專利名稱：精煉高純度不銹鋼的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及精煉不銹鋼的方法，更具體地，涉及精煉高純度不銹鋼的方法，其中將在電爐中熔化的原料置于氬氧脫碳(AOD)精煉爐中處理，輸送到鋼包再進行連續(xù)澆鑄，其中通過控制精煉表面還原工藝后的爐渣的成分和堿度以及使用脫硫工藝來減少高熔點硬夾雜物出現(xiàn)，從而提高夾雜物的延性并且防止產(chǎn)品出現(xiàn)表面缺陷和裂紋。
背景技術(shù)：
一般地，當(dāng)不銹鋼中的夾雜物具有高熔點并且是硬夾雜物時，在產(chǎn)品表面的夾雜物將導(dǎo)致表面缺陷或裂紋。通過在不銹鋼水精煉工藝中使用氬氧脫碳(AOD)方法或真空氧脫碳方法(VOD)，在二次精煉爐中實施用于軟化的去除夾雜物或降低熔點的工藝。
在精煉爐中，將氧氣吹入鋼水中并執(zhí)行去除碳的脫碳精煉工藝。此后，為了減少脫碳精煉工藝中產(chǎn)生的氧化鉻，加入諸如Si或Al等還原劑以及主要由CaO組成的堿性熔劑。接著，為了促進脫氧以及去除夾雜物，利用例如Ar等惰性氣體對鋼水進行攪拌。
在對具體成分或夾雜物沒有限制時，使用低成本的Fe-Si作為所述還原劑。防止由于不銹鋼精煉工藝中產(chǎn)生的硬夾雜物造成的產(chǎn)品缺陷的精煉方法，披露于日本未審查專利申請公報平4-99215、平3-267312、平10-158720、平6-306438以及平8-104915。所有這些方法都適用于鏡樣的精整材料，在這些材料中容易產(chǎn)生由夾雜物造成的表面缺陷。在所有的這些方法中，所述夾雜物在產(chǎn)品的軋制過程中經(jīng)調(diào)整不再延展成直線型。
在日本未審查專利申請公報平04-99215中，需要限制原料中的Al。但是，實際上，在使用廢鋼制造不銹鋼的過程中難以限制原料中的Al。另外，在日本未審查專利申請公報平3-267312以及平10-158720中，通過控制精煉爐中爐渣的堿度以及濃度(％Al2O3)和(％MgO)，可以限制硬夾雜物的形成。但是，僅僅通過調(diào)節(jié)精煉爐中爐渣的成分難以抑制硬夾雜物的形成。
另外，在日本未審查專利申請公報平6-306438中，據(jù)其公開，為了防止硬夾雜物MgO·Al2O3的出現(xiàn)，可使?fàn)t渣中的濃度(％MgO)和(％Al2O3)分別為7％或小于7％以及5％或小于5％，堿度在1.3到1.9的范圍內(nèi)。但是，當(dāng)使用鎂鉻尖晶石作為精煉耐火材料時難以將爐渣中的濃度(％MgO)降低到5％以下，并且也難以穩(wěn)定地控制所述濃度。
另外，在上述與日本未審查專利申請公報平8-104915相似的現(xiàn)有技術(shù)中，將精煉爐中爐渣的堿度特別地控制在較低的水平(CaO/SiO2＜2)。但是，在所述爐渣堿度較低的情況下，氧含量增大了，鋼水的純度變差。并且，在精煉爐中，難以脫除鋼水中的硫。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明的一個目的是提供一種精煉不銹鋼的方法，更具體地，提供一種精煉高純度不銹鋼的方法，其中將在電爐中熔化的原料置于氬氧脫碳(AOD)精煉爐中處理，輸送到鋼包再進行連續(xù)澆鑄，其中通過控制精煉表面還原工藝后的爐渣的成分和堿度以及使用脫硫工藝來減少難熔硬夾雜物的出現(xiàn)，從而提高夾雜物的延性并且防止產(chǎn)品出現(xiàn)表面缺陷和裂紋。


結(jié)合附圖，將在下面的描述中解釋本發(fā)明的上述方面和其它特征，在附圖中圖1a是表示由于STS鋼的硬夾雜物(MgO.Al2O3)造成的缺陷呈現(xiàn)在冷軋鋼卷表面的線缺陷的圖；圖1b是表示在制造產(chǎn)品過程中的裂紋的圖，所述產(chǎn)品中具有由STS鋼的硬夾雜物引起的缺陷；
