專利名稱：一種高效精煉超純鐵素體不銹鋼的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬不銹鋼冶煉領(lǐng)域，涉及利用VOD爐(真空吹氧脫碳爐)精煉超純鐵素體不銹鋼的方法。
背景技術(shù)：
研究表明，鐵素體不銹鋼中間隙元素C、N含量的降低有助于提高鐵素體不銹鋼性能，這些性能包括室溫脆性、耐蝕性和焊接點(diǎn)的延展性，通常將C+N總含量小于150ppm的鐵素體不銹鋼稱為超純鐵素體不銹鋼。工業(yè)生產(chǎn)中，通常走三步法生產(chǎn)這樣的鋼種，三步法為EAF(電弧爐)+AOD (氬氧復(fù)吹爐)+VOD (真空吹氧脫碳爐)，VOD爐精煉是控制終點(diǎn)碳、 氮含量最為關(guān)鍵的工序。VOD常規(guī)操作如下一、經(jīng)AOD處理完的鋼水用鋼包運(yùn)輸進(jìn)入VOD處理工位，測(cè)定溫度和成分，合格后進(jìn)入真空處理室，先預(yù)抽真空并底攪拌；二、真空條件下開始吹氧脫碳處理，底攪拌條件下頂吹氧脫碳，根據(jù)爐氣成分來判斷是否終止吹氧，當(dāng)爐氣中C0+C02含量低于一定值時(shí)，停止吹氧；三、超真空條件下自由脫碳處理，采用大攪拌；四、還原過程， 加入硅鐵、鋁、石灰和螢石進(jìn)行脫氧和硅的合金化；五、破真空；六、大氣條件下喂絲并軟攪拌，最后送澆鑄。常規(guī)操作在冶煉超純鐵素體不銹鋼時(shí)，為了將鋼中碳氮含量降到極低值，通常采取大吹氧量操作，希望通過多吹氧將碳含量脫得很低，liot VOD爐吹氧量在800-1400Nm3之間，高吹氧量帶來的不利影響是氧氣利用率(用來脫碳的氧與總吹氧量之比)降低，同時(shí)高吹氧量會(huì)導(dǎo)致熔池過熱嚴(yán)重，停氧時(shí)熔池最高溫度均在1720°C以上，高吹氧量直接導(dǎo)致真空處理時(shí)間變長(zhǎng)，另外，高吹氧量還會(huì)導(dǎo)致脫氧劑(也稱為還原劑)加入量增加，相應(yīng)冶煉成本增加，也不利于夾雜物的控制。常規(guī)操作的自由脫碳過程脫碳速率偏低，固然有鋼中碳含量已經(jīng)處于較低水平導(dǎo)致脫碳難度增大的原由，然而從脫碳熱力學(xué)上分析，受鋼水靜壓力影響，自由脫碳只能發(fā)生在鋼液熔池的上層及裸露的鋼液表面，從脫碳動(dòng)力學(xué)上分析，鋼液熔池內(nèi)部碳氧自發(fā)反應(yīng)形成脫碳?xì)馀蓦y度很大，為脫碳提供的反應(yīng)面積主要集中在鋼液裸露表面以及底吹氬上升到鋼液熔池內(nèi)部上層形成的大氣泡，在相同的反應(yīng)區(qū)域，大氣泡提供的反應(yīng)面積要遠(yuǎn)小于彌散小氣泡提供的反應(yīng)面積，所以自由脫碳過程的反應(yīng)面積受到了極大的制約。根據(jù)以上分析可知，常規(guī)操作吹氧量大，吹氧時(shí)間偏長(zhǎng)，自由脫碳過程的脫碳脫氮效率偏低，導(dǎo)致真空處理時(shí)間長(zhǎng)，且吹氧量大，還原劑消耗大。針對(duì)這些問題，如下專利提出了相應(yīng)的新方法。日本專利公開號(hào)JP82092^(A)提出了一種在真空精煉過程中用噴槍向鋼液表面噴吹鐵礦石、錳礦石等氧化劑，可在高碳區(qū)促進(jìn)脫氮反應(yīng)，在低碳區(qū)強(qiáng)化脫碳反應(yīng)的方法， 此方法也稱為VOD-PB法，此方法優(yōu)點(diǎn)是脫氮效率非常高，然而此方法要求的設(shè)備復(fù)雜，同時(shí)噴吹礦粉可能會(huì)導(dǎo)致鋼液增磷和增硫。