CN113564447B - 控钒Cr13型水电不锈钢冶炼方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种控钒Cr13型水电不锈钢冶炼方法,属于冶金技术领域。本发明的控钒Cr13型水电不锈钢冶炼方法包括:当提供的粗水或钢液V≥0.05wt%时,将粗水或钢液进行真空吹氧脱碳操作,将C吹至0.02wt%以下、V吹至0.05wt%以下,VOD操作结束后,进行扒渣操作。本发明不需要限制钢铁料钒的含量,钢铁料可以不使用优质块状废钢,使用水电不锈钢返回料和钢屑,可大量消化水电不锈钢库存。节约大量的贵重合金使用量、大幅度降低消耗定额。
Description
技术领域
本发明涉及一种控钒Cr13型水电不锈钢冶炼方法,属于冶金技术领域。
背景技术
生产控钒(V≤0.05wt%)的Cr13型水电不锈钢,如ZG04Cr13Ni4Mo、ZG04Cr13Ni5Mo铸件产品,生产流程一般为电炉粗炼→钢包炉熔渣精炼,调整成分→钢包炉VOD精炼→钢包炉微调成分→浇注。在冶炼过程中,电炉普遍采用氧化法和返回法两种方式冶炼粗水:(1)氧化法冶炼粗水(冶炼流程:备料→电炉氧化法冶炼粗水→LF(熔渣)→送电升温→调整Cr、Ni、Mo等成分、温度→倒包→LF(VOD,高真空)→送电升温→调整C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo等成分、温度→取样→成分、温度合格后、终脱氧出钢→浇注铸件),要求配入成分明确的钢铁料,用此类方法生产的优点是电炉提供的粗水V在≤0.01wt%以下,给钢包炉加入铁合金创造有利条件,不易造成V超过标准的现象,缺点是钢铁料成本高,由于电炉强氧化性,钢铁料中的Cr元素基本被氧化,无法回收。钢包炉加入铬铁量大,V容易超标且生产成本很高。(2)返回法冶炼粗水(冶炼流程:备料→电炉返回法冶炼粗水→LF(熔渣)→送电升温→调整Cr、Ni、Mo等成分、温度→倒包→LF(VOD,高真空)→送电升温→调整C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo等成分、温度→取样→成分、温度合格后、终脱氧出钢→浇注),要求配入本钢种或类似钢种(V≤0.05wt%)块状返回料和成分明确的废钢。用此类方法生产的优点是电炉提供的粗水基本保证V在≤0.05wt%以下,Cr元素回收率高,生产成本降低。缺点用此类方法生产,返回料限制严格且库存有限,同时仍会出现V超标的现象,不得不重新组织钢水冲淡,严重时钢水直接浇料块,从而导致钢水冶炼成本大幅增加。
由于在Cr13型水电不锈钢冶炼过程炼钢不会特意加钒元素,钒元素均为大量的铬铁合金带入,使用普通铬铁生产V≤0.05wt%的Cr13型水电不锈钢很难达到要求,而搭配的微铬合金、金属铬的生产成本又太高。从铬铁的生产流程及使用的原料等方面看,铬铁中的残余钒来之于铬铁矿,其含量完全取决于分布全球不同铬铁矿产地资源中V的多少,就现有的技术水平,残余V是无法从铬铁中去除的。因此,许多炼钢工程师重点研究生产控钒(V≤0.05wt%)的Cr13型水电不锈钢的相关工作,以降低生产成本。
