CN116287956A - 一种含铌奥氏体不锈钢高纯净冶炼的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含铌奥氏体不锈钢高纯净冶炼的方法，该方法包括：S1、将高炉铁水进行脱磷、脱硅、脱硫处理；S2、中频炉采用电解镍、高碳铬铁、含P ≤0.03％的不锈钢返回料熔炼；S3、AOD炉冶炼前两炉提前维护出钢口，冶炼前一炉脱硫阶段加入300‑500kg萤石，且出钢温度大于1650℃，出钢后将炉内钢水及粘渣倒净；S4、AOD进行脱碳、合金化；S5、出钢后扒渣；S6、LF精炼；S7、钙处理结束，经弱吹氩及镇静后将步骤S6所得钢液进行连铸，铸成钢坯得到含铌奥氏体不锈钢高纯净产品。
Description
技术领域
本发明涉及不锈钢精炼技术领域，特别涉及一种含铌奥氏体不锈钢高纯净冶炼的方法。
背景技术
太阳能作为一种清洁的可再生能源受到全球的广泛关注，在未来的能源战略中占有重要地位，在太阳能光热发电系统中，含铌奥氏体347H不锈钢可以用来制作熔盐容器和高温介质传送管道。目前普通含铌奥氏体不锈钢通常采用工艺流程为：铁水预处理-AOD-LF-CCM或EAF-AOD-LF-CCM。两种工艺生产均采用普通硅铁进行脱氧，钢中全氧控制到40-60ppm，难以实现全氧水平15-25ppm的超低氧控制。如果运用于太阳能光热发电系统中将严重降低设备使用寿命。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供了一种含铌奥氏体不锈钢高纯净冶炼的方法，用于解决含铌奥氏体不锈钢中全氧含量普遍较高的问题，使其产品能够满足太阳能光热发电设备客户选材的严格要求。
为了实现上述目的，本发明的技术方案具体如下：
一种含铌奥氏体不锈钢高纯净冶炼的方法，包括以下步骤：
S1、将高炉铁水进行脱磷、脱硅、脱硫处理，待铁水成分的重量百分比达到下述要求后出站：C 3.0-4.0％、Si ≤0.05%、P ≤0.01％、S ≤0.05％，得到预处理铁水；
S2、中频炉采用电解镍、高碳铬铁、含P ≤0.03％的不锈钢返回料熔炼，熔池温度达到1650℃-1780℃时，将预熔含镍铬铁水出至脱磷铁水包内，与步骤S1中得到的预处理铁水混合后兑入AOD；
S3、AOD炉冶炼前两炉提前维护出钢口，冶炼前一炉脱硫阶段加入300-500kg萤石，且出钢温度大于1650℃，出钢后将炉内钢水及粘渣倒净；
S4、AOD进行脱碳、合金化，待钢液成分的重量百分比达到下述要求后出钢：C0.04- 0.10%、Si<0.75%、Mn<2.00%、P<0.030%、S<0.010%T、Cr l7.00-19.00%、Ni 9.00-13.00%、Nb 0.40-1.00%、Cu 1.00-3.00%；
S5、出钢后扒渣；
S6、LF精炼：钢包进站后吹氩，配加石灰、萤石调渣，采用铝锭和喂铝线进行进一步脱氧，当钢水温度为1520℃-1530℃，待钢液成分的重量百分比达到下述要求后开始钙处理：C 0.04- 0.10%、Si<0.75%、Mn<2.00%、P<0.030%、S<0.010%、Cr l7.00-19.00%、Ni 9.00-13.00%、Nb 0.40-1.00%、Cu 1.00-3.00%、Al 1.00-3.00%；
S7、钙处理结束，经弱吹氩及镇静后将步骤S6所得钢液进行连铸，铸成钢坯得到含铌奥氏体不锈钢高纯净产品。
其中，所述步骤S3中，AOD炉况要求冶炼炉数小于30炉。
其中，所述步骤S5中，炉渣厚度控制到50mm以下。
其中，所述步骤S7中，连铸过程中采用电磁搅拌。
其中，所述步骤S1中，将高炉铁水进行脱磷、脱硅、脱硫处理，具体为，将高炉铁水兑入脱磷包内，采用铁水深处喷吹钝化石灰粉剂15-20kg/t、顶加氧化铁皮料剂45-55kg/t、及水冷氧枪吹氧以调节用氧量和控制温度。
其中，所述步骤S4中，AOD进行脱碳、合金化，具体为，将经脱磷、脱硅、脱硫预处理的铁水兑入AOD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130-150kg/t、石灰110-120kg/t，当钢液碳含量小于0.025％时结束脱碳，然后加入20-22kg/t硅铁和21-23kg/t萤石进行还原，充分还原后进行脱硫，脱硫阶段加入石灰5-10kg/t、萤石3-5kg/t。