日本專利公開號(hào)JP11106823通過增大底吹氣體流量從而對(duì)鋼液大攪拌的方法來提高VOD處理過程的脫碳和脫氮效率，本發(fā)明方法在全球得到了廣泛的應(yīng)用，然而，過大的底攪拌強(qiáng)度會(huì)引發(fā)大噴濺，所謂的強(qiáng)攪拌法其實(shí)是受到很大制約的。韓國(guó)專利公開號(hào)KR20030003846提出了在停氧后的高真空自由脫碳過程中噴吹石灰來提高脫碳速率并防止石灰向鋼液增碳，然而預(yù)噴進(jìn)的石灰很難熔化，會(huì)形成堅(jiān)硬的固體渣，反而影響熔池的流動(dòng)。中國(guó)專利公開號(hào)CN101058837A提出了 VOD冶煉超純鐵素體不銹鋼的方法，實(shí)際上為常規(guī)VOD操作步驟，此專利在鋼液深脫氧后處理時(shí)間太短，這對(duì)鋼液脫硫是不利的。通過對(duì)VOD冶煉過程的氧平衡分析可知，常規(guī)方法噴吹的氧僅僅30% -40%用來脫碳，剩余氧大部分以溶解氧和氧化物(主要是Cr2O3)的方式留在鋼液熔池中，熔池中的氧量足夠?qū)撘禾济摰綐O低值，如果能提高自由脫碳過程的脫碳脫氮效率，則可減少吹氧脫碳的時(shí)間并降低吹氧量，縮短了真空處理時(shí)間。本發(fā)明專利基于此開發(fā)了新的高效率生產(chǎn)超純凈鐵素體不銹鋼的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的提供一種高效精煉超純鐵素體不銹鋼的方法，可提高VOD冶煉過程的脫碳脫氮效率，縮短真空處理時(shí)間以提高生產(chǎn)效率，降低氧耗及還原劑消耗。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是VOD爐(真空吹氧脫碳爐)冶煉鐵素體不銹鋼的吹氧脫碳階段采用少吹氧操作，在自由脫碳階段采用頂?shù)讖?fù)合吹氬強(qiáng)化脫碳脫氮，通過如上技術(shù)改進(jìn)，可提高VOD冶煉過程的脫碳脫氮效率，縮短真空處理時(shí)間以提高生產(chǎn)效率，降低氧耗及還原劑消耗，并進(jìn)一步降低終點(diǎn)碳氮含量。具體地，高效精煉超純鐵素體不銹鋼的方法，其步驟如下1)鋼包進(jìn)入真空吹氧脫碳爐V0D，真空罐內(nèi)壓力滿足小于lOOPa，鋼液初始鉻含量質(zhì)量百分比在10% 25%之間，碳含量質(zhì)量百分比在0. 25% 0. 60%之間，鋼液初始溫度高于 1620 0C ；2)抽真空并頂吹氧脫碳，同時(shí)底部吹入氬氣對(duì)鋼液進(jìn)行攪拌，頂吹氧流量270L/ (min · t) 310L/(min · t)，采取少吹氧操作，初始碳質(zhì)量含量為0. 25 %時(shí)總吹氧量 (Nm3)控制為6. 3-6. 8Nm3/t，初始碳質(zhì)量含量比0. 25 %高出0. 1 %，則總吹氧量需增加 1. 6-1. 8Nm3/t ；3)超真空自由脫碳處理，真空壓力要求小于lOOOPa，頂?shù)讖?fù)合吹氬，吹氬時(shí)頂槍的槍頭距鋼液面距離(即槍位)1. 4-1. 6m，流量在200L/(min · t) 260L/(min · t)，底吹氬總流量在 2L/(min · t)_6L/(min · t)，處理時(shí)間 8_12min ；4)加入硅鐵(硅質(zhì)量含量在70 80% ) 2. 8-lOkg/t、鋁塊1. 0-6. 0kg/t進(jìn)行脫氧，并加石灰10-30kg/t和螢石2-8kg/t造渣，同時(shí)脫硫，處理時(shí)間15 20min ；5)破真空，軟攪拌，喂絲(鈦絲、或鈣絲、或鈮合金)，合金化處理或夾雜物改性，再軟攪拌，鋼包進(jìn)入連鑄工位進(jìn)行澆鑄；其為現(xiàn)有常規(guī)技術(shù)，在此不再贅述。 