罗玉立.水电不锈钢V的来源及对力学性能的影响分析[C]//安徽铸造学会;北京铸造学会;重庆铸造学会;福建铸造学会;甘肃铸造学会,2014.公开铬铁矿中有V,是无法在生产过程中去除的,铬铁中V的含量控制在0.15~0.20wt%,氧化法冶炼,铬铁带入的V在0.022~0.041wt%之间,加之电炉粗水的残余V,产品V的含量基本在0.03~0.05wt%,考虑V的偏析,工件局部V会高于0.05wt%。返回法根本无法使用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种新的控钒Cr13型水电不锈钢冶炼方法。
为解决上述技术问题,本发明的控钒Cr13型水电不锈钢冶炼方法包括:
当提供的粗水或钢液V≥0.05wt%时,将粗水或钢液进行真空吹氧脱碳操作,将C吹至0.02wt%以下、V吹至0.05wt%以下,VOD操作结束后,进行扒渣操作。
一般的粗水或钢液进行一次上述操作即可。
如果粗水或钢液中V的含量过高,则有可能进行一次上述操作后V含量还大于0.05wt%,重复进行真空吹氧脱碳操作,将C吹至0.02wt%以下、V吹至0.05wt%以下,VOD操作结束后,进行扒渣操作即可,直到V含量0.05wt%以下。
在一种具体实施方式中,当提供的粗水V≥0.05wt%时,采用的工艺流程为:电炉粗炼→钢包炉VOD精炼→扒渣,去除氧化渣→钢包炉重新造渣精炼,调整成分→浇注;
当钢包炉精炼过程V≥0.05wt%时,采用的工艺流程为:电炉粗炼→钢包炉熔渣精炼→钢包炉VOD精炼→扒渣,去除氧化渣→钢包炉重新造渣精炼,调整成分→浇注;
其中,钢包炉VOD精炼为真空吹氧脱碳操作。
本发明可以不对钢铁原料中的V含量限制。因此可以将水电不锈钢返回料、钢屑等回收利用。因此在一种具体实施方式中,所述冶炼的钢铁料选择水电不锈钢返回料、钢屑中的至少一种。
在一种具体实施方式中,所述电炉粗炼采用氧化法或返回法。
在一种具体实施方式中,所述电炉粗炼采用不吹氧返回法。
在一种具体实施方式中,所述钢包炉VOD精炼包括:LF,VOD+第一次高真空→加渣料、脱氧剂、调整化学成分→LF,第二次高真空进行碳脱氧,即VCD。
本发明调整化学成分的方法可以为现有常规的方法,例如加石灰、硅铁、铝块、铬铁/锰铁等铁合金。
在一种具体实施方式中,所述第一次高真空和第二次高真空的真空度均≤133Pa。
在一种具体实施方式中,所述控钒Cr13型水电不锈钢为C≤0.06wt%、Cr≤14wt%、V≤0.05wt%的钢种。
在一种具体实施方式中,所述控钒Cr13型水电不锈钢为:ZG04Cr13Ni4Mo、ZG04Cr13Ni5Mo、ZG06Cr13Ni4Mo、ZG06Cr13Ni5Mo、CA-6NM、ZG06Cr13Ni5Mo或ZG0Cr13Ni4Mo。
有益效果
与传统的氧化法和还原法冶炼方式相比,本发明的创新点在于:
1.钢铁料无限制要求
不需要限制钢铁料钒的含量,钢铁料可以不使用优质块状废钢,使用水电不锈钢返回料和钢屑,可大量消化水电不锈钢库存。过去,钢包炉精炼过程中,如加入合金时出现异常情况,造成V超过0.05wt%时,该炉钢水只有报废。采用本发明的方法可以把调整好化学成分的钢液倒入镁铬包,进行VOD操作,去钒、去碳、保铬,其后进行扒渣操作,去除氧化渣,最终将V降至标准范围内。
2.本发明的方法去钒、去碳、保铬。
3.节约大量的贵重合金使用量
采用新型返回法冶炼方式,电炉提供的粗水在经过VOD后,钢液中的Cr、Ni、Mo含量基本接近标准出钢要求,因此,在钢包炉冶炼时,只需少量的低钒铬铁等合金来调整C、Cr含量,可节约大量的贵重合金使用量。
4.大幅度降低消耗定额
采用新型返回法冶炼方式,大概比氧化法方式节约1353元/t钢水。
5.可节约一个镁碳包。
附图说明
图1倒包;
图2氧化渣去除后,扩散脱氧;