其中，所述步骤S6具体为钢包进站后，LF配加石灰、萤石调渣系二元碱度在2.2-2.5，采用包内喂铝线沉淀脱氧和渣面撒铝粒扩散脱氧，铝线喂入量1.5-2.5kg/t、速度1.5-3.0m/s，铝粒加入量8-10kg/t，采用纯钙线进行钙处理，喂入量100-200m。
其中，所述步骤S7中控制弱吹氩气流量20～100 L/min、弱吹氩时间15-20min；钢包吊运至连铸回转台后控制镇静时间10-15min；采用电磁搅拌参数：电流1600-1700A，循环周期20-30s。
本发明的有益效果是：本发明通过铁水预处理和中频炉预熔含镍铬铁水，使AOD入炉铁水条件包括成分、温度较好满足精炼要求，减轻AOD冶炼强度，石灰、萤石等辅料消耗降低，进一步降低AOD出钢氧势。同时，LF采用调渣、深脱氧、钙处理工艺使脱氧产物充分去除进入渣中。此外，通过弱吹氩、镇静及使用匹配的连铸电磁搅拌，促进小尺寸脱氧产物充分上浮，确保铸坯中夹杂物数量减少、分布弥散，提高了含铌奥氏体不锈钢产品纯净度。
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。
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明了，下面结合具体实施方式，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
实施例1
一种含铌奥氏体不锈钢高纯净冶炼的方法，钢种具体为347H奥氏体不锈钢，包括以下步骤：
S1、将高炉铁水65吨进行脱磷、脱硅、脱硫处理。采用铁水深处喷吹钝化石灰粉剂19.3kg/t、顶加氧化铁皮料剂54.3kg/t、吹氧1400Nm3、温度1330℃。待铁水成分的重量百分比达到要求后出站，铁水成分为：C 3.24％、Si ≤0.006%、P ≤0.007％、S ≤0.045％，其余为Fe 与不可避免的杂质；
S2、中频炉采用高碳铬铁22吨、含P 0.03％的不锈钢返回料15吨熔炼。熔池温度达到1650℃时，将预熔含镍铬铁水出至脱磷铁水包内，与预处理铁水混合后兑入AOD；
S3、AOD炉龄20炉。冶炼前两炉提前维护出钢口，冶炼前一炉脱硫阶段加入498kg萤石，出钢温度1666℃，出钢后尽可能将炉内钢水及粘渣倒净；
S4、AOD进行脱碳、合金化，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140kg/t、石灰110kg/t，当钢液碳含量0.024％时结束脱碳，然后加入20.8kg/t硅铁和22.5kg/t萤石进行还原，充分还原后进行脱硫，脱硫阶段加入石灰5kg/t、萤石3.5kg/t.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%、Mn1.10%、P 0.020%、S<0.002%、Cr l7.60%、Ni 9.50%、Nb 0.50%、Cu 1.90%，其余为Fe与不可避免的杂质；
S5、出钢后扒渣，炉渣厚度20mm；
S6、LF钢包进站后吹氩，配加石灰、萤石调渣系二元碱度在2.3，微调成分和温度后，喂铝线喂入量2.28kg/t、速度1.8m/s，铝粒加入量6kg/t。当钢水温度为1520℃，待钢液成分的重量百分比达到要求后开始钙处理，喂入纯钙线量100m，速度1.5m/s。钢液成分为：C0.052%、Si 0.51%、Mn 1.18%、P0.022%、S 0.0009%、Cr 17.58%、Ni 9.40%、Nb 0.56%、Cu1.88%、Al 1.60%，其余为Fe与不可避免的杂质；
S7、钙处理结束，控制弱吹氩气流量30 L/min、弱吹氩时间15min；上钢后控制镇静时间10min；连铸开浇，过程采用电磁搅拌电流1600A，循环周期20s。将步骤（6）所得钢液铸成钢坯，得到含铌奥氏体不锈钢高纯净产品。
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2μm，化验钢中全氧为24ppm。
实施例2
含铌奥氏体不锈钢高纯净冶炼的方法，钢种具体为347H奥氏体不锈钢，包括以下步骤：