優(yōu)選地，在步驟3)開始時(shí)，加入鋁塊0_2kg/t用于升高鋼液溫度，加鋁過程中底吹氬氣總流量在2L/(min · t)_4L/(min · t)之間。 進(jìn)一步，在整個(gè)冶煉過程中，參與氧化的硅鐵(硅質(zhì)量含量在70-80%)加入量高于2. 8kg/t,總硅鐵加入量包括參與氧化的硅鐵量和用于鋼液合金化的硅鐵量，總純鋁加入量高于2. 3kg/t。本發(fā)明方法可縮短真空處理時(shí)間，降低氧氣消耗和還原劑消耗，同時(shí)終點(diǎn)碳加氮總含量穩(wěn)定控制在150ppm以下。本發(fā)明方法相對(duì)常規(guī)方法采用少吹氧操作，降低氧耗和還原劑消耗，并縮短真空處理時(shí)間。本發(fā)明方法步驟幻從VOD冶煉熱平衡的角度來控制總吹氧量，而不同與常規(guī)的從考慮脫碳角度來控制總吹氧量。理由是，所吹氧只有30-40%用來脫碳，其他氧也大部分留在熔池中，對(duì)于脫碳來說其實(shí)不缺氧源，如果高真空下自由脫碳(不吹氧)的速率被提升， 則無需吹入大量的氧來保證脫碳。下面將闡述從能量平衡角度考慮總吹氧量，以滿足VOD 脫碳所需要的較高溫度及終點(diǎn)溫度符合要求。VOD的頂吹氧除了直接強(qiáng)化脫碳之外，另一個(gè)很重要的作用是向熔池提供化學(xué)能， 以補(bǔ)償VOD整個(gè)真空處理的熱損失，由于VOD爐無法象普通的鋼包精煉爐那樣可配有電弧供熱裝置，則吹氧產(chǎn)生的化學(xué)能和硅合金化釋放的能量成了僅有的能量供應(yīng)。經(jīng)熱平衡計(jì)算，對(duì)于VOD爐的冶煉過程，真空處理時(shí)間65min左右的情況下，熱輻射和鋼包吸熱形成的熱損失約為可以降低鋼液溫度140°C左右，為了彌補(bǔ)這部分能量損失，保證VOD終點(diǎn)溫度符合要求，除了要求鋼液初始溫度高以外，就是依靠吹氧帶來的化學(xué)能和硅合金化釋放的能量來彌補(bǔ)這損失的能量。以整個(gè)VOD冶煉過程的鋼液熔池為研究對(duì)象，由于被氧化的鉻最終被硅或鋁還原出，則能量收入主要來自所吹氧的脫碳反應(yīng)包括二次燃燒放出的能量、氧與硅的反應(yīng)以及氧與鋁的反應(yīng)所放出的能量。經(jīng)計(jì)算，鋼中脫去0. 的碳在二次燃燒率60%的條件下放出的能量可使鋼液溫度升高約為12°C;氧與噸鋼所加入的Ikg硅鐵中的75%的硅反應(yīng)釋放的能量可使鋼液溫度升高M(jìn)°C，但由于生成的SiO2進(jìn)入渣中需要用石灰中CaO來固定和螢石來化渣，渣堿度(渣中CaO與SiO2W質(zhì)量比)控制在2.5條件下，螢石加入量為石灰加入量1/4條件下，為此加入的石灰和螢石在升溫和熔化過程的吸熱可降低相應(yīng)鋼液溫度irC 左右，綜合來看，氧與噸鋼所加入的Ikg硅鐵反應(yīng)產(chǎn)生的能量扣除相應(yīng)石灰和螢石升溫熔化需能量可使得鋼液溫度升高約13°C ；噸鋼所加入的Ikg鋁與氧反應(yīng)釋放的能量可使得鋼液溫度升高32°C ；硅為強(qiáng)放熱元素，噸鋼Ikg硅鐵(含硅75% )在合金化過程中也可使鋼液溫度升高4. 1°C。從氧耗方面計(jì)算，Ikg硅鐵(含硅75%)中硅氧化需要的氧氣量為 0. 60Nm3, Ikg鋁需要的氧氣量為0. 62Nm3,噸鋼脫去0. 1 %的碳約需要凈氧氣量為1. 4Nm3。