用于不銹鋼脫硅冶煉的頂?shù)讖?fù)合吹煉方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用氣體處理熔融鐵類合金的方法領(lǐng)域，具體為一種用于不銹鋼脫硅冶煉的頂?shù)讖?fù)合吹煉方法。一種用于不銹鋼脫硅冶煉的頂?shù)讖?fù)合吹煉方法，包括a.熔化：其特征是：還包括如下步驟：b.吹氧：從鋼包底部向不銹鋼母液吹入攪拌氣，攪拌氣選用氮?dú)饣驓鍤?；c.后攪拌：從鋼包頂部通過氣體噴槍向不銹鋼母液吹入攪拌氣，同時(shí)繼續(xù)從鋼包底部向不銹鋼母液吹入攪拌氣；d.脫渣：脫硅結(jié)束后，扒除爐渣。本發(fā)明脫硅工藝簡(jiǎn)單，脫硅率高，鉻損低，能源消耗少。
【專利說明】用于不銹鋼脫硅冶煉的頂?shù)讖?fù)合吹煉方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用氣體處理熔融鐵類合金的方法領(lǐng)域，具體為一種用于不銹鋼脫硅冶煉的頂?shù)讖?fù)合吹煉方法。

【背景技術(shù)】
[0002]不銹鋼通常指在大氣和酸、堿、鹽等腐蝕性介質(zhì)中呈現(xiàn)鈍態(tài)而具有耐蝕不生銹的高鉻合金鋼，含鉻量一般在12%?30%。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，不銹鋼的使用日益廣泛，相應(yīng)的也產(chǎn)生了大量不銹鋼廢鋼。利用不銹鋼廢鋼經(jīng)熔化后再進(jìn)行精煉處理以生產(chǎn)不銹鋼是一種短流程生產(chǎn)工藝路線，在精煉處理某些不銹鋼鋼種時(shí)需在VOD (即真空吹氧脫碳)爐內(nèi)進(jìn)行脫碳脫氮等處理，由于不銹鋼廢鋼的品質(zhì)參差不齊，有些不銹鋼廢鋼中含較高的Si元素(含量可達(dá)0.5%?1.0%)，而VOD爐運(yùn)行時(shí)母液的Si含量一般要求低于0.5%最高也不得超過0.5%，這樣就必須先對(duì)母液實(shí)施脫硅處理。目前的生產(chǎn)流程，高硅母液需進(jìn)入AOD(即氬氧脫碳)爐進(jìn)行處理至合格后再進(jìn)入VOD爐精煉。由于AOD爐裝置復(fù)雜，供氣強(qiáng)度大，如僅用于脫硅處理則系統(tǒng)運(yùn)行成本高，同時(shí)脫硅處理能耗高，鉻損大，并且母液需通過鋼包在熔化爐和AOD爐之間倒運(yùn)從而造成熱量損失，因此這種方法的綜合成本較高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、降低能耗、綜合成本低的不銹鋼冶煉方法，本發(fā)明公開了一種用于不銹鋼脫硅冶煉的頂?shù)讖?fù)合吹煉方法。
[0004]本發(fā)明通過如下技術(shù)方案達(dá)到發(fā)明目的:
一種用于不銹鋼脫硅冶煉的頂?shù)讖?fù)合吹煉方法，包括a.熔化:將不銹鋼廢鋼作為原料在熔化爐內(nèi)熔化成不銹鋼母液，將不銹鋼母液倒入鋼包，不銹鋼母液的溫度控制在1580°C?1610°C ;其特征是:還包括如下步驟:
b.吹氧:熔化結(jié)束后，在常壓狀態(tài)下，從鋼包底部向不銹鋼母液吹入攪拌氣以攪動(dòng)不銹鋼母液，攪拌氣選用氮?dú)饣驓鍤?，從鋼包頂部通過氣體噴槍向不銹鋼母液吹入氧氣，吹氧量根據(jù)脫硅量確定，從鋼包上部向不銹鋼母液投入固體氧化劑和造渣劑；
c.后攪拌:吹氧結(jié)束后，從鋼包頂部通過氣體噴槍向不銹鋼母液吹入攪拌氣，同時(shí)繼續(xù)從鋼包底部向不銹鋼母液吹入攪拌氣，以加強(qiáng)攪拌不銹鋼母液從而促進(jìn)脫硅和還原鉻元素；
d.脫渣:后攪拌5min?1min后，停止后攪拌完成脫硅，隨后扒除爐渣(即脫硅渣)，轉(zhuǎn)入下一道真空吹氧脫碳(即V0D)工序處理。