S1、将高炉铁水60吨进行脱磷、脱硅、脱硫处理。采用铁水深处喷吹钝化石灰粉剂18.3kg/t、顶加氧化铁皮料剂54.2kg/t、吹氧1300Nm3、温度1350℃。待铁水成分的重量百分比达到要求后出站，铁水成分为：C 3.52％、Si ≤0.002%、P ≤0.006％、S ≤0.030％，其余为Fe 与不可避免的杂质；
S2、中频炉采用电解镍7.7吨、高碳铬铁16吨、含P 0.03％的不锈钢返回料16吨熔炼。熔池温度达到1660℃时，将预熔含镍铬铁水出至脱磷铁水包内，与预处理铁水混合后兑入AOD；
S3、AOD炉龄15炉。冶炼前两炉提前维护出钢口，冶炼前一炉脱硫阶段加入300kg萤石，出钢温度1690℃，出钢后尽可能将炉内钢水及粘渣倒净；
S4、AOD进行脱碳、合金化，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136kg/t、石灰111kg/t，当钢液碳含量0.025％时结束脱碳，然后加入20.0kg/t硅铁和20.7kg/t萤石进行还原，充分还原后进行脱硫，脱硫阶段加入石灰5kg/t、萤石3.4kg/t。钢液成分的重量百分比达到要求后出钢，钢液成分为：C 0.039%、Si 0.50%、Mn1.06%、P 0.020%、S<0.002%、Cr l7.55%、Ni 9.51%、Nb 0.53%、Cu 1.95%，其余为Fe与不可避免的杂质；
S5、出钢后扒渣，炉渣厚度30mm；
S6、LF钢包进站后吹氩，配加石灰、萤石调渣系二元碱度在2.3，微调成分和温度后，喂铝线喂入量2.10kg/t、速度1.8m/s，铝粒加入量5.8kg/t。当钢水温度为1523℃，待钢液成分的重量百分比达到要求后开始钙处理，喂入纯钙线量100m，速度1.5m/s。钢液成分为：C 0.050%、Si 0.52%、Mn 1.20%、P 0.020%、S 0.0005%、Cr 17.53%、Ni 9.49%、Nb 0.54%、Cu1.90%、Al 1.61%，其余为Fe与不可避免的杂质；
S7、钙处理结束，控制弱吹氩气流量40 L/min、弱吹氩时间15min；上钢后控制镇静时间11min；连铸开浇，过程采用电磁搅拌电流1600A，循环周期30s。将步骤S6所得钢液铸成钢坯，得到含铌奥氏体不锈钢高纯净产品。
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，钢坯中夹杂物直径约为2μm，化验钢中全氧为22ppm。
实施例3
一种含铌奥氏体不锈钢高纯净冶炼的方法，包括以下步骤：
S1、将高炉铁水进行脱磷、脱硅、脱硫处理，待铁水成分的重量百分比达到下述要求后出站：C =3.0％、Si=0.05%、P= 0.01％、S=0.05％，得到预处理铁水；
S2、中频炉采用电解镍、高碳铬铁、含P =0.03％的不锈钢返回料熔炼，熔池温度达到1650℃时，将预熔含镍铬铁水出至脱磷铁水包内，与步骤S1中得到的预处理铁水混合后兑入AOD；
S3、AOD炉冶炼前两炉提前维护出钢口，冶炼前一炉脱硫阶段加入300kg萤石，且出钢温度大于1650℃，出钢后将炉内钢水及粘渣倒净；
S4、AOD进行脱碳、合金化，待钢液成分的重量百分比达到下述要求后出钢：C=0.04%、Si<0.75%、Mn<2.00%、P<0.030%、S<0.010%、Cr= l7.00%、Ni= 9.00%、Nb= 0.40%、Cu=1.00%；
S5、出钢后扒渣；
S6、LF精炼：钢包进站后吹氩，配加石灰、萤石调渣，采用铝锭和喂铝线进行进一步脱氧，当钢水温度为1520℃，待钢液成分的重量百分比达到下述要求后开始钙处理：C=0.04%、Si<0.75%、Mn<2.00%、P<0.030%、S<0.010%、Cr= l7.00%、Ni= 9.00%、Nb= 0.40%、Cu=1.00%、Al= 1.00%；
S7、钙处理结束，经弱吹氩及镇静后将步骤S6所得钢液进行连铸，铸成钢坯得到含铌奥氏体不锈钢高纯净产品。
其中，所述步骤S3中，AOD炉况要求冶炼炉数小于30炉。
其中，所述步骤S5中，炉渣厚度控制到50mm以下。
其中，所述步骤S7中，连铸过程中采用电磁搅拌。
其中，所述步骤S1中，将高炉铁水进行脱磷、脱硅、脱硫处理，具体为，将高炉铁水兑入脱磷包内，采用铁水深处喷吹钝化石灰粉剂15kg/t、顶加氧化铁皮料剂45kg/t、及水冷氧枪吹氧以调节用氧量和控制温度。