根據(jù)上述分析，當(dāng)鋼液初始溫度高于1620°C，如化學(xué)能和硅合金化釋放的能量可彌補(bǔ)鋼液溫度損失加上為保險(xiǎn)體現(xiàn)的20°C對(duì)應(yīng)的能量，則終點(diǎn)溫度基本符合要求，根據(jù)這樣的思路對(duì)本發(fā)明方法吹氧量進(jìn)行設(shè)計(jì)。為了保證能量供應(yīng)同時(shí)降低吹氧量，應(yīng)多加鋁脫氧而少加硅，原因是鋁的發(fā)熱值高，而硅氧化后形成的氧化物需要加石灰來控制堿度，考慮到需保證一定的渣量以便更好的脫硫，本發(fā)明方法要求對(duì)于一噸鋼液來說，用于氧化反應(yīng)的硅鐵量(含硅75%)不少于2Jkg。而為了保證鋼液能量供應(yīng)同時(shí)少吹氧，總的鋁加入量不少于2. :3kg/(t鋼)。具體來說，對(duì)于超純鐵素體不銹鋼鋼液的冶煉過程，如總的鋁加入量為2. 3kg/(t 鋼)，當(dāng)初始碳為0. 25%時(shí)，用于氧化的硅鐵2. 72kg/(t鋼)可滿足能量補(bǔ)償，對(duì)應(yīng)總氧耗6. 56Nm3/(t鋼)；初始碳為0. 35%時(shí)，真空處理時(shí)間要延長(zhǎng)，用鋁量不變情況下，用于氧化的硅鐵3. 45kg/(t鋼)可滿足能量補(bǔ)償，總氧耗為8. 39Nm3/(t鋼)；當(dāng)初始碳為0. 45% 時(shí)，總氧耗為10. 16Nm3/(t鋼)；當(dāng)初始碳為0.6%時(shí)，總氧耗為12.81Nm3/(t鋼)。由此可得出，當(dāng)初始碳高出0. 25%碳含量0. 1個(gè)百分點(diǎn)，則氧耗需提高1. 8Nm3/t。當(dāng)然，如果鋁加入量增大，氧耗還可以略微降低。常規(guī)方法初始碳為0. 25%時(shí)，對(duì)于IlOt的鋼液，氧耗在 800-900Nm3之間，本發(fā)明方法僅需720Nm3的氧耗。綜合考慮，本發(fā)明方法提出初始碳為0. 25%時(shí)總吹氧量(Nm3)控制為6. 3-6. SNm3/ t，初始碳高出0. 25%碳含量0. 1%，則總吹氧量需增加1. 6-1. 8Nm3/t。同時(shí)要求，用與氧化的硅鐵加入量高于2. 8kg/t,總鋁加入量高于2. 3kg/t。降低吹氧量可縮短吹氧時(shí)間，從而降低整個(gè)真空處理時(shí)間，同時(shí)可節(jié)約氧氣消耗并節(jié)約還原期的還原劑量消耗。另外，本發(fā)明在超真空自由脫碳過程增加了頂吹氬操作，大大提高了脫碳脫氮速率，自由脫碳處理時(shí)間也有所降低。本發(fā)明方法步驟3)要求超真空自由脫碳過程中，頂?shù)讖?fù)合吹氬，吹氬時(shí)頂槍的槍頭距鋼液面距離(即槍位)1. 4-1. 6m，流量在200L/(min · t) 260L/(min · t)，底吹氬總流量在2L/(min · t)-6L/(min · t)，處理時(shí)間8-12min。步驟3)開始時(shí)可優(yōu)選采用加鋁升高鋼液溫度，以提高脫碳脫氮速率。對(duì)于常規(guī)的VOD自由脫碳操作，一般采取高真空條件下底吹氬強(qiáng)烈攪拌操作，根據(jù)前面對(duì)常規(guī)操作方法的介紹，這種方法的脫碳脫氮效率受到了反應(yīng)面積有限的制約。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，底吹攪拌的攪拌效果大大好于頂吹攪拌。經(jīng)過對(duì)VOD自由脫碳脫氮過程動(dòng)力學(xué)的分析，發(fā)現(xiàn)除了真空和攪拌強(qiáng)度外，脫碳脫氮反應(yīng)面積是影響其反應(yīng)速率的核心因素， 所以如果能將鋼液表面下的數(shù)量不多的大氣泡破裂為數(shù)量很多的小氣泡，則脫碳脫氮反應(yīng)面積將大大增加。