[0005]所述的用于不銹鋼脫硅冶煉的頂?shù)讖?fù)合吹煉方法，其特征是:第b步吹氧時(shí)，從鋼包頂部吹入氧氣的供氧強(qiáng)度為:每噸不銹鋼母液0.19N.m3/min?0.6N.m3/min,槍位(槍位指氣體噴槍的噴氣口距離不銹鋼母液液面的高度)0.8m?1.3m ;
固體氧化劑選用塊狀鐵礦石或塊狀氧化鐵，加入量為每噸不銹鋼母液不大于15kg ； 造洛劑選用塊狀石灰和螢石，石灰的加入量為爐洛堿度不小于2.0,螢石的加入量為每噸不銹鋼母液4kg?6kg。
[0006]所述的用于不銹鋼脫硅冶煉的頂?shù)讖?fù)合吹煉方法，其特征是:第c步后攪拌時(shí)，從鋼包頂部吹入攪拌氣的供氣強(qiáng)度為:每噸不銹鋼母液0.12N.m3/min?0.36N.m3/min。
[0007]所述的用于不銹鋼脫硅冶煉的頂?shù)讖?fù)合吹煉方法，其特征是:第b步吹氧和第c步后攪拌時(shí)，從鋼包底部吹入攪拌氣的供氣強(qiáng)度為:每噸不銹鋼母液0.05N.L/min?0.14N.L/min。
[0008]本發(fā)明使用時(shí)，根據(jù)熱力學(xué)原理，在常壓下硅和氧的親和力很強(qiáng)，向鋼水中加入含氧物質(zhì)(如氧氣或固體氧化劑)，硅被氧化生成S12進(jìn)入爐渣從而被固化脫除。不銹鋼鋼水脫硅就是利用了硅和氧親和力強(qiáng)的這一特點(diǎn)，其中固體氧化劑選用氧化鐵、鐵礦石等鐵氧化物，當(dāng)鋼水中加入氧化劑時(shí)，發(fā)生如下脫硅反應(yīng)
Si+O2=S12 Δ6<0-(I)，
Si+2Fe0=Si02+2Fe (I) Δ6<0-(2)，
2Si+Fe304 (s) =2Si02+3Fe (I) AG<0-(3)，
3Si+2Fe203 (s) =3Si02+4Fe (I) AG<0-(4)，
上述⑴?(4)式中，I和s分別表明反應(yīng)物或生成物的物理狀態(tài)，I為液態(tài)，s為固態(tài)；AG是反應(yīng)的自由焓，Δ6<0則自由焓減少反應(yīng)可自發(fā)的按正向進(jìn)行。
[0009]不銹鋼鋼水中含有C、S1、Cr等元素，加入氧化劑后會(huì)產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)性氧化，根據(jù)氧勢(shì)圖，常壓下，Si和O的親和力很強(qiáng)，Si會(huì)被優(yōu)先氧化，但由于不銹鋼鋼水中Cr含量高(大于12%),遠(yuǎn)高于Si的含量(一般〈1%)，這樣加入氧化劑后一部分Cr會(huì)先于Si被氧化,如:
4Cr+302=2Cr203-(5)，
由于Si和O的親和能力大于Cr,同時(shí)發(fā)生Si還原Cr的反應(yīng):
3Si+2Cr203=3Si02+4Cr-(6)，
而由于Si的傳質(zhì)不及時(shí)一部分鉻氧化物未被還原進(jìn)入爐渣中。
[0010]本發(fā)明使用時(shí)，不銹鋼鋼水的脫硅在鋼包內(nèi)進(jìn)行，由于熔池深，不銹鋼鋼水的液面距鋼包包口的有效凈空約為1.2m?1.6m,反應(yīng)空間有限，因此頂吹氧氣射流僅可攪動(dòng)熔池上部的不銹鋼鋼水，下部不銹鋼鋼水的硅無法快速傳質(zhì)到上部，影響脫硅效率，并且上部的不銹鋼鋼水易由于被過度氧化而造成鉻元素的大量燒損，因此本發(fā)明采用在鋼包底部同時(shí)吹入氮?dú)饣驓鍤?，以攪拌熔池，促進(jìn)不銹鋼鋼水在鋼包內(nèi)的上下循環(huán)運(yùn)動(dòng)，加速傳質(zhì)。
