專利名稱：高錳含量不銹鋼在冶煉中的加錳方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高錳含量不銹鋼在冶煉中的加錳方法。
背景技術(shù)：
在不銹鋼中加錳可提高不銹鋼的性能，如向鉻鎳奧氏體不銹鋼焊接材料(焊絲、焊條等)中加入3％～7％錳，可減少焊接裂紋，滿足焊接的需要；在節(jié)鎳奧氏體不銹鋼中，錳是非常重要的合金元素，其主要作用是與氮、鎳等強烈形成奧氏體的元素復(fù)合到鋼中，可節(jié)約奧氏體不銹鋼中的鎳，不但質(zhì)量、性能和價格能夠滿足不同用戶的要求，而且還可解決鎳資源不足的問題；向高Cr-Ni-Mo奧氏體不銹鋼中加入3％～10％Mn以提高氮在鋼中的溶解度，從而使此類鋼在高Cr(20％～25％)，Mo(5％～8％)條件下仍具有單一的奧氏體組織并抑制有害鉻氮化物的析出，而且耐蝕可達(dá)到、甚至超過一些高鎳耐蝕合金的水平?？傊瑢τ趭W氏體不銹鋼為改變其內(nèi)部組織而具備某一性能，滿足產(chǎn)品的技術(shù)要求，需要向鋼中配加錳鐵，使鋼中Mn含量達(dá)到3.00％～10.00％。但是在冶煉時若錳鐵加入方法不當(dāng)，會增加脫C難度，相對延長冶煉時間，增加噸鋼成本?，F(xiàn)有高錳含量不銹鋼在冶煉中的加錳方法是在K-OBM-S轉(zhuǎn)爐脫碳II期，使用高碳錳鐵，加入量為總配Mn量的25～30％；在脫碳III期使用高碳錳鐵，加入量為總配Mn量的25～30％；在脫碳末期-還原期，使用低碳錳鐵，加入量為總配Mn量的40～50％；在VOD沸騰期-還原期，使用低碳錳鐵補加，加入量為總配Mn量的5～10％。高碳錳鐵中Mn和C含量較高，在脫碳II期和III期加入大量的高碳錳鐵，提高了爐內(nèi)金屬液中Mn和C的濃度，同時也降低了金屬液的溫度。在吹煉前期金屬液溫度較低，Mn對O的親和力大于C，而C是隨金屬液溫度升高而增大。當(dāng)金屬液溫度大于1400℃時，C和O的親和力才能超過Mn，現(xiàn)有的加錳方法會增大Mn氧化量，延長脫C冶煉時間，不但Mn的回收率偏低，平均為74％，而且K-OBM-S轉(zhuǎn)爐平均冶煉的時間長達(dá)110min，使金屬液在爐內(nèi)駐留時間相對延長，也影響到了爐襯的壽命。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有高錳含量不銹鋼在冶煉中的加錳方法的上述不足，本發(fā)明提供一種脫碳快，冶煉時間短的高錳含量不銹鋼在冶煉中的加錳方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是在K-OBM-S轉(zhuǎn)爐上，根據(jù)金屬液中Mn和C在一定溫度條件下同O元素的親和能力，合理確定冶煉各時段錳鐵加入的種類和數(shù)量(見表-1)，降低供氧脫C前期Mn和C在金屬液中的濃度，提高錳的回收率，減輕脫C的難度，縮短K-OBM-S轉(zhuǎn)爐脫C的時間。
表-1

表-1中的脫碳I期([C]～1.3％)，脫碳II期([C]～0.80％)，脫碳III期([C]～0.43％)，脫碳末期([C]～0.05％)，是根據(jù)金屬液中碳含量劃分的，這種劃分是K-OBM-S轉(zhuǎn)爐所規(guī)定的，如脫碳I期，是將金屬液中碳含量脫到1.3％。
另外，本發(fā)明的高錳含量不銹鋼在冶煉中的加錳方法還可實現(xiàn)氣化去除由錳鐵帶入鋼中的有害元素Pb。