頂部吹氬具有這樣的功能，根據(jù)水模型觀測(cè)的結(jié)果，頂吹可為脫碳脫氮提供足夠的微小氣泡源，脫碳脫氮無需自發(fā)形核，可直接在這些氬氣泡表面上反應(yīng)，同時(shí)頂吹氬對(duì)鋼液表面沖擊震動(dòng)，鋼液表面下的大氣泡也會(huì)被破裂，另外，這些被吹入鋼液內(nèi)部的氬氣可進(jìn)一步降低氣泡內(nèi)部的CO分壓和隊(duì)分壓，改善脫碳脫氮反應(yīng)的熱力學(xué)條件?？梢钥闯?，VOD頂部吹氬雖然對(duì)熔池整體的攪拌強(qiáng)度的提升作用有限，但它可大大提高脫碳和脫氮的反應(yīng)速率。本發(fā)明方法為了生產(chǎn)操作不復(fù)雜，吹氬操作可直接使用頂吹氧槍，同時(shí)為了保證所噴吹的氬氣流有足夠的沖擊力，其流量設(shè)定與吹氧流量相當(dāng)，由于氬氣標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下密度高于氧氣，其流量設(shè)定應(yīng)略小于吹氧流量，同時(shí)槍位比吹氧時(shí)的槍位略低。一般VOD氧槍為超音速槍，帶三個(gè)噴頭，喉口直徑16mm左右，馬赫數(shù)為3，在上述設(shè)定條件下，頂吹氬流量在1300-1700Nm7h，經(jīng)計(jì)算，槍位1. 4-1. 6m時(shí)，頂吹氬對(duì)鋼液沖擊坑的深度在20cm-30cm之間，氬氣流中大部分可進(jìn)入鋼液內(nèi)部，形成微小氣泡，進(jìn)入鋼液內(nèi)部的氣泡將橫向隨鋼液運(yùn)動(dòng)，擴(kuò)散到鋼液面下方的其他區(qū)域，由于底吹強(qiáng)烈攪拌的效果，這些微小氣泡相當(dāng)一部分被卷入鋼液熔池深處，將延長(zhǎng)了它們?cè)阡撘簝?nèi)部的停留時(shí)間。由于頂槍吹氬帶來了熔池頂部反應(yīng)強(qiáng)烈，則底吹氬流量相對(duì)傳統(tǒng)的6L/(min · t)-10L/(min · t) 略微降低，控制在 2L/(min · t)_6L/(min · t)。由于本發(fā)明方法吹氧量相對(duì)常規(guī)方法有所降低，停氧時(shí)鋼液溫度可能低于常規(guī)方法停氧時(shí)的鋼液溫度，為了保證隨后的自由脫碳過程鋼液溫度維持在較高值，在自由脫碳開始前可加入鋁來升高鋼液溫度，所加入的鋁主要是與溶池內(nèi)的Cr2O3反應(yīng)，經(jīng)計(jì)算，噸鋼每加Ikg鋁參與此反應(yīng)釋放的能量可使鋼液升高的溫度為10°C。如果鋼液在停氧時(shí)其溫度超過了 170(TC，則可不加鋁升高溫度，如果停氧時(shí)其溫度低于170(TC，加鋁將鋼液溫度升高到1700°C，加鋁量0-2kg/t可滿足要求。需要說明的是，由于本發(fā)明方法脫碳脫氮效率高，鋼液終點(diǎn)碳、氮含量也得到了有效的控制，其總含量可穩(wěn)定控制在150ppm以下。本發(fā)明的有益效果根據(jù)本發(fā)明方法，VOD精煉超純鐵素體不銹鋼的終點(diǎn)碳、氮總含量可穩(wěn)定控制在 150ppm以下，在此基礎(chǔ)上VOD真空處理時(shí)間比常規(guī)方法縮短5-lOmin，氧耗及還原劑消耗得到一定降低?？傊?，本發(fā)明方法提高了鐵素體不銹鋼產(chǎn)品質(zhì)量、縮短處理時(shí)間、降低了消耗。


無