圖2是表示冷軋鋼卷中尖晶石出現(xiàn)與表面缺陷指數(shù)之間的關(guān)系的曲線圖；圖3是表示AOD爐渣堿度影響尖晶石的出現(xiàn)的圖表；圖4是表示AOD爐渣堿度與鋼水中T.[％O]之間的關(guān)系的圖表；圖5是表示板坯夾雜物中尖晶石出現(xiàn)與鋼包渣中(％Al2O3)+(％MgO)之間的關(guān)系的圖表；以及圖6是表示AOD爐渣堿度與鋼水中的硫濃度之間的關(guān)系的圖表。
具體實施例方式
下面將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明。
一般地，當(dāng)使用Si作為AOD還原精煉的還原劑時，硬夾雜物MgO.Al2O3會引起產(chǎn)品的表面缺陷或裂紋。在不銹鋼精煉過程中產(chǎn)生的夾雜物的起因如下當(dāng)使用Si作為還原精煉的還原劑時，如果加入含Al的材料，或者如果鋼水中的濃度T.[Al]超過預(yù)定值，則產(chǎn)生硬夾雜物MgO.Al2O3或夾雜物Al2O3。
另外，當(dāng)使用Si作為還原精煉的還原劑時，夾雜物漸漸成為懸浮在鋼水中的渣顆粒，起到還原精煉過程或鋼包鋼抽出過程(ladle-steel-drawn-out)中核的功能。從鋼抽出過程到鑄造過程，懸浮在鋼水中的爐渣與脫氧反應(yīng)產(chǎn)生的Al2O3結(jié)合在一起，從而組成發(fā)生變化，所述的結(jié)合過程的進行伴隨著鋼水溫度的下降。因此，夾雜物中的Al2O3濃度增大。Al2O3濃度的增量取決于鋼水中的T.[Al]以及爐渣的堿度。
除了受合金鋼中的Al的影響之外，鋼水的T.[Al]還受到鋼包耐火材料或爐渣中的Al2O3的影響。另一方面，如果MgO和Al2O3的濃度高，則在一部分球形夾雜物中生成MgO.Al2O3。另外，鋼中夾雜物的數(shù)目和量本質(zhì)上取決于濃度T.[O]。但是，由于濃度T.[O]取決于爐渣的堿度，夾雜物的量可由CaO/SiO2控制。如果精煉爐還原過程之后的爐渣的堿度高，則能有效地降低鋼水中的T.[O]和硫的濃度。然而，容易生成夾雜物MgO.Al2O3。
因此，為了抑制夾雜物MgO.Al2O3的產(chǎn)生以及減少夾雜物的量，重要的是降低精煉爐爐渣的堿度。另外，需要降低爐渣中Al2O3和MgO的濃度。由于當(dāng)AOD爐渣的堿度降低到1.6到1.8的范圍時硫?qū)⒁饐栴}，因此必須在電爐-AOD或VOD工藝或在VOD精煉爐工藝之前，在電爐中除去鋼水中的硫。
圖1a表示由于STS鋼的硬夾雜物(MgO.Al2O3)造成的缺陷呈現(xiàn)在冷軋鋼卷表面的線缺陷，圖1b表示在制造產(chǎn)品過程中的裂紋，所述產(chǎn)品中具有由STS鋼的硬夾雜物引起的缺陷。缺陷和裂紋的來源是主要存在于鑄造板坯中的硬夾雜物MgO.Al2O3。
圖2是表示冷軋鋼卷中尖晶石出現(xiàn)與表面的表面缺陷指數(shù)之間的關(guān)系的曲線圖。此處，所述尖晶石出現(xiàn)和表面缺陷指數(shù)定義如下尖晶石出現(xiàn)(％)＝(生成尖晶石的夾雜物的數(shù)目)/(目測的夾雜物的數(shù)目)×100；以及表面缺陷指數(shù)＝(夾雜物引起的線缺陷數(shù)量)/(1km冷軋鋼卷)如圖所示，所述表面缺陷指數(shù)與板坯中尖晶石出現(xiàn)密切相關(guān)?？梢岳斫獾氖牵诩饩霈F(xiàn)為40％或小于40％時可以得到表面缺陷指數(shù)為1或小于1的高表面質(zhì)量。
為了達到所述目的，本發(fā)明提供一種精煉不銹鋼的方法，其中將在電爐中熔化的原料置于氬氧脫碳(AOD)精煉爐中處理，以便輸送到鋼包再進行連續(xù)澆鑄，其中通過使用氬氧脫碳(AOD)精煉爐將還原處理后得到的爐渣的堿度控制在1.5到1.8的范圍，其中，使用白云石作為所述鋼包的耐火材料，而且其中所述爐渣中的復(fù)合物濃度(％Al2O3)+(％MgO)小于13。
另外，本發(fā)明提供一種精煉不銹鋼的方法，其中鋼水的脫硫工藝在電爐與氬氧脫碳(AOD)精煉爐之間進行。
另外，本發(fā)明提供一種精煉不銹鋼的方法，其中鋼包爐用于補償脫硫工藝中鋼水的溫度下降。