图3出钢前白渣;
图4钒含量分布图;
图5氧含量分布图。
具体实施方式
为解决上述技术问题,本发明的控钒Cr13型水电不锈钢冶炼方法包括:
当提供的粗水或钢液V≥0.05wt%时,将粗水或钢液进行真空吹氧脱碳操作,将C吹至0.05wt%以下、V吹至0.05wt%以下,VOD操作结束后,进行扒渣操作。
在一种具体实施方式中,当提供的粗水V≥0.05wt%时,采用的工艺流程为:电炉粗炼→钢包炉VOD精炼→扒渣,去除氧化渣→钢包炉重新造渣精炼,调整成分→浇注;
当钢包炉精炼过程V≥0.05wt%时,采用的工艺流程为:电炉粗炼→钢包炉熔渣精炼→钢包炉VOD精炼→扒渣,去除氧化渣→钢包炉重新造渣精炼,调整成分→浇注;
其中,钢包炉VOD精炼为真空吹氧脱碳操作。
在一种具体实施方式中,电炉粗水V≥0.05wt%时,采用的工艺流程为:
备料→电炉不吹氧返回法冶炼粗水→LF(VOD,HV)→扒渣→LF(熔渣)→造渣、送电升温→调整Cr、Ni、Mo等成分、温度→取样→成分、温度合格后、终脱氧出钢→浇注。
在一种具体实施方式中,钢包炉精炼过程V≥0.05wt%时,采用的工艺流程为:
备料→电炉氧化法或不吹氧返回法冶炼粗水→LF(熔渣)→送电升温→调整Cr、Ni、Mo等成分、温度→倒包→LF(VOD,高真空)→扒渣→LF(熔渣)→造渣、送电升温→调整C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo等成分、温度→取样→成分、温度合格后、终脱氧出钢→浇注。
本发明可以不对钢铁原料中的V含量限制。因此可以将水电不锈钢返回料、钢屑等回收利用。因此在一种具体实施方式中,所述冶炼的钢铁料选择水电不锈钢返回料、钢屑中的至少一种。
在一种具体实施方式中,所述电炉粗炼采用氧化法或返回法。
在一种具体实施方式中,所述电炉粗炼采用不吹氧返回法。
在一种具体实施方式中,所述钢包炉VOD精炼包括:LF,VOD+第一次高真空→加渣料、脱氧剂、调整化学成分→LF,第二次高真空进行碳脱氧,即VCD。
本发明调整化学成分的方法可以为现有常规的方法,例如加石灰、硅铁、铝块、铬铁/锰铁等铁合金。
在一种具体实施方式中,所述第一次高真空和第二次高真空的真空度均≤133Pa。
在一种具体实施方式中,所述控钒Cr13型水电不锈钢为C≤0.06wt%、Cr≤14wt%、V≤0.05wt%的钢种。
在一种具体实施方式中,所述控钒Cr13型水电不锈钢为:ZG04Cr13Ni4Mo、ZG04Cr13Ni5Mo、ZG06Cr13Ni4Mo、ZG06Cr13Ni5Mo、CA-6NM、ZG06Cr13Ni5Mo或ZG0Cr13Ni4Mo。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述,并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1~35
电炉采用不吹氧返回法冶炼,钢铁配料有水电不锈钢返回料和成分不明的混杂不锈钢钢屑(不对残余元素V含量限制),当提供的粗水V 0.05wt%以上,直接将粗水吊至VOD工位,进行真空吹氧脱碳操作,将C吹至0.02wt%以下、V吹至0.05wt%以下。VOD操作结束后(包括两次高真空),将钢包吊至渣罐处进行扒渣操作,将含有V2O3的氧化渣去除干净,防止钢包炉重新造渣、扩散脱氧精炼钢水时,把渣中V还原进钢水。随后回到钢包炉精炼工位进行重新造白渣精炼操作。具体的工艺流程为:备料→电炉不吹氧返回法冶炼粗水→LF(VOD,高真空1)→加渣料、脱氧剂、调整化学成分→高真空2→扒渣→LF(熔渣)→造渣、送电升温→调整Cr、Ni、Mo等成分、温度→取样→成分、温度合格后、终脱氧出钢→浇注。