其中，所述步骤S4中，AOD进行脱碳、合金化，具体为，将经脱磷、脱硅、脱硫预处理的铁水兑入AOD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130kg/t、石灰110kg/t，当钢液碳含量小于0.025％时结束脱碳，然后加入20kg/t硅铁和21kg/t萤石进行还原，充分还原后进行脱硫，脱硫阶段加入石灰5kg/t、萤石3kg/t。
其中，所述步骤S6具体为钢包进站后，LF配加石灰、萤石调渣系二元碱度在2.2，采用包内喂铝线沉淀脱氧和渣面撒铝粒扩散脱氧，铝线喂入量1.5kg/t、速度1.5m/s，铝粒加入量8kg/t。采用纯钙线进行钙处理，喂入量100m。
其中，所述步骤S7中控制弱吹氩气流量20L/min、弱吹氩时间15min；钢包吊运至连铸回转台后控制镇静时间10min；采用电磁搅拌参数：电流1600A，循环周期20s。
最终钢水化学成分的质量百分比是：C 0.04- 0.10%、Si<0.75%、Mn<2.00%、P<0.030%、S<0.010%、Cr l7.00-19.00%、Ni 9.00-13.00%、Nb 0.40-1.00%、Cu 1.00-3.00%、Al1.00-3.00%。
实施例4
一种含铌奥氏体不锈钢高纯净冶炼的方法，包括以下步骤：
S1、将高炉铁水进行脱磷、脱硅、脱硫处理，待铁水成分的重量百分比达到下述要求后出站：C =4.0％、Si ≤0.05%、P ≤0.01％、S ≤0.05％，得到预处理铁水；
S2、中频炉采用电解镍、高碳铬铁、含P ≤0.03％的不锈钢返回料熔炼，熔池温度达到1780℃时，将预熔含镍铬铁水出至脱磷铁水包内，与步骤S1中得到的预处理铁水混合后兑入AOD；
S3、AOD炉冶炼前两炉提前维护出钢口，冶炼前一炉脱硫阶段加入500kg萤石，且出钢温度大于1650℃，出钢后将炉内钢水及粘渣倒净；
S4、AOD进行脱碳、合金化，待钢液成分的重量百分比达到下述要求后出钢：C=0.10%、Si<0.75%、Mn<2.00%、P<0.030%、S<0.010%、Cr= 19.00%、Ni= 13.00%、Nb= 1.00%、Cu=3.00%；
S5、出钢后扒渣；
S6、LF精炼：钢包进站后吹氩，配加石灰、萤石调渣，采用铝锭和喂铝线进行进一步脱氧，当钢水温度为1530℃，待钢液成分的重量百分比达到下述要求后开始钙处理：C=0.10%、Si<0.75%、Mn<2.00%、P<0.030%、S<0.010%、Cr = 19.00%、Ni =13.00%、Nb =1.00%、Cu= 3.00%、Al= 3.00%；
S7、钙处理结束，经弱吹氩及镇静后将步骤S6所得钢液进行连铸，铸成钢坯得到含铌奥氏体不锈钢高纯净产品。
其中，所述步骤S3中，AOD炉况要求冶炼炉数小于30炉。
其中，所述步骤S5中，炉渣厚度控制到50mm以下。
其中，所述步骤S7中，连铸过程中采用电磁搅拌。
其中，所述步骤S1中，将高炉铁水进行脱磷、脱硅、脱硫处理，具体为，将高炉铁水兑入脱磷包内，采用铁水深处喷吹钝化石灰粉剂20kg/t、顶加氧化铁皮料剂55kg/t、及水冷氧枪吹氧以调节用氧量和控制温度。
其中，所述步骤S4中，AOD进行脱碳、合金化，具体为，将经脱磷、脱硅、脱硫预处理的铁水兑入AOD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150kg/t、石灰120kg/t，当钢液碳含量小于0.025％时结束脱碳，然后加入22kg/t硅铁和23kg/t萤石进行还原，充分还原后进行脱硫，脱硫阶段加入石灰10kg/t、萤石5kg/t。
其中，所述步骤S6具体为钢包进站后，LF配加石灰、萤石调渣系二元碱度在2.5，采用包内喂铝线沉淀脱氧和渣面撒铝粒扩散脱氧，铝线喂入量2.5kg/t、速度3.0m/s，铝粒加入量10kg/t。采用纯钙线进行钙处理，喂入量200m。
其中，所述步骤S7中控制弱吹氩气流量100 L/min、弱吹氩时间20min；钢包吊运至连铸回转台后控制镇静时间15min；采用电磁搅拌参数：电流1700A，循环周期30s。