Mn在VOD真空狀態(tài)下易揮發(fā)，Mn含量為3.00％～10.00％的不銹鋼，在VOD工序的Mn回收率為98～99％。在K-OBM-S轉(zhuǎn)爐配加錳鐵時也要考慮錳鐵在VOD的回收率，將Mn在轉(zhuǎn)爐一次配到位，這樣能利用氣化去除由錳鐵帶入鋼中的有害元素Pb。若高碳錳鐵中[Pb]≤0.035％，低碳錳鐵中[Pb]≤0.030％，按照本發(fā)明的加錳方法，不銹鋼成品中[Pb]≤0.001％。(根據(jù)碳含量，高碳錳鐵碳含量大于5％；低碳錳鐵碳含量小于1％)因為Pb的沸點為1740℃，在VOD脫C時，鋼液溫度只能達(dá)到1610-1660℃，不容易氣化去除鋼中的Pb，而在K-OBM-S轉(zhuǎn)爐脫C時，鋼液溫度可達(dá)1700℃以上，能有效地利用氣化去除帶入爐內(nèi)的大部分的Pb。
另外，將Mn在轉(zhuǎn)爐一次配到位，在VOD不補加或少加錳鐵，一則能較好地控制鋼中C含量，減少氧耗，提高金屬收得率；二則可減少由于補加錳鐵給鋼液帶來的熱損失，這有利于“脫C保Cr”以及還原效果。
本發(fā)明的高錳含量不銹鋼在冶煉中的加錳方法與現(xiàn)有加錳方法的加入錳鐵種類和數(shù)量的對比，見表-2。
表-2 本高錳含量不銹鋼在冶煉中的加錳方法的步驟特征是I在K-OBM-S工序，將預(yù)處理后的鐵水倒入頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐內(nèi)，脫C、合金化，底吹隋性氣體全程選用氮氣，脫碳II期加入高碳錳鐵，加入量為總配Mn量的15～25％；在脫碳末期-還原期加低碳錳鐵(或金屬錳)，加入量為總配Mn量的75～85％，同時加硅鐵用頂槍升溫，還原、微調(diào)成分后出鋼，冶煉時間為55分鐘至65分鐘，出鋼成分(重量)為C 0.05-0.25％ Si 0.05-2.00％ Mn 3.00-10.00％ P≤0.050％S≤0.030％ Cr 17.00-23.00％ Ni 2.50-12.00％ N≤0.250％O≤Pb≤0.001％ O≤Cu≤4.00％ 其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
爐后溫度1590-1660℃。(Cu≥0，Pb≥0表示下限為0)II在VOD工序，0≤補Mn量＜總配Mn量的5％。
本高錳含量不銹鋼在冶煉中加錳方法的有益效果1.采用本高錳含量不銹鋼在冶煉中的加錳方法能縮短冶煉時間，在K-OBM-S轉(zhuǎn)爐，冶煉時間可由現(xiàn)有加錳方法的110min縮短到65min，同時由于每爐鋼冶煉時間的縮短，高溫鋼渣對轉(zhuǎn)爐的侵蝕時間也相對減少，有助于轉(zhuǎn)爐爐齡的提高。
2.Mn的收得率由74％提高到83％以上，可降低噸鋼冶煉成本。
3.使用[Pb]≤0.035％的高碳錳鐵和[Pb]≤0.030％低碳錳鐵，成品中[Pb]≤0.001％的爐數(shù)比例能達(dá)到100％。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實施方式
，但本發(fā)明的具體實施方式
不局限于下述的實施例。
實施例一本實施例冶煉的不銹鋼鋼種是ER307LSi，鋼種成品成分見表-3表-3

本不銹鋼的生產(chǎn)工藝路線預(yù)處理鐵水→K-OBM-S→VOD→LF→方坯，加錳是冶煉本不銹鋼過程中一項必要的操作，本實施例僅對加錳過程進(jìn)行說明，其它操作按常規(guī)方法操作。
本實施例加錳的步驟依次如下I在K-OBM-S工序?qū)㈩A(yù)處理后的45.1噸鐵水倒入頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐內(nèi)，脫C、合金化。底吹隋性氣體全程選用氮氣。脫碳I期加焦碳0.5噸；脫碳II期加入高碳錳鐵1.6噸([Mn]為75.9％，[Pb]為0.035％)，在脫碳末期-還原期加低碳錳鐵5.5噸([Mn]為86％，[Pb]為0.030％)，同時加硅鐵0.2噸用頂槍升溫。調(diào)整溫度和成分，還原后出鋼。冶煉時間為61分，出鋼成分見表-4，爐后溫度1631℃，渣厚40mm，鋼水量72.5噸。
