渣洗18min，氩气量控制为360Nm3/min，合成渣洗完后，减小氩气量，氩气流量控制为80 Nm3/min，弱吹搅拌16min后破空，破空后测温取样，当钢水温度为1540℃，重量百分比为C 0.055％、Si 0.45％、Mn 1.25％、P0.037％、S 0.0018％、Ni 8.05％、Cr 18.20％、N 0.046％，其余为Fe与不可避免的杂质时准备弱吹，弱吹17min后直接进行连铸；
f. 连铸过程中，连铸中包使用气幕挡墙，氩气压力为0.09MPa；
g.将步骤6所得钢液铸成钢坯，得到高纯净度的奥氏体不锈钢产品。
图3为本发明实施例3生产的钢坯夹杂物含量照片，从图中可以看出，钢坯中夹杂物直径为3μm，小于10μm。

Claims (5)

1.一种高纯奥氏体不锈钢的冶炼方法，包括以下步骤：
a.将电炉或者脱磷转炉处理后得到的铁水注入AOD转炉中进行脱碳、还原和脱硫处理，待钢液成分的重量百分比达到下述要求后出钢：C 0.030-0.050％、Si 0.30-0.50％、Mn1.00-1.30％、P ≤0.04％、Cr 18.0-18.4％、Ni 8.00-8.10％、S ≤0.002％、N ≤0.07％，其余为Fe 与不可避免的杂质；
b.AOD转炉出钢过程随钢流加入1.5-2.0kg/t钢 硅钙合金球；
c.出钢后扒渣，炉渣厚度控制到250-300mm，保证埋弧的前提下避免渣量过大造成的卷渣现象；
d.LF进站：钢液在LF炉进站后吹氩，氩气流量控制在300-500Nm3/min，以保证温度和成分均匀，通电化渣、合金化，钢水温度升至≥1620℃，喂入2.0-2.5m/t硅钙线，喂硅钙线过程中调节氩气流量为100-200 Nm3/min，此时氩气流量减小，促进夹杂物长大，上浮去除；
e.VD渣洗：钢水进真空罐后，加入4.0-4.5kg/t钢 石灰、2.5-3.0kg/t钢 萤石对钢水进行渣洗，按高真空度模式（将罐内真空度降到≤0.5torr，在高真空度下合成渣洗15-20min，氩气量控制为350-400 Nm3/min，合成渣洗完后，减小氩气量，氩气流量控制为50-100 Nm3/min，弱吹搅拌10-15min后破空，破空后测温取样，当钢水温度为1535℃-1545℃，重量百分比为C 0.040-0.055％、Si 0.35-0.50％、Mn 1.10-1.30％、P ≤0.04％、S ≤0.002％、Ni8.00-8.10％、Cr 18.05-18.40％、N 0.040-0.055％，其余为Fe 与不可避免的杂质时准备弱吹，弱吹15-20min后直接进行连铸；
f.连铸过程中，连铸中间包使用气幕挡墙，控制氩气压力为0.08-0.10MPa；
g.将步骤f所得钢液铸成钢坯，得到高纯净度的奥氏体不锈钢产品。
2.根据权利要求1所述的一种高纯奥氏体不锈钢的冶炼方法，其特征在于，所述步骤a中脱碳、还原、脱硫处理是指将铁水注入AOD转炉中，侧顶复吹氧气分阶段脱碳，在吹炼过程中分批加入高碳铬铁和石灰，加入量为每吨钢液加高碳铬铁410-420kg/t、石灰120-130kg/t，当钢液碳含量小于0.030％时结束脱碳，然后加入18-20kg/t硅铁和18-20kg/t萤石进行还原，还原4-6 min后进行脱硫，脱硫阶段加入石灰20-22kg/t。
3.根据权利要求1所述的一种高纯奥氏体不锈钢的冶炼方法，其特征在于，所述步骤g为连铸铸坯，控制连铸过热温度为30-45℃，拉速1.00-1.10m/min。
4.根据权利要求1所述的一种高纯奥氏体不锈钢的冶炼方法，其特征在于，所述步骤b中硅钙合金球中成分为Ca 20-25％、Si 20-25％，其余为Fe。
5.根据权利要求1所述的一种高纯奥氏体不锈钢的冶炼方法，其特征在于，所述步骤d中硅钙线成分为Ca 25-30％、Si 28-32％，其余为Fe。
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