專利名稱：含Cr鋼水的脫碳精煉方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括不銹鋼鋼水在內(nèi)的含Cr鋼水的脫碳精煉方法，詳細地說是涉及在鋼水溫度上升的同時，一邊抑制Cr的氧化量增大一邊進行脫碳的精煉方法。
一般在對不銹鋼等含鉻鋼進行脫碳精煉時，由于與脫碳同時發(fā)生鉻的氧化，所以顯著阻礙了脫碳。為此，對于用轉(zhuǎn)爐、AOD爐等熔煉所得到的鋼水，要求進行更充分的脫碳精煉操作。因此歷來采用的是向爐內(nèi)所容的含鉻鋼的鋼水熔池表面和表面之下噴吹氧氣、惰性氣體或氧氣與惰性氣體的混合氣體這樣的方法。
在此場合，在不銹鋼鋼水的脫碳精煉中，與脫碳反應(yīng)，即的同時，還發(fā)生鋼中Cr的氧化反應(yīng)，即。這種Cr的氧化反應(yīng)量隨著鋼中C濃度的降低而增加，特別是當C變到1％以下時開始急劇增加。而且該反應(yīng)受到氧氣流量、鋼水攪拌情況和爐內(nèi)氣氛的CO分壓等多種因素的影響。因此要對原來該反應(yīng)發(fā)生的程度作調(diào)整是困難的，從而構(gòu)成了產(chǎn)生大量Cr轉(zhuǎn)移到渣中的所謂Cr的氧化燒損的原因。此外由于與上述相同的理由，因Cr的氧化反應(yīng)產(chǎn)生的反應(yīng)熱也難以調(diào)整，精煉終了時的鋼水溫度相對于目標鋼水溫度而言屬高溫，所以顯著妨害了不銹鋼精煉的平衡操作。
但是作為抑制這種鋼水溫度的技術(shù)，過去一般是采用某種方法將因Cr的氧化反應(yīng)而過分上升的鋼水溫度加以冷卻。例如有特開昭51-87112公報所公開的冷卻方法，即將能消除吹煉終止之前測定的鋼水溫度與目標鋼水溫度之差的小鋼片所組成的冷卻材料，由精煉爐上的料斗投入爐內(nèi)。若使用這種冷卻方法，要將鋼水溫度調(diào)整到目標值是可能的。但由于投入之后鋼水局部冷卻促進Cr的氧化反應(yīng)，反而具有使Cr的氧化燒損增大的問題。另外使用這種冷卻材料有必要配備料斗并將其加工成可能投入的形狀，因此具有加工費用過分升高的缺點。另外即使使用比較價廉的軟鋼作為冷卻材料，也因其含Cr量低而使鋼水中Cr濃度降低，使得其它途徑的調(diào)整成份的工序成為必要，由于該冷卻材料和調(diào)整成分所用鉻鐵的追加量，所以產(chǎn)生了每一爐鋼水的處理量(以下稱作鋼水量)增大的其它問題。
為了解決這些問題，特公昭57-1577號公報中揭示了一種控制熔融金屬熔池溫度的方法，其特征是用惰性或氧化性氣體輸送霧狀的水，將其吹入熔融金屬熔池中以控制其溫度。該熔池溫度控制法是利用因水的分解，即的分解熱和水的顯熱使熔池溫度降低。但是為將此方法適用于不銹鋼鋼水的場合，就會以分解時放出的氧來氧化鋼中的Cr，反而發(fā)生了Cr的氧化損失增大的問題。此外，特開昭58-193309號公報中公開了一種精煉方法，其特征是在吹煉用的噴槍的出口部位，使CO2、CaCO3、水蒸汽、水、Mn礦石、鐵礦石等冷卻材料中的一種或兩種以上的混合物混入氧氣吹入。但是因為在此方法中所用的冷卻材料在分解時全部放出氧，所以雖有冷卻效果，但沒有抑制Cr氧化的效果，具有Cr的氧化反而增大的問題。