[0011]固體氧化劑和造渣劑投入鋼包內(nèi)，在氧氣的攪拌作用下，在熔池上部形成渣鋼混合區(qū)，各種脫硅反應(yīng)及鉻還原反應(yīng)主要在渣鋼混合區(qū)內(nèi)進(jìn)行，在底吹與頂吹的相互作用下熔池?cái)嚢杓訌?qiáng)，促進(jìn)渣鋼混合區(qū)內(nèi)各種反應(yīng)的順利進(jìn)行。
[0012]根據(jù)目標(biāo)脫硅量設(shè)定吹氧量，吹氧結(jié)束后，由于鉻的競(jìng)爭(zhēng)氧化及硅傳質(zhì)不充分，鋼水中仍有一部分硅未脫除，爐渣中仍含有一定量的氧化鉻，因此頂吹氣體從氧氣切換成氮?dú)饣驓鍤饫^續(xù)通過鋼包頂部的氣體噴槍吹入鋼包內(nèi)攪拌熔池，與底吹結(jié)合促進(jìn)爐渣和不銹鋼鋼水充分接觸，使不銹鋼鋼水中的硅將爐渣中的鉻最大限度地還原，從而達(dá)到脫硅保鉻的效果。
[0013]含鉻氧化物的爐渣比較粘稠，會(huì)阻礙渣鋼的充分接觸，因此本發(fā)明在爐渣中加入螢石以稀化爐渣，改善爐渣的流動(dòng)性，使渣鋼界面充分接觸，促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行。
[0014](I)?(4)的脫硅反應(yīng)都為放熱反應(yīng)，對(duì)熔池有升溫作用，而固體氧化劑在熔化時(shí)吸收熱量，對(duì)熔池有降溫作用，因此只要氧氣和固體氧化劑的比例適當(dāng)，就能合理的控制熔池溫度，滿足后道VOD工序?qū)囟鹊囊蟆?br> [0015]本發(fā)明提供了一種不銹鋼鋼水在鋼包內(nèi)實(shí)施脫硅的工藝，能夠在常壓下在鋼包內(nèi)將不銹鋼鋼水中的硅脫除，有效降低不銹鋼鋼水中的硅含量，滿足后道VOD工序?qū)韬康囊?，系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)單，能耗低，綜合成本低。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:脫硅工藝簡(jiǎn)單，脫硅率高，鉻損低，能源消耗少，可充分利用各種品質(zhì)的不銹鋼廢鋼，降低不銹鋼生產(chǎn)的綜合成本，符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)和低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018]以下通過具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0019]實(shí)施例1
一種用于不銹鋼脫硅冶煉的頂?shù)讖?fù)合吹煉方法，包括a.熔化、b.吹氧、c.后攪拌和
d.脫渣，如圖1所示，按如下步驟依次進(jìn)行:
a.熔化:將不銹鋼廢鋼作為原料在熔化爐內(nèi)熔化成不銹鋼母液，將不銹鋼母液倒入鋼包，不銹鋼母液的溫度控制在1580°C?1610°C。
[0020]b.吹氧:熔化結(jié)束后，在常壓狀態(tài)下，從鋼包底部向不銹鋼母液吹入攪拌氣以攪動(dòng)不銹鋼母液，攪拌氣選用氮?dú)饣驓鍤?，從鋼包頂部通過氣體噴槍向不銹鋼母液吹入氧氣，吹氧量根據(jù)脫硅量確定，從鋼包上部向不銹鋼母液投入固體氧化劑和造渣劑；
從鋼包頂部吹入氧氣的供氧強(qiáng)度為:每噸不銹鋼母液0.19N.m3/min?0.6N.m3/min,槍位(槍位指氣體噴槍的噴氣口距離不銹鋼母液液面的高度)0.8m?1.3m ;從鋼包底部吹入攪拌氣的供氣強(qiáng)度為:每噸不銹鋼母液0.05N.L/min?0.14N.L/min ；
固體氧化劑選用塊狀鐵礦石或塊狀氧化鐵，加入量為每噸不銹鋼母液不大于15kg ；造洛劑選用塊狀石灰和螢石，石灰的加入量為爐洛堿度不小于2.0,螢石的加入量為每噸不銹鋼母液4kg?6kg。