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明方法在精煉超純鐵素體不銹鋼的實(shí)施方式和取得的效果，分別以VOD精煉409L、439和430L這3個(gè)牌號(hào)鋼種的超純鐵素體不銹鋼為例加以說明。實(shí)施例1本實(shí)施例設(shè)備要求120t VOD處理爐，極限真空度小于lOOPa，底部三個(gè)吹氬風(fēng)口，總吹氣能力達(dá)60Nm3/h，頂吹槍可切換接通氧氣和氬氣。初始鋼液溫度1620°C，鋼液重量110t，冶煉鋼種409L，其處理前主要成分如下C 0. 3 %, Si 0. 03 %, Cr :11. 7 %, S 0. 005 %, N 0. 018 %, Mn 0. 22 %, P 0. 015%，其余為！^和微量雜質(zhì)元素。結(jié)合VOD常規(guī)操作和本發(fā)明方法，本實(shí)施例實(shí)施步驟如下(1)鋼水扒渣后進(jìn)入真空處理室。(2)預(yù)抽真空后進(jìn)行吹氧脫碳處理，真空壓力在12000Pa-2000I^之間，開始時(shí)壓力偏高，吹氧流量1800Nm3/h，底吹氬總流量45Nm3/h，當(dāng)吹氧量為820Nm3時(shí)停止吹氧，此階段處理時(shí)間為30min。(3)加入鋁塊IOOkg鋁用于升高熔池溫度，加鋁過程中底吹氬氣流量在15Nm3/h。(4)高真空條件下自由脫碳處理，真空壓力在400 200Pa，頂吹槍離鋼液面高 (即槍位)1. 5m，其氬氣流量1400Nm3/h，底吹氬氣流量在30Nm3/h，處理時(shí)間9min。(5)停止高真空處理，真空壓力恢復(fù)到12000Pa，加入硅鐵(含硅量75% )880kg, 其中340kg用來參與氧化反應(yīng)，鋁塊150kg，石灰1. 5t，螢石300kg。(6)高真空條件下脫氧、化渣并脫硫，爐渣堿度為2. 5，真空壓力在200 lOOPa， 底吹氬氣流量在45Nm7h，處理時(shí)間16min。(7)破真空，軟攪拌，喂鈦絲，再軟攪拌，鋼包進(jìn)入連鑄工位進(jìn)行澆鑄。以上真空精煉處理結(jié)束后鋼液溫度1627°C，真空處理時(shí)間57min(常規(guī)方法真空處理時(shí)間62min以上)，鋼液最終成分如下C 0. 0040%, Si 0. 4%, Cr -.11.6%, S 0. 001 %, Ti 0. 12%, N 0. 0060%, Mn 0. 24%, P 0. 014%, Al :0. 015%，其余為Fe和微量雜質(zhì)元素。開罐定氧6.2ppm 總氧0. 003%以上鋼液溫度和成分均符合技術(shù)要求，可直接上連鑄臺(tái)進(jìn)行澆注。實(shí)施例2本實(shí)施例設(shè)備要求120t VOD處理爐，極限真空度小于lOOPa，底部三個(gè)吹氬風(fēng)口，總吹氣能力達(dá)60Nm3/h，頂吹槍可切換接通氧氣和氬氣。初始鋼液溫度1625°C，鋼液重量109t，冶煉鋼種439，其處理前主要成分如下C 0. 4%, Si 0. 05%, Cr 17. 5%, S 0. 005%, N 0. 015%,Mn 0. 1%,P :0. 013%,
其余為1 和微量雜質(zhì)元素。結(jié)合VOD常規(guī)操作和本發(fā)明方法，實(shí)施步驟如下(1)鋼水扒渣后進(jìn)入真空處理室。(2)預(yù)抽真空后進(jìn)行吹氧脫碳處理，真空壓力在12000Pa-2000I^之間，開始時(shí)壓力偏高，吹氧流量1850Nm3/h，底吹氬總流量45Nm3/h，當(dāng)吹氧量為1020Nm3時(shí)停止吹氧，此階段處理時(shí)間為37min。(3)加入鋁塊60kg鋁用于升高熔池溫度，加鋁過程中底吹氬氣流量在10Nm3/h。