如上所述，作為在精煉中調(diào)整不銹鋼鋼水溫度的技術(shù)，現(xiàn)在一般是采用將冷卻材料投入鋼水中的方法，但都沒有抑制Cr氧化的效果，反而具有使Cr的氧化量增大的問題。
另一方面，作為不銹鋼精煉中抑制Cr氧化的技術(shù)，在特公平2-43803號公報中有記載。該技術(shù)是鋼熔池中[C]濃度在1％以下時，由頂吹噴槍將氧氣和惰性氣體的混合氣體吹到鋼熔池表面，同時將惰性氣體以低流量由鋼熔池表面之下導入鋼熔池中這樣一種方法。但是此方法即使有防止Cr氧化的效果，作為鋼水冷卻材料的也僅僅是惰性氣體的顯熱，由于導入鋼熔池表面之下的惰性氣體是低流量的，所以存在有通過該顯熱所造成的冷卻效果極小的缺點。此外，如果因頂吹氣體而將渣打進鋼水中而發(fā)生卷入現(xiàn)象，則渣中的Cr2O3與鋼水中的C反應(yīng)，引起這一吸熱分解反應(yīng)，可期待鋼水的冷卻。但是由于頂吹氣體含有氧氣，所以同時也引起這一反應(yīng)，由于將上述冷卻效果相抵消，所以從整體上講用此方法沒有冷卻效果。
在采用AOD等的所謂爐外精煉當中，也如特開平4-329818號公報所公開的那樣，由頂吹噴槍使鋼水[C]濃度充分降低之后，向鋼熔池表面噴吹惰性氣體的方法。該方法是使鋼水中[C]濃度充分降低之后(具體在0.03％的程度，或在其以下)，通過由頂吹噴槍噴吹惰性氣體使爐內(nèi)PCO降低，借此促進脫碳。在此場合，因為鋼水的[C]濃度充分降低，所以渣中的Cr2O3和鋼水[C]的反應(yīng)，即的反應(yīng)不容易發(fā)生。因而由頂吹噴槍噴吹惰性氣體的目的是降低由渣和鋼水的反應(yīng)產(chǎn)生的爐內(nèi)的PCO，該氣體的流量若是占吹入鋼熔池中總氣體流量的0.5倍以下時就少了。因為積極攪拌鋼水的效果小，而且不能將鋼水溫度調(diào)整到目標值。
再有，在特公昭62-14003號公報中也公開了將吹入鋼水中的全氧氣量20％以上的大氣稀釋氣體吹入AOD爐內(nèi)氣相部位的脫碳精煉方法。但該方法因為是將氣體吹入氣相部位，所以不能攪拌鋼水和渣，不能調(diào)整鋼水溫度。而且此方法與特開平4-329818號公報記載的相同，是以降低爐內(nèi)PCO為目的，所以要通過鋼水[C]使Cr2O3分解是不可能的。
另外在特公平1-35887號公報中有一種以AOD爐精煉含Cr鋼的方法，其特征是使用頂吹噴槍將惰性氣體頂吹到鋼熔池上或爐內(nèi)進行精煉。這主要是涉及將鋼水[C]脫到達規(guī)定值后，有效地防止空氣中N的吸收的含Cr鋼水的精煉方法，不實施鋼水Cr用[C]的還原和溫度調(diào)整。也就是說，與特開平4-329818號公報相同，由于是以降低爐內(nèi)的PCO或PN2為主，所以頂吹氣體和底吹氣體之比值若象在其實施例中那樣最大為0.56時是少了。因此不能產(chǎn)生渣和鋼水的攪拌，用鋼水[C]使Cr2O3分解是不可能的。
如上所述，在包括不銹鋼鋼水在內(nèi)的含Cr鋼水的脫碳精煉中，實際上還不存在能夠同時達到抑制Cr氧化燒損和調(diào)整鋼水溫度這樣的技術(shù)。