將精煉爐還原過程后的爐渣的堿度限制在1.5到1.8之間的原因是，當(dāng)爐渣的堿度為1.8或大于1.8時所述板坯夾雜物中MgO.Al2O3的出現(xiàn)是80％或大于80％，而當(dāng)爐渣的堿度為1.8或小于1.8時所述板坯夾雜物中MgO.Al2O3的出現(xiàn)是50％或小于50％。另外，當(dāng)爐渣的堿度為1.5或小于1.5時，鋼中夾雜物的數(shù)量和尺寸增大，所述爐渣的脫硫能力明顯下降。另外，白云石是比氧化鋁更優(yōu)選的耐火材料的原因是，氧化鋁耐火材料會與爐渣反應(yīng)并增大爐渣中的Al2O3濃度。如果爐渣中的Al2O3濃度增大，則鋼水中的Al濃度增大。最終夾雜物中的Al2O3濃度增大。因此，增大MgO.Al2O3的出現(xiàn)。
另外，將鋼包渣中的Al2O3和MgO濃度之和限制到1.3％或小于1.3％的原因是，夾雜物中MgO.Al2O3的出現(xiàn)大大取決于所述Al2O3和MgO的濃度。如果兩種成分的濃度和為13或大于13，則明顯增大MgO.Al2O3的出現(xiàn)。
并且，為了抑制夾雜物中MgO.Al2O3的出現(xiàn)，難以將所述精煉爐的堿度降低到1.5到1.8的范圍內(nèi)。因此，需要在精煉爐處理之前進行脫硫工藝。電爐—精煉爐工藝中鋼水中的硫可以在精煉爐之后或之前進行脫除。當(dāng)在精煉爐之后脫硫時，由于脫硫渣的堿度應(yīng)調(diào)節(jié)到2或大于2，因此不可能阻止板坯中MgO.Al2O3的出現(xiàn)。
因此，優(yōu)選的是，所述鋼水脫硫是在所述電爐工藝之后且在所述精煉爐工藝之前進行。另外，由于在脫硫過程中溫度下降，需要升高溫度的設(shè)備，以便穩(wěn)定地執(zhí)行后續(xù)工藝。升高溫度的優(yōu)選設(shè)備是鋼包爐。由于鋼包爐使用電極直接加熱鋼水和爐渣，因此脫硫渣容易熔化并且脫硫效率大為提高。
下面將利用實施例詳細(xì)描述本發(fā)明。
在使用電爐、AOD精煉爐、鋼包和連續(xù)澆鑄生產(chǎn)STS 430鋼(16.5％Cr)的過程中，將由廢料和鉻鐵(Fe-Cr)組成的原料在90噸電爐中熔化，接著在AOD中使用氧—氬混合氣體進行脫碳精煉。脫碳精煉之后，為了減少并回收氧化的鉻，加入Si、生石灰和螢石并吹氬氣進行還原精煉。然后出鋼。在鋼包中，在調(diào)節(jié)最終成分和溫度的同時吹入氬氣進行攪拌。此后通過連續(xù)澆鑄，鑄造出寬度1200mm和厚度200mm的板坯。鑄造的板坯經(jīng)過熱軋和冷軋，結(jié)果，得到0.6mm厚的冷軋鋼板。
下面的表1表示本發(fā)明所用的STS 430鋼的成分。檢查夾雜物時，在板坯中心取樣，利用光學(xué)顯微鏡觀察從樣品上表面到深度1mm處的夾雜物，并利用電子顯微鏡(SEM、EPMA)檢測每個樣品中5個夾雜物以上的硬夾雜物MgO.Al2O3的含量和出現(xiàn)。
STS鋼的成分(wt％)

另外，下面的表2表示AOD還原工藝之后爐渣的堿度，鋼包渣中的復(fù)合物濃度(％MgO+％Al2O3)，根據(jù)鋼包耐火材料的板坯夾雜物中的尖晶石出現(xiàn)，以及AOD脫硫工藝之后鋼水中的硫濃度。
本發(fā)明實施例與對比實施例的條件和結(jié)果

*白云石耐火材料(MgO38.5％，CaO59.5％)*氧化鋁耐火材料(Al2O385％，SiO27％)在本發(fā)明實施例以及對比實施例中，T.Al濃度為0.003％或小于0.003％。在本發(fā)明實施例中，可以看出，硬夾雜物的出現(xiàn)穩(wěn)定在20％或小于20％。圖3表示AOD還原工藝之后爐渣的堿度與板坯夾雜物中尖晶石的出現(xiàn)之間的關(guān)系。參看附圖，當(dāng)堿度為1.8或小于1.8時尖晶石的出現(xiàn)低。如圖2所示，當(dāng)板坯夾雜物中所述尖晶石的出現(xiàn)降低時，冷軋鋼卷的表面缺陷指數(shù)下降。