(4)高真空條件下自由脫碳處理，真空壓力在400 200Pa，頂吹槍離鋼液面高度(即槍位)1.細(xì)，其流量1350Nm3/h，底吹氬氣流量在30Nm3/h，處理時(shí)間lOmin。(5)停止高真空處理，真空壓力恢復(fù)到12000Pa，加入硅鐵(含硅量75% ) 1000kg, 其中420kg用來參與氧化反應(yīng)，鋁塊200kg，石灰1. 8t，螢石500kg。(6)高真空條件下脫氧、化渣處理并脫硫，爐渣堿度為2. 5，真空壓力在200 lOOPa，底吹氬氣流量在45Nm7h，處理時(shí)間15min。(7)破真空，軟攪拌，喂鈦絲，再軟攪拌，鋼包進(jìn)入連鑄工位進(jìn)行澆鑄。以上真空精煉處理結(jié)束后鋼液溫度1640°C，真空處理時(shí)間6%iin(常規(guī)方法真空處理時(shí)間70min以上)，鋼液最終成分如下C 0. 0060%, Si 0. 45%, Cr :17. 4%, S 0. 001%, Ti 0. 22%, N 0. 0070%, Mn 0. 1%, P 0. 013%, Al :0. 019%，其余為Fe和微量雜質(zhì)元素。開罐定氧5.4ppm 總氧0. 00；35%。
以上鋼液溫度和成分均符合技術(shù)要求，可直接上連鑄臺(tái)進(jìn)行澆注。實(shí)施例3本實(shí)施例設(shè)備要求120t VOD處理爐，極限真空度小于lOOPa，底部三個(gè)吹氬風(fēng)口，總吹氣能力達(dá)60Nm3/h，頂吹槍可切換接通氧氣和氬氣。初始鋼液溫度1620°C，鋼液重量109t，冶煉鋼種430L，其處理前主要成分如下C 0. 4%, Si 0. 17%, Cr 16. 3%, S 0. 005%, N 0. 017%,Mn 0. 7%, P 0. 013%,
其余為狗和微量雜質(zhì)元素。結(jié)合VOD常規(guī)操作和本發(fā)明方法，實(shí)施步驟如下(1)鋼水扒渣后進(jìn)入真空處理室。(2)預(yù)抽真空后進(jìn)行吹氧脫碳處理，真空壓力在12000Pa-2000I^之間，開始時(shí)壓力偏高，吹氧流量1900Nm3/h，底吹氬總流量45Nm3/h，當(dāng)吹氧量為IlOONm3時(shí)停止吹氧，此階段處理時(shí)間為36min。(3)加入鋁塊150kg鋁用于升高熔池溫度，加鋁過程中底吹氬氣總流量10Nm3/h。(4)高真空條件下自由脫碳處理，真空壓力在400 200Pa，頂吹槍離鋼液面高度(即槍位)1. 6m，氬氣流量1500Nm3/h，底吹氬氣流量在30Nm3/h，處理時(shí)間lOmin。(5)停止高真空處理，真空壓力恢復(fù)到12000Pa，加入硅鐵(含硅量75% )464kg， 其中420kg用來參與氧化反應(yīng)，鋁塊150kg，石灰2t，螢石500kg。(6)高真空條件下脫氧、化渣處理并脫硫，爐渣堿度為2. 5，真空壓力在200 lOOPa，底吹氬氣流量在45Nm7h，處理時(shí)間16min。(7)破真空，軟攪拌，喂鈦絲，再軟攪拌，鋼包進(jìn)入連鑄工位進(jìn)行澆鑄。真空精煉處理結(jié)束后鋼液溫度1620°C，真空處理時(shí)間(常規(guī)方法真空處理時(shí)間70min以上)，鋼液最終成分如下C 0. 0054%, Si 0. 2%, Cr :16. 4%, S 0. 002%, Ti 0. 105%, N 0. 0084%, Mn 0. 66%, P 0. 013%, Al :0. 03%，其余為Fe和微量雜質(zhì)元素。開罐定氧3.6ppm 總氧0. 0025%。以上鋼液溫度和成分均符合技術(shù)要求，可直接上連鑄臺(tái)進(jìn)行澆注。