鑒于上述情況，本發(fā)明的目的是提供一種不銹鋼鋼水或含Cr鋼水的脫碳精煉方法，同時達到對鋼水溫度上升和Cr氧化燒損的抑制，并且有效地利用鋼中的C，以降低還原期所使用的還原劑量。
為達到上述目的，本發(fā)明人著眼于在吹煉中用鋼中[C]積極地還原渣中的Cr2O3，從而完成了本發(fā)明。
也就是說，本發(fā)明是一種含Cr鋼水的脫碳精煉方法，其特征在于，在通過將氧氣、惰性氣體或氧氣和惰性氣體的混合氣體噴吹到盛在精煉容器內(nèi)的含Cr鋼水的熔池表面和熔池表面之下，對含Cr鋼水進行脫碳精煉的過程中，在含Cr鋼水中的[C]濃度處于1％(重量)以下，0.05％(重量)以上范圍的一部份期間或全部期間當中，通過向鋼熔池表面僅噴吹惰性氣體，而向鋼熔池表面之下吹入氧氣、惰性氣體或氧氣和惰性氣體的混合氣體以攪拌渣和鋼水使渣中的Cr2O3和鋼水中的[C]積極地發(fā)生下述(1)式的反應(yīng)…(1)并且本發(fā)明是在脫碳精煉初期將碳素源添加到精煉容器內(nèi)，通過將氧氣噴吹到含Cr鋼水的熔池表面和熔池表面之下對含Cr鋼水進行脫碳精煉，再繼續(xù)進行上述脫碳精煉方法。
關(guān)于其它的手段，由本發(fā)明的說明書和權(quán)利要求書就會說清楚。


圖1是表示吹煉中隨著鋼水中[C]濃度變化的Cr氧化燒損量變化圖。
圖2是表示鋼水中[C]濃度在1.0-0.25％(重量)區(qū)域內(nèi)Cr氧化燒損量和頂?shù)状禋怏w量之比的關(guān)系圖。
圖3是表示Cr氧化燒損量和L/ΔH的關(guān)系圖。
圖4是表示頂吹氮氣量為1Nm3/t時鋼水溫度變化和L/ΔH的關(guān)系圖。
圖5是表示由鋼水中[C]濃度為0.20％(重量)時起頂吹氮氣5分鐘時鋼水溫度變化和L/ΔH的關(guān)系圖。
圖6是表示由鋼水中[C]濃度為0.20％(重量)時起頂吹氮氣5分鐘時Cr的氧化燒損量和L/ΔH的關(guān)系圖。
圖7示出了本發(fā)明的脫碳精煉方法在5t試驗轉(zhuǎn)爐中的一個實施例，是表示鋼熔池面下凹深度的縱斷面圖。
圖8是表示頂吹惰性氣體的攪拌動力密度和Cr氧化燒損量的關(guān)系圖。
圖9是表示脫碳精煉初期中的焦炭添加量和由脫碳精煉開始到達[C]濃度＝1％的Cr氧化燒損量的關(guān)系圖。
圖10是表示脫碳精煉初期中的焦炭添加量和[C]濃度＝1％時的鋼水溫度的關(guān)系圖。
本發(fā)明人就同時抑制鋼水溫度上升和Cr氧化燒損的方法，著眼于吹煉中用鋼中的[C]積極地還原渣中的Cr2O3而進行了反復(fù)研究。
本發(fā)明因為在通過將氧氣、惰性氣體或氧氣和惰性氣體的混合氣體噴吹到盛在精煉容器內(nèi)的含Cr鋼水的鋼熔池表面和鋼熔池表面之下，對含Cr鋼水進行脫碳精煉的過程中，在含Cr鋼水中的[C]濃度處于1％(重量)以下，0.05％(重量)以上范圍的一部份期間或全部期間當中，通過向鋼熔池表面僅噴吹惰性氣體，而向鋼熔池表面之下吹入氧氣、惰性氣體或氧氣和惰性氣體的混合氣體，從而對在精煉容器內(nèi)的渣-金屬進行了充分攪拌，所生成的氧化物或渣激烈地卷入鋼水中，渣中的Cr2O3就會由鋼中的碳還原。結(jié)果會使Cr在鋼水中的氧化燒損被抑制，鋼水溫度的上升也會被抑制。