表-4

II在VOD工序轉(zhuǎn)爐將鋼水出到包內(nèi)，用天車將鋼包放到VOD罐車內(nèi)，到站鋼水溫度1602℃，凈空1290mm。開罐車到處理位。抽真空、脫C、脫N、還原、微調(diào)成分、破空。補加低碳錳鐵0.15噸([Mn]為86％)。精煉時間57分。出站情況鋼水的化學(xué)成分(重量)為C 0.079％Si 0.72％Mn 7.08％P 0.016％S 0.002％Cr 18.67％ Ni 8.18％N 0.043％Pb 0.001％其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
出站溫度1531℃。
實施例二本實施例冶煉的不銹鋼鋼種是201Cu，鋼種成品成分見表-5表-5

本不銹鋼的生產(chǎn)工藝路線預(yù)處理鐵水→K-OBM-S→VOD→LF→模鑄，加錳是冶煉本不銹鋼過程中一項必要的操作，本實施例僅對加錳過程進(jìn)行說明，其它工序按常規(guī)方法操作。
本實施例加錳的步驟依次如下I在K-OBM-S工序，將預(yù)處理后的43.8噸鐵水倒入頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐內(nèi)，脫C、合金化。底吹隋性氣體全程選用氮氣。脫碳I期加焦碳0.5噸；脫碳II期加入高碳錳鐵2.0噸([Mn]為73％，[Pb]為0.01％)；脫碳III期結(jié)束后，用料槽往爐內(nèi)加入需配加的銅板和鎳板；在脫碳末期-還原期加金屬錳5.86噸([Mn]為97％)，同時加硅鐵0.3噸用頂槍升溫。調(diào)整溫度和成分，還原后出鋼。冶煉時間為63分，出鋼成分見表-6，爐后溫度1639℃，渣厚50mm，鋼水量72.9噸。
表-6

II在VOD工序轉(zhuǎn)爐將鋼水出到包內(nèi)，用天車將鋼包放到VOD罐車內(nèi)，到站鋼水溫度1613℃，凈空1300mm。開罐車到處理位。抽真空、脫C、脫N、還原、微調(diào)成分、破空。補Mn量為0。精煉時間59分。出站情況鋼水的化學(xué)成分(重量)為C 0.033％ Si 0.56％Mn 8.16％P 0.023％S 0.002％Cr 14.51％Ni 4.56％Cu 2.59％N 0.037％Pb＜0.001其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。出站溫度1551℃。
注本申請文件中K-OBM(Kombiniert-Oxygen Bottom Maxhuette)為頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，后帶“-S(Stainless)”表示用于冶煉不銹鋼的頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，見中國科學(xué)技術(shù)出版社出版的《不銹鋼實用手冊》第17、18、47頁。K-OBM-S由德國克羅克納開發(fā)，1981年成功應(yīng)用于日本川崎公司?，F(xiàn)采用K-OBM-S為初煉爐，其主要擔(dān)任預(yù)脫碳任務(wù)，可冶煉大部分不銹鋼種。主要優(yōu)點原料選擇的適應(yīng)性強(可加鐵水、返回廢鋼、金屬鎳、鉻鐵等)；可用鉻礦代替鉻鐵合金；用氧氣和焦碳代替電能。