[0021]c.后攪拌:吹氧結(jié)束后，從鋼包頂部通過氣體噴槍向不銹鋼母液吹入攪拌氣，同時(shí)繼續(xù)從鋼包底部向不銹鋼母液吹入攪拌氣，以加強(qiáng)攪拌不銹鋼母液從而促進(jìn)脫硅和還原鉻元素；
從鋼包頂部吹入攪拌氣的供氣強(qiáng)度為:每噸不銹鋼母液0.12N.m3/min?0.36N.m3/min ;從鋼包底部吹入攪拌氣的供氣強(qiáng)度為:每噸不銹鋼母液0.05N.L/min?0.14N.L/min。
[0022]d.脫渣:后攪拌5min?1min后，停止后攪拌完成脫硅，隨后扒除爐渣(即脫硅渣)，轉(zhuǎn)入下一道真空吹氧脫碳(即V0D)工序處理。
[0023]本實(shí)施例使用時(shí)，根據(jù)熱力學(xué)原理，在常壓下硅和氧的親和力很強(qiáng)，向鋼水中加入含氧物質(zhì)(如氧氣或固體氧化劑)，硅被氧化生成S12進(jìn)入爐渣從而被固化脫除。不銹鋼鋼水脫硅就是利用了硅和氧親和力強(qiáng)的這一特點(diǎn)，其中固體氧化劑選用氧化鐵、鐵礦石等鐵氧化物，當(dāng)鋼水中加入氧化劑時(shí)，發(fā)生如下脫硅反應(yīng)
Si+O2=S12 Δ6<0-(I)，
Si+2Fe0=Si02+2Fe (I) Δ6<0--(2)，
2Si+Fe304 (s) =2Si02+3Fe (I) AG<0-(3)，
3Si+2Fe203 (s) =3Si02+4Fe (I) AG<0-(4)，
上述⑴?(4)式中，I和s分別表明反應(yīng)物或生成物的物理狀態(tài)，I為液態(tài)，s為固態(tài)；AG是反應(yīng)的自由焓，Δ6<0則自由焓減少反應(yīng)可自發(fā)的按正向進(jìn)行。
[0024]不銹鋼鋼水中含有C、S1、Cr等元素，加入氧化劑后會(huì)產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)性氧化，根據(jù)氧勢(shì)圖，常壓下，Si和O的親和力很強(qiáng)，Si會(huì)被優(yōu)先氧化，但由于不銹鋼鋼水中Cr含量高(大于12%),遠(yuǎn)高于Si的含量(一般〈1%)，這樣加入氧化劑后一部分Cr會(huì)先于Si被氧化,如:
4Cr+302=2Cr203-(5)，
由于Si和O的親和能力大于Cr,同時(shí)發(fā)生Si還原Cr的反應(yīng):
3Si+2Cr203=3Si02+4Cr-(6)，
而由于Si的傳質(zhì)不及時(shí)一部分鉻氧化物未被還原進(jìn)入爐渣中。
[0025]本實(shí)施例使用時(shí)，不銹鋼鋼水的脫硅在鋼包內(nèi)進(jìn)行，由于熔池深，不銹鋼鋼水的液面距鋼包包口的有效凈空約為1.2m?1.6m，反應(yīng)空間有限，因此頂吹氧氣射流僅可攪動(dòng)熔池上部的不銹鋼鋼水，下部不銹鋼鋼水的硅無法快速傳質(zhì)到上部，影響脫硅效率，并且上部的不銹鋼鋼水易由于被過度氧化而造成鉻元素的大量燒損，因此本實(shí)施例采用在鋼包底部同時(shí)吹入氮?dú)饣驓鍤?，以攪拌熔池，促進(jìn)不銹鋼鋼水在鋼包內(nèi)的上下循環(huán)運(yùn)動(dòng)，加速傳質(zhì)。
[0026]固體氧化劑和造渣劑投入鋼包內(nèi)，在氧氣的攪拌作用下，在熔池上部形成渣鋼混合區(qū)，各種脫硅反應(yīng)及鉻還原反應(yīng)主要在渣鋼混合區(qū)內(nèi)進(jìn)行，在底吹與頂吹的相互作用下熔池?cái)嚢杓訌?qiáng)，促進(jìn)渣鋼混合區(qū)內(nèi)各種反應(yīng)的順利進(jìn)行。