圖1示出了在用頂?shù)状缔D(zhuǎn)爐吹煉SUS304鋼時，對鋼中的Cr的氧化燒損量和鋼水[C]濃度關(guān)系的調(diào)查結(jié)果。圖1中的現(xiàn)有技術(shù)的方法，即使含Cr鋼水中的[C]濃度處于1％(重量)以下，0.05％(重量)以上，向鋼熔池表面和鋼熔池表面之下噴吹氧氣和惰性氣體的混合氣體。與此相對照，本發(fā)明的方法則是向鋼熔池表面僅噴吹惰性氣體，而向鋼熔池表面之下噴吹氧氣、惰性氣體或氧氣和惰性氣體的混合氣體。
由圖1可知，鋼水[C]濃度降低到1.0％以下時，Cr的氧化燒損量急劇增加。因而可知鋼水當[C]濃度變成1％以下時向鋼熔池表面上噴吹惰性氣體為佳。鋼水[C]濃度超過1％的狀態(tài)則是預(yù)料到的渣中Cr2O3少，Cr氧化燒損減低變小，溫度也低的原因。此外，與鋼水中[C]濃度過低的同時，Cr2O3不發(fā)生分解反應(yīng)，因此為了該Cr2O3的分解反應(yīng)所必要的鋼水[C]濃度定作0.05％以上。
此外，在向鋼熔池表面上頂吹惰性氣體時，若向爐內(nèi)投入渣中的化渣劑如瑩石、硅砂等，則渣與鋼水的混合變得更加容易，從而進一步促進Cr2O3的還原。
其次在使用頂?shù)状缔D(zhuǎn)爐對含Cr鋼水進行脫碳精煉之際，為將鋼熔池表面上存在的渣大量地卷入鋼熔池中，在鋼熔池表面上頂吹相當數(shù)量的氣體是必要的。
因此本發(fā)明人進行水模實驗，調(diào)查向鋼熔池表面噴吹的惰性氣體流量和向鋼熔池表面之下吹入的氣體流量之間的關(guān)系，推定出頂吹氣體流量為向鋼熔池表面之下吹入氣體量的0.7倍以上是必要的。
而且為了證明該推定的正確性，將每爐為110噸的SUS304鋼水在頂?shù)状缔D(zhuǎn)爐中吹煉了十幾個爐次。將其結(jié)果示于圖2。圖2表示鋼水[C]濃度由1.0％脫至0.25％時Cr氧化燒損量(kg/t)與頂吹惰性氣體(氮)流量(Nm3/分)相對于底吹氣體(氧、氮的混合氣體)流量(Nm3/分)之比的關(guān)系。由圖2可知，當頂吹惰性氣體流量為底吹氣體流量的0.7倍以上時，Cr的氧化燒損顯著降低。
如上述那樣，即鋼水[C]濃度在1％以下0.05％以上的任何[C]濃度區(qū)間內(nèi)，向鋼熔池表面上噴吹為向鋼熔池表面之下所吹入氣體流量0.7倍以上流量的惰性氣體，借此可產(chǎn)生Cr2O3的分解吸熱反應(yīng)。從而，如果適當?shù)剡x擇吹到鋼熔池表面上的惰性氣體流量、噴吹該氣體流量時的鋼水[C]濃度范圍等，就應(yīng)當能調(diào)整鋼水溫度下降量和Cr的氧化燒損量。
而且對這種調(diào)整Cr氧化燒損量和鋼水溫度下降量的方法進行研究，因向表面之下吹入氣體造成的鋼熔池的表面運動，和因向鋼熔池表面噴吹惰性氣體造成的鋼熔池表面運動加以控制，從而將該鋼熔池表面上的渣有效地卷入上述鋼水，可知進行調(diào)整是可能的。
作為調(diào)整方法發(fā)現(xiàn)有以下幾個。