另外，圖4表示AOD渣的堿度與板坯T.[％O]之間的關(guān)系。板坯T.[％O]隨堿度的降低而增大。特別是，板坯T.[％O]在所述堿度為1.5或小于1.5時明顯增大。圖5是表示板坯夾雜物中尖晶石的出現(xiàn)與鋼包渣中(％Al2O3)+(％MgO)之間的關(guān)系的圖表。參看附圖，可以看出，當(dāng)鋼包渣的(Al2O3+MgO)濃度為13％或小于13％時，MgO.Al2O3的出現(xiàn)以及硬夾雜物的出現(xiàn)降低。
圖6表示鋼水中硫濃度與AOD還原工藝之后的AOD渣堿度之間的關(guān)系。由于STS鋼430的[％S]規(guī)格的上限為0.01，因此考慮硫的要求，AOD工藝終點時硫濃度應(yīng)為0.008或小于0.008。但是，如圖所示，如果堿度調(diào)節(jié)到圖示的1.5到1.8的范圍內(nèi)，則超出[％S]規(guī)格的上限。
硫在爐渣中的分配比，即硫在爐渣中的濃度與硫在鋼水中的濃度之比約為30。利用這一點，AOD精煉爐中硫的起始濃度應(yīng)為0.015％或小于0.015％，以便滿足鋼水中硫濃度的要求。換言之，由于AOD精煉爐工藝中硫的起始濃度在0.025到0.020％的范圍內(nèi)，因此只有在AOD精煉爐工藝之前脫硫25-50％，才能達到對AOD渣的穩(wěn)定控制，以便抑制板坯中硬夾雜物的出現(xiàn)。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明高純度不銹鋼的精煉方法，通過控制精煉表面還原工藝之后爐渣的成分和堿度以及使用脫硫工藝，可以抑制難熔硬夾雜物的出現(xiàn)，由此，其優(yōu)點在于，可以提高后續(xù)工藝中所述夾雜物的延性，防止預(yù)制品的表面缺陷和裂紋。
盡管參考優(yōu)選的實施方案進行了上面的描述，但應(yīng)該理解的是，本領(lǐng)域一般技術(shù)人員在不偏離本發(fā)明及所附權(quán)利要求的精神和范圍的條件下，可以對本發(fā)明做出變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種精煉不銹鋼的方法，該方法包括將在電爐中熔化的原料置于氬氧脫碳(AOD)精煉爐中處理，輸送到鋼包，再進行連續(xù)澆鑄，其中將在還原工藝之后通過使用氬氧脫碳(AOD)精煉爐得到的爐渣的堿度控制在1.5到1.8的范圍內(nèi)，使用白云石作為所述鋼包的耐火材料，以及所述爐渣中的復(fù)合物濃度(％Al2O3)和(％MgO)之和小于13。
2.如權(quán)利要求1所述的精煉不銹鋼的方法，其中在所述電爐與所述氬氧脫碳(AOD)精煉爐之間實施鋼水中的脫硫工藝。
3.如權(quán)利要求2所述的精煉不銹鋼的方法，其中將鋼包爐用于補償所述脫硫工藝中所述鋼水的溫度下降。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高純度不銹鋼的精煉方法，其中將在電爐中熔化的原料置于氬氧脫碳(AOD)精煉爐中處理后，將其輸送到鋼包再進行連續(xù)澆鑄，其中通過控制精煉表面還原工藝后的爐渣的成分和堿度以及使用脫硫工藝來抑制難熔硬夾雜物的出現(xiàn)，從而提高夾雜物的延性并且防止產(chǎn)品出現(xiàn)表面缺陷和裂紋。本發(fā)明涉及一種精煉不銹鋼的方法，該方法包括將在電爐中熔化的原料置于氬氧脫碳(AOD)精煉爐中處理后，將其輸送到鋼包，再進行連續(xù)澆鑄，其中將在還原工藝之后通過使用氬氧脫碳(AOD)精煉爐得到的爐渣的堿度控制在1.5到1.8的范圍內(nèi)，使用白云石作為所述鋼包的耐火材料，以及所述爐渣中的復(fù)合物濃度(％Al
文檔編號C21C7/068GK1524968SQ200310113018
公開日2004年9月1日 申請日期2003年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月24日
發(fā)明者宋孝錫, 樸鐘煥 申請人:Posco株式會社