最终钢水化学成分的质量百分比是：C 0.04- 0.10%、Si<0.75%、Mn<2.00%、P<0.030%、S<0.010%、Cr l7.00-19.00%、Ni 9.00-13.00%、Nb 0.40-1.00%、Cu 1.00-3.00%、Al1.00-3.00%。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种含铌奥氏体不锈钢高纯净冶炼的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将高炉铁水进行脱磷、脱硅、脱硫处理，待铁水成分的重量百分比达到下述要求后出站：C 3.0-4.0％、Si ≤0.05%、P ≤0.01％、S ≤0.05％，得到预处理铁水；
S2、中频炉采用电解镍、高碳铬铁、含P ≤0.03％的不锈钢返回料熔炼，熔池温度达到1650℃-1780℃时，将预熔含镍铬铁水出至脱磷铁水包内，与步骤S1中得到的预处理铁水混合后兑入AOD；
S3、AOD炉冶炼前两炉提前维护出钢口，冶炼前一炉脱硫阶段加入300-500kg萤石，且出钢温度大于1650℃，出钢后将炉内钢水及粘渣倒净；
S4、AOD进行脱碳、合金化，待钢液成分的重量百分比达到下述要求后出钢：C 0.04-0.10%、Si <0.75%、Mn<2.00%、P<0.030%、S <0.010%T、Cr l7.00-19.00%、Ni 9.00-13.00%、Nb 0.40-1.00%、Cu 1.00-3.00%；
S5、出钢后扒渣；
S6、LF精炼：钢包进站后吹氩，配加石灰、萤石调渣，采用铝锭和喂铝线进行进一步脱氧，当钢水温度为1520℃-1530℃，待钢液成分的重量百分比达到下述要求后开始钙处理：C0.04- 0.10%、Si <0.75%、Mn<2.00%、P<0.030%、S <0.010%、Cr l7.00-19.00%、Ni 9.00-13.00%、Nb 0.40-1.00%、Cu 1.00-3.00%、Al 1.00-3.00%；
S7、钙处理结束，经弱吹氩及镇静后将步骤S6所得钢液进行连铸，铸成钢坯得到含铌奥氏体不锈钢高纯净产品。
2.根据权利要求1所述的一种含铌奥氏体不锈钢高纯净冶炼的方法，其特征在于，所述步骤S3中，AOD炉况要求冶炼炉数小于30炉。
3.根据权利要求1所述的一种含铌奥氏体不锈钢高纯净冶炼的方法，其特征在于，所述步骤S5中，炉渣厚度控制到50mm以下。
4.根据权利要求1所述的一种含铌奥氏体不锈钢高纯净冶炼的方法，其特征在于，所述步骤S7中，连铸过程中采用电磁搅拌。
5.根据权利要求1所述的一种含铌奥氏体不锈钢高纯净冶炼的方法，其特征在于，所述步骤S1中，将高炉铁水进行脱磷、脱硅、脱硫处理，具体为，将高炉铁水兑入脱磷包内，采用铁水深处喷吹钝化石灰粉剂15-20kg/t、顶加氧化铁皮料剂45-55kg/t、及水冷氧枪吹氧以调节用氧量和控制温度。
6.根据权利要求1所述的一种含铌奥氏体不锈钢高纯净冶炼的方法，其特征在于，所述步骤S4中，AOD进行脱碳、合金化，具体为，将经脱磷、脱硅、脱硫预处理的铁水兑入AOD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130-150kg/t、石灰110-120kg/t，当钢液碳含量小于0.025％时结束脱碳，然后加入20-22kg/t硅铁和21-23kg/t萤石进行还原，充分还原后进行脱硫，脱硫阶段加入石灰5-10kg/t、萤石3-5kg/t。
7.根据权利要求1所述的一种含铌奥氏体不锈钢高纯净冶炼的方法，其特征在于，所述步骤S6具体为钢包进站后，LF配加石灰、萤石调渣系二元碱度在2.2-2.5，采用包内喂铝线沉淀脱氧和渣面撒铝粒扩散脱氧，铝线喂入量1.5-2.5kg/t、速度1.5-3.0m/s，铝粒加入量8-10kg/t，采用纯钙线进行钙处理，喂入量100-200m。
8.根据权利要求1所述的一种含铌奥氏体不锈钢高纯净冶炼的方法，其特征在于，所述步骤S7中控制弱吹氩气流量20～100 L/min、弱吹氩时间15-20min；钢包吊运至连铸回转台后控制镇静时间10-15min；采用电磁搅拌参数：电流1600-1700A，循环周期20-30s。
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