首先，使含Cr鋼水中的[C]濃度處于1％(重量)以下，0.05％(重量)以上的區(qū)域，在鋼熔池表面上僅噴吹惰性氣體，在鋼熔池的表面之下吹入氧氣、惰性氣體或氧氣和惰性氣體的混合氣體的過程中，因鋼熔池表面噴吹惰性氣體造成的鋼熔池表面下凹深層L(mm)和因鋼熔地表面之下的氣體吹入造成的鋼熔池表面隆起高層ΔH(mm)之間發(fā)現(xiàn)有下述(2)式的關(guān)系
L/ΔH≥0.05…(2)其中鋼熔池表面下凹的深度L通過下述(3)式表達[瀨川，鐵冶金反應(yīng)工程學(1977)，94頁(日刊工業(yè)新聞)]L＝Lh·exp(-0.78h/Lh)…(3)Lh＝63.0(QT/nTd)2/3…(4)h噴吹惰性氣體的頂吹氧槍離鋼熔池表面的高度(mm)QT吹到鋼熔池表面的惰性氣體流量(Nm3/Hr)nT頂吹噴槍的孔數(shù)d頂吹噴槍孔徑的平均值(mm)此外，鋼熔池表面的隆起高度ΔH通過下述(5)式表達[加藤博士論文(1989)[東北大學]和中西等川鐵技報15(1983)，P100]ΔH＝52.0(QB/nBW)2/3…(5)QB吹入鋼熔池表面之下的氧氣或氧氣和惰性氣體的混合氣體流量(Nm3/時)nB吹入鋼熔池表面之下的氣體風口數(shù)W鋼水重量(噸)現(xiàn)將100噸SUS304鋼水裝入頂?shù)状缔D(zhuǎn)爐，通過使鋼熔池下凹深度L變化而使L/ΔH變化地進行吹煉。該吹煉進行兩種，即將底吹氣體用氧氣和N2氣的混合氣體進行的方式和僅用N2氣體進行的方式。此時，前者由于鋼水的[C]濃度降低到0.25％，所以將底吹氣體定為氧氣0.33Nm3/t·分和N2氣體0.77Nm3/t·分，將頂吹氣體用N2氣0.5-2.5Nm3/t·分進行吹煉，鋼水的[C]濃度變?yōu)?.05％時停吹，在此期間檢查鋼水Cr的氧化燒損量和頂吹N2氣每1Nm3/t·分的鋼水溫度變化。此外，后者由鋼水的[C]濃度0.25％時開始，停止頂吹氧氣，以0.15Nm3/t·分底吹N2氣，以0.5-2.5Nm3/t·分頂吹N2氣5分鐘，此時調(diào)查Cr氧化燒損量和頂吹N2氣每1Nm3/t·分的鋼水溫度變化。
將這些結(jié)果示于圖3和圖4，如果是在L/ΔH≥0.05的條件下，則斷定也達到了Cr氧化燒損量和鋼水溫度同時降低。但是L/ΔH≥0.05被規(guī)定為是本發(fā)明的要點，選擇滿足該要點的適當?shù)腖/ΔH，便使冷卻到目標鋼水溫度成為可能。
其次調(diào)查在真空精煉中與本發(fā)明同樣的情況下是否就不能實施。將60噸SUS430鋼水用頂?shù)状缔D(zhuǎn)爐脫碳精煉后，鋼水[C]在0.20％時出鋼到盛鋼桶內(nèi)。來自轉(zhuǎn)爐的不可避免的30kg/t渣也進入盛鋼桶。該渣由于在轉(zhuǎn)爐中未用硅鐵等還原，所以含有44％的Cr2O3。將該盛鋼桶放入真空室，作為底吹氣體將Ar以0.015Nm3/t·分的流量由盛鋼桶的底部吹入，同時將N2氣以0.015-0.33Nm3/t·分的流量由頂吹噴槍噴吹5分鐘，攪拌該鋼水和渣。此時鋼水的Cr氧化燒損和鋼水溫度變化示于圖5和圖6。由圖5和圖6可知，如果L/ΔH≥0.005，則Cr氧化燒損和鋼水溫度同時降低。