VOD(Vaccum Oxygen Decarburization)為精煉爐，是西德維滕鋼廠于1965年研制成功的，是將鋼包放入真空罐內(nèi)，在真空條件下頂槍吹氧脫碳，并通過鋼包底部的透氣磚吹氬，利用這套設(shè)備，可生產(chǎn)低碳和超低碳不銹鋼。主要優(yōu)點降碳、保鉻效果好；適合冶煉超低碳、超低氮不銹鋼；脫氧效果好。見冶金工業(yè)出版社出版的《氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝與設(shè)備》第2版第239頁。
LF爐(Ladle Furnace)是日本70年代發(fā)明的精煉設(shè)備，也稱鋼包爐。見冶金工業(yè)出版社出版的《氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝與設(shè)備》第2版第235頁。它具有常壓下埋弧加熱，高堿度合成渣精煉和底部吹氬攪拌功能。LF爐最初主要配合超高功率電爐，將電爐還原期的任務(wù)移至鋼包內(nèi)完成，使電爐只有初煉爐的任務(wù)。其主要功能是脫氧、脫硫、去除夾雜物和調(diào)溫、均勻成分，但在不銹鋼廠最主要的作用是緩解初煉爐與連鑄生產(chǎn)節(jié)奏的匹配，實現(xiàn)多爐連澆的順利進(jìn)行。
權(quán)利要求
1.一種高錳含量不銹鋼在冶煉中的加錳方法，步驟特征是I在K-OBM-S工序，將預(yù)處理后的鐵水倒入頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐內(nèi)，脫C、合金化，底吹隋性氣體全程選用氮氣，脫碳II期加入高碳錳鐵，加入量為總配Mn量的15～25％；在脫碳末期-還原期加低碳錳鐵或金屬錳，加入量為總配Mn量的75～85％，同時加硅鐵用頂槍升溫，還原、微調(diào)成分后出鋼，冶煉時間為55分鐘至65分鐘，出鋼成分(重量)為C 0.05-0.25％Si 0.05-2.00％Mn 3.00-10.00％P≤0.050％S≤0.030％ Cr 17.00-23.00％ Ni 2.50-12.00％N≤0.250％0≤Pb≤0.001％ 0≤Cu≤4.00％其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)，爐后溫度1590-1660℃；II在VOD工序，0≤補Mn量＜總配Mn量的5％。
全文摘要
一種高錳含量不銹鋼在冶煉中的加錳方法，其步驟特征是I在K－OBM－S工序，將預(yù)處理后的鐵水在頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐脫C、合金化，脫碳II期加入總配Mn量的15～25％高碳錳鐵；脫碳末期－還原期加入總配Mn量的75～85％低碳錳鐵或金屬錳，并加硅鐵用頂槍升溫，還原、微調(diào)成分，冶煉55分鐘至65分鐘，出鋼成分(重量)C為0.05－0.25％、Si為0.05－2.00％、Mn為3.00－10.00％、P≤0.050％、S≤0.030％、Cr為17.00－23.00％、Ni為2.50－12.00％、N≤0.250％、0≤Pb≤0.001％、0≤Cu≤4.00％，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)；II在VOD工序，補Mn量大于等于0小于總配Mn量的5％。本高錳含量不銹鋼在冶煉中的加錳方法能縮短冶煉時間，提高M(jìn)n的收得率，降低冶煉成本。
文檔編號C22C38/58GK1928140SQ20061004834
公開日2007年3月14日 申請日期2006年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月26日
發(fā)明者張增武 申請人:山西太鋼不銹鋼股份有限公司