[0027]根據(jù)目標(biāo)脫硅量設(shè)定吹氧量，吹氧結(jié)束后，由于鉻的競(jìng)爭(zhēng)氧化及硅傳質(zhì)不充分，鋼水中仍有一部分硅未脫除，爐渣中仍含有一定量的氧化鉻，因此頂吹氣體從氧氣切換成氮?dú)饣驓鍤饫^續(xù)通過鋼包頂部的氣體噴槍吹入鋼包內(nèi)攪拌熔池，與底吹結(jié)合促進(jìn)爐渣和不銹鋼鋼水充分接觸，使不銹鋼鋼水中的硅將爐渣中的鉻最大限度地還原，從而達(dá)到脫硅保鉻的效果。
[0028]含鉻氧化物的爐渣比較粘稠，會(huì)阻礙渣鋼的充分接觸，因此本實(shí)施例在爐渣中加入螢石以稀化爐渣，改善爐渣的流動(dòng)性，使渣鋼界面充分接觸，促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行。
[0029](I)?(4)的脫硅反應(yīng)都為放熱反應(yīng)，對(duì)熔池有升溫作用，而固體氧化劑在熔化時(shí)吸收熱量，對(duì)熔池有降溫作用，因此只要氧氣和固體氧化劑的比例適當(dāng)，就能合理的控制熔池溫度，滿足后道VOD工序?qū)囟鹊囊蟆?br> 【權(quán)利要求】
1.一種用于不銹鋼脫硅冶煉的頂?shù)讖?fù)合吹煉方法，包括a.熔化:將不銹鋼廢鋼作為原料在熔化爐內(nèi)熔化成不銹鋼母液，將不銹鋼母液倒入鋼包，不銹鋼母液的溫度控制在1580°C?1610°C ;其特征是:還包括如下步驟: b.吹氧:熔化結(jié)束后，在常壓狀態(tài)下，從鋼包底部向不銹鋼母液吹入攪拌氣，以攪動(dòng)不銹鋼母液，攪拌氣選用氮?dú)饣驓鍤?，從鋼包頂部通過氣體噴槍向不銹鋼母液吹入氧氣，吹氧量根據(jù)脫硅量確定，從鋼包上部向不銹鋼母液投入固體氧化劑和造渣劑； c.后攪拌:吹氧結(jié)束后，從鋼包頂部通過氣體噴槍向不銹鋼母液吹入攪拌氣，同時(shí)繼續(xù)從鋼包底部向不銹鋼母液吹入攪拌氣； d.脫渣:后攪拌5min?1min后，停止后攪拌完成脫硅，隨后扒除爐渣。
2.如權(quán)利要求1所述的用于不銹鋼脫硅冶煉的頂?shù)讖?fù)合吹煉方法，其特征是--第b步吹氧時(shí)，從鋼包頂部吹入氧氣的供氧強(qiáng)度為:每噸不銹鋼母液0.19N.m3/min?0.6N.m3/min,槍位 0.8m ?1.3m ; 固體氧化劑選用塊狀鐵礦石或塊狀氧化鐵，加入量為每噸不銹鋼母液不大于15kg ； 造洛劑選用塊狀石灰和螢石，石灰的加入量為爐洛堿度不小于2.0,螢石的加入量為每噸不銹鋼母液4kg?6kg。
3.如權(quán)利要求1或2所述的用于不銹鋼脫硅冶煉的頂?shù)讖?fù)合吹煉方法，其特征是--第c步后攪拌時(shí)，從鋼包頂部吹入攪拌氣的供氣強(qiáng)度為:每噸不銹鋼母液0.12N.m3/min?0.36N.m3/min。
4.如權(quán)利要求1或2所述的用于不銹鋼脫硅冶煉的頂?shù)讖?fù)合吹煉方法，其特征是:第b步吹氧和第c步后攪拌時(shí)，從鋼包底部吹入攪拌氣的供氣強(qiáng)度為:每噸不銹鋼母液0.05N.L/min ?0.14N.L/min。
5.如權(quán)利要求3所述的用于不銹鋼脫硅冶煉的頂?shù)讖?fù)合吹煉方法，其特征是--第b步吹氧和第c步后攪拌時(shí)，從鋼包底部吹入攪拌氣的供氣強(qiáng)度為:每噸不銹鋼母液0.05N.L/min ?0.14N.L/min。
【文檔編號(hào)】C21C7/072GK104294009SQ201310297167
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2013年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月16日
【發(fā)明者】李福昌, 白登濤, 孫禮明, 郭雷, 閆素芳, 劉闖, 丁于, 林宏韜 申請(qǐng)人:上海寶鋒工程技術(shù)有限公司