由以上的結(jié)果，在真空精煉中將本發(fā)明的要點定作L/ΔH≥0.005，此時，在盛鋼桶內(nèi)不僅僅是不可避免地存有渣，還可以積極地將多量未還原或弱還原的渣由轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)移到盛鋼桶內(nèi)。此外象VOD真空精煉那樣，在實施送氧之后適當使用本發(fā)明也是可能的。實施本發(fā)明，調(diào)整到目標溫度后再實施送氧也是可能的。
此外，本發(fā)明人在含Cr鋼水中[C]濃度于1.0-0.05wt％的區(qū)域內(nèi)使用氮氣作為頂吹氣體，將其流量、噴槍離鋼熔池面的高度作種種改變。結(jié)果，由于前述的改變，鉻的氧化燒損量發(fā)生了變化。由于供給的氣體流量設(shè)為一定，所以僅采用變更噴槍高度，而PCO(CO分壓)大致不變化。但是此時在噴槍高度下降時Cr的氧化燒損量減低，根據(jù)這一事實，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，所說的使用頂吹氣體的脫碳效果不是通過PCO的降低而造成的，而認為是通過頂吹氣體的攪拌能量造成的。
圖7示出了使用頂?shù)状缔D(zhuǎn)爐實施本發(fā)明含Cr鋼水脫碳精煉方法的狀況。圖中示出了因來自頂吹噴槍1的惰性氣體6的吹煉，精煉容器4內(nèi)的鋼水3的熔池面變凹，在其近旁渣2-金屬3的流動變?yōu)槌碌姆较?。另?是底吹氣體用的風口。此處L是上述(5)式中所示的鋼熔地表面因惰性氣體噴吹造成的鋼熔地表面下凹處的深度，Lo是精煉容器中的鋼水深度。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當該Lo和L存在下列(6)式的關(guān)系時，Cr的氧化燒損降低L/Lo≥0.2…(6)圖8示出了將每爐110噸SUS304鋼水用頂?shù)状缔D(zhuǎn)爐進行十幾個爐次吹煉時，L/Lo和Cr氧化燒損量(kg/t)的關(guān)系，如由圖8也可看出的那樣，可知在L/Lo＝0.2時Cr的氧化燒損急劇降低。
此外鋼熔池表面下凹處的深度L(mm)除按上述(5)式確定之外，也可經(jīng)實測求出。
如上所述，本發(fā)明將在通過將氧氣噴吹到盛在精煉容器內(nèi)的含Cr鋼水的熔池表面和熔地表面之下對含Cr鋼水進行脫碳的過程中，在含Cr鋼水中的[C]濃度在1％(重量)以下，0.05％(重量)以上的區(qū)域時，向鋼熔地表面僅噴吹惰性氣體，向鋼熔池表面之下吹入氧氣、惰性氣體或氧氣和惰性氣體的混合氣體這樣的方法的基礎(chǔ)上，在此將流量為向鋼熔池表面之下吹入的氣體流量0.7倍以上的惰性氣體噴吹到鋼熔池表面的方法，把因向鋼熔池表面噴吹惰性氣體造成的鋼熔池表面下凹深度(L(mm)和因向鋼熔池表面之下吹入氣體造成的鋼熔池隆起高度ΔH(mm)的關(guān)系定為L/ΔH≥0.05的方法，把鋼熔池表面下凹的深度L(mm)和鋼熔池深度Lo(mm)的關(guān)系定為L/Lo≥0.2的方法適宜組合，借此可同時抑制鋼水溫度的上升和Cr的氧化燒損。