当提供的粗水V≤0.05wt%时,钢包炉中加入价格相对低的高铬和中铬合金,该两种铁合金不对V含量作限制要求,高铬和中铬合金中的V含量作基本在0.22%以上,铁合金熔化后,钢液中的V含量基本在0.08%左右,超过标准要求,此时将钢包吊至VOD工位,进行真空吹氧脱碳操作,将C吹至0.02wt%以下、V吹至0.05wt%以下。VOD操作结束后(包括两次高真空),将钢包吊至渣罐处进行扒渣操作,将含有V2O3的氧化渣去除干净,防止钢包炉重新造渣、扩散脱氧精炼钢水时,把渣中V还原进钢水。随后回到钢包炉精炼工位进行重新造渣白渣精炼操作。
备料→电炉氧化法或返回法冶炼粗水→LF(熔渣)→送电升温→调整Cr、Ni、Mo等成分、温度→倒包→LF(VOD,高真空1)→加渣料、脱氧剂、调整化学成分→高真空2→扒渣→LF(熔渣)→造渣、送电升温→调整C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo等成分、温度→取样→成分、温度合格后、终脱氧出钢→浇注。实施例1~35的高真空1分别为和高真空2的真空度为≤133Pa。
采用上述冶炼方式生产了将近300件叶片,V含量均达到了≤0.05wt%,氧含量基本在60ppm以下,分布图见图4、图5。部分产品实际V、O含量见表1。
表1产品实际V、O含量(%)
Claims (5)
1.控钒Cr13型水电不锈钢冶炼方法,其特征在于,所述方法包括:
当提供的粗水或钢液V≥0.05wt%时,将粗水或钢液进行真空吹氧脱碳操作,将C吹至0.02wt%以下、V吹至0.05wt%以下,VOD操作结束后,进行扒渣操作;
所述控钒Cr13型水电不锈钢为C≤0.06wt%、Cr≤14wt%、V≤0.05wt%的钢种;
当提供的粗水V≥0.05wt%时,采用的工艺流程为:电炉粗炼→钢包炉VOD精炼→扒渣,去除氧化渣→钢包炉重新造渣精炼,调整成分→浇注;
当钢包炉精炼过程V≥0.05wt%时,采用的工艺流程为:电炉粗炼→钢包炉熔渣精炼→钢包炉VOD精炼→扒渣,去除氧化渣→钢包炉重新造渣精炼,调整成分→浇注;
其中,钢包炉VOD精炼为真空吹氧脱碳操作;
所述钢包炉VOD精炼包括:LF,VOD+第一次高真空→加渣料、脱氧剂、调整化学成分→LF,第二次高真空进行碳脱氧;
所述第一次高真空和第二次高真空的真空度均≤133Pa。
2.根据权利要求1所述的控钒Cr13型水电不锈钢冶炼方法,其特征在于,所述冶炼的钢铁料选择水电不锈钢返回料、钢屑中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的控钒Cr13型水电不锈钢冶炼方法,其特征在于,所述电炉粗炼采用氧化法或返回法。
4.根据权利要求3所述的控钒Cr13型水电不锈钢冶炼方法,其特征在于,所述电炉粗炼采用不吹氧返回法。
5.根据权利要求1所述的控钒Cr13型水电不锈钢冶炼方法,其特征在于,所述控钒Cr13型水电不锈钢为ZG04Cr13Ni4Mo、ZG04Cr13Ni5Mo、ZG06Cr13Ni4Mo、ZG06Cr13Ni5Mo、CA-6NM、ZG06Cr13Ni5Mo或ZG0Cr13Ni4Mo。
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