權(quán)利要求
1.一種高效精煉超純鐵素體不銹鋼的方法，其步驟如下1)鋼包進(jìn)入真空吹氧脫碳爐V0D，真空罐內(nèi)壓力滿足小于lOOPa，鋼液初始鉻含量質(zhì)量百分比在10% 25%之間，碳含量質(zhì)量百分比在0. 25% 0. 60%之間，鋼液初始溫度高于 1620 0C ；2)抽真空，并頂吹氧脫碳，同時(shí)底部吹入氬氣對(duì)鋼液進(jìn)行攪拌，頂吹氧流量270L/ (min · (t鋼)) 310L/(min · (t鋼))，采取少吹氧操作，初始碳質(zhì)量含量為0. 25%時(shí)總吹氧量(Nm3)控制為6. 3 6. 8Nm3/(t鋼)，初始碳質(zhì)量含量比0. 25%高出0. 1 %，則總吹氧量需增加1.6 1.8Nm3/(t鋼)；3)超真空自由脫碳處理，真空壓力要求小于lOOOPa，頂?shù)讖?fù)合吹氬，吹氬時(shí)頂槍的槍頭距鋼液面距離(即槍位)1.4 1.6m，流量在200L/(min· (t鋼)) 260L/(min· (t 鋼))，底吹氬總流量在2L/ (min · (t鋼)) 61/ (min · (t鋼))，處理時(shí)間8 12min ；4)加入硅鐵(硅質(zhì)量含量在70 80%)2. 8-10kg/(t鋼)、鋁塊1. 0-6. Okg/(t鋼) 進(jìn)行脫氧，并加石灰10_30kg/(t鋼)和螢石2-mig/(t鋼)造渣，同時(shí)脫硫，處理時(shí)間15 20min ；5)破真空，軟攪拌，喂絲，再軟攪拌，鋼包進(jìn)入連鑄工位進(jìn)行澆鑄。
2.如權(quán)利要求1所述的高效精煉超純鐵素體不銹鋼的方法，其特征是，在步驟(3)開始時(shí)，加入鋁塊0 ^g/(t鋼)用于升高鋼液溫度，加鋁過程中底吹氬氣總流量在2L/ (min · (t 鋼)) 41/ (min · (t 鋼))之間。
3.如權(quán)利要求1所述的高效精煉超純鐵素體不銹鋼的方法，其特征是，在整個(gè)冶煉過程中，參與氧化的硅鐵(硅質(zhì)量含量在70 80%)加入量高于2. ^ig/(t鋼)，總硅鐵加入量包括參與氧化的硅鐵量和用于鋼液合金化的硅鐵量，總純鋁加入量高于2. 3kg/ (t鋼)。
全文摘要
一種高效精煉超純鐵素體不銹鋼的方法，其包括如下步驟1)鋼包進(jìn)入真空吹氧脫碳爐VOD；2)抽真空，并頂吹氧脫碳，同時(shí)底吹氬攪拌，吹氧流量290L/(min·t)-310L/(min·t)；3)超真空自由脫碳處理，并頂?shù)讖?fù)合吹氬，頂槍高度即槍位1.4-1.6m，流量在200L/(min·t)～260L/(min·t)，處理時(shí)間8-12min；4)加入硅鐵、鋁塊復(fù)合脫氧，并加石灰和螢石造渣，處理時(shí)間15-20min；5)破真空，軟攪拌，喂絲，再軟攪拌，鋼包進(jìn)入連鑄工位進(jìn)行澆鑄。本發(fā)明方法可降低氧耗和還原劑消耗，縮短真空處理時(shí)間，由于脫碳脫氮效率高，終點(diǎn)碳加氮總含量可穩(wěn)定控制在150ppm以下。
文檔編號(hào)C21C7/06GK102199688SQ20101013285
公開日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2010年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月25日
發(fā)明者徐迎鐵, 陳兆平 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司