此外也可將通過將氧氣、惰性氣體或氧氣和惰性氣體的混合氣體噴吹到盛在精煉熔器內(nèi)的含Cr鋼水的熔池表面和熔池表面之下而對含Cr鋼水進行脫碳精煉的工序，和在含Cr鋼水中的[C]濃度于1％(重量)以下0.05％(重量)以上的區(qū)域時，向熔池表面僅噴吹惰性氣體而向熔池表面之下吹入氧氣、惰性氣體或氧氣和惰性氣體的混合氣體的工序在同一精熔容器內(nèi)進行，另外也可移到別的精煉容器內(nèi)進行。
例如可將頂?shù)状缔D(zhuǎn)爐、底吹轉(zhuǎn)爐、AOD爐和VOD爐適當?shù)亟M合使用。
除上述以外，本發(fā)明出于減低脫碳精煉初期Cr的氧化燒損這一目的，也可在脫碳精煉初期將碳素源添加到脫碳爐內(nèi)。因為這種碳素源的添加與補充鋼水中碳含量不足的增碳不同，所以，例如，就熔化廢鋼的鋼水的含碳量而言，在精煉開始時向不飽和鋼水中加碳時，最好此添加量超出其必要增碳量。此外也可將碳素源添加到鋼水中，也可添加到鋼水上面。另外，本發(fā)明中所說的脫碳精煉初期，指的是含Cr鋼水中碳濃度在1％以上時的精煉工序。
在上述含Cr鋼水的脫碳精煉方法中，碳素源的添加是由脫碳精煉開始到鋼水溫度達1500℃之間，按照使鋼水中的碳保持碳飽和濃度而進行添加為佳，按照條件，這種加碳也可在脫碳精煉開始時投入，或者在脫碳精煉開始以后順序間歇地或連續(xù)地按時間系列投入也可。
進行脫碳精煉使含Cr鋼水中的碳濃度達到1％以上，然后一邊繼續(xù)進行連續(xù)底吹，一邊僅用惰性氣體作為頂吹氣體，以在全區(qū)域或一部份區(qū)域的鋼水表面呈強攪拌的方式對其進行吹煉，如果附以脫碳至極低含碳區(qū)域的技術(shù)，則通過鋼水表面的渣-金屬反應(yīng)可促進渣中Cr氧化物的還原，可抑制溫度的上升。
實施例1使用具有表1所示裝料量和化學組成的不銹鋼初煉鋼水進行試運行。實施例1中將表1所示裝料量的鋼水和造渣材料裝入頂?shù)状缔D(zhuǎn)爐，頂吹氣體使用離鋼熔池表面3.0m高度的噴槍，底吹氣體由設(shè)置在爐底的噴管吹入。在吹煉中，鋼中[C]濃度經(jīng)歷1.0％，0.25％及停吹時(還原之前)三點，使用浸入副槍測定鋼水溫度和鋼水[C]，以及[Cr]濃度。另外，停吹后向鋼水中投入硅鐵(含硅量75％(重量))，照通常那樣進行還原。
將本發(fā)明噴吹氣體的模式(吹煉時期使用氣體的種類和流量的變化)與現(xiàn)有技術(shù)方法1的比較示于表2。如表2所表示的那樣，本發(fā)明方法1向鋼熔池表面吹氧至鋼水中[C]濃度為0.6％，然后停止頂吹氧氣，然后頂吹相對底吹氣體(氧氣和氮氣的合計量)為約0.71倍流量的惰性氣體氮。另一方面，現(xiàn)有技術(shù)方法1不采用該氣體流量比。停吹后的硅鐵使用量，現(xiàn)有技術(shù)方法1為21.70kg/t，本發(fā)明方法1為13.60kg/t，達到了還原劑單耗的減少。另外還原后的化學成分示于上述表1。
精煉效果如表3所示，本發(fā)明方法1與現(xiàn)有技術(shù)方法1相比較，可同時達到防止鋼水溫度上升和抑制Cr的氧化燒損。
表1
表2
表3
(*溫度適中，目標溫度±5℃)
實施例2使用表4所示的裝料量和化學組成試進行本發(fā)明的脫碳精煉。此時，還進行對應(yīng)于在本發(fā)明的適用領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)的方法進行操作，但兩者的操作條件總括地示于表5。此外各情況下的L/ΔH也示于表5。
這些試運行使用底吹轉(zhuǎn)爐作精煉容器，將底吹氣體由設(shè)置在爐底的噴管吹入。并且在吹煉中，鋼中的[C]濃度經(jīng)歷1.0％、0.25％時刻和停吹時刻(還原之前)三個點，使用浸入式副槍測定鋼水溫度和鋼水[C]，以及[Cr]濃度，使用這些測定值評價操作效果。
將本發(fā)明方法2吹入氣體的模式與現(xiàn)有技術(shù)方法2所作的比較示于表6。根據(jù)表6，本發(fā)明方法2和現(xiàn)有技術(shù)方法2均由鋼中碳降低到1.0％(重量)的時刻起，以相對于底吹氣體流量0.32倍的流量向鋼熔池表面頂吹氮氣。此時的L/ΔH與現(xiàn)有技術(shù)方法2的0.04相對照，本發(fā)明方法2為1.58-1.59。
結(jié)果，還原用硅鐵的單耗與現(xiàn)有技術(shù)方法2的12.1kg/t相對照，本發(fā)明方法2變?yōu)?.2kg/t的低值。將還原后的鋼水化學成分和精煉效果示于表7?？芍景l(fā)明方法2也與其它實施例同樣，具有防止鋼水溫度上升，抑制Cr氧化燒損的效果。
表4<
<p>表5
表6
<p>表7<
鋼水溫度適中，目標溫度±5℃)
實施例3將SUS430鋼水裝入頂?shù)状缔D(zhuǎn)爐進行脫碳精煉后，不經(jīng)用Fe-Si等還原使出鋼到盛鋼桶內(nèi)，將該盛鋼桶放入真空室中，在真空度為1torr以下實施真空脫碳精煉。將此時的處理前成分示于表8，并將本發(fā)明方法的精煉條件與現(xiàn)有技術(shù)方法的比較示于表9。此外將在頂?shù)状缔D(zhuǎn)爐內(nèi)生成的渣全部(約40kg/t)移至盛鋼桶內(nèi)。此時渣中的Cr2O3，無論現(xiàn)有技術(shù)方法和本發(fā)明方法所產(chǎn)生的均為約45％。將本發(fā)明方法3噴吹氣體的模式與現(xiàn)有技術(shù)方法的比較示于表10，本發(fā)明方法3不實施供氧，在處理開始的同時僅向鋼熔池表面頂吹氮氣5分鐘，攪拌渣和鋼水?，F(xiàn)有技術(shù)方法3也以同樣的條件實施。頂吹氮氣流量相對底吹氬氣流量之比，在本發(fā)明方法3為0.66，而現(xiàn)有技術(shù)方法3為0.55，而L/ΔH對于本發(fā)明方法3為0.14，而現(xiàn)有技術(shù)方法3則為1.4×10-5。
結(jié)果如表11所示的那樣，在現(xiàn)有技術(shù)方法3中，因為停止頂吹氮氣之后，脫碳按目標值進行，所以鋼水溫度也降低。在此后吹氧氣進行脫碳，用冷料對鋼水溫度進行調(diào)整，但Cr的氧化燒損增大，還原用的硅鐵的單耗也變成15.2kg/t的高值。另一方面，本發(fā)明方法3僅用頂吹氮氣進行脫碳，所以目標鋼水[C]的范圍適中，并且還可使鋼水溫度降低。結(jié)果還原用的硅鐵的單耗也減至5.5kgt，為現(xiàn)有技術(shù)方法6的約1/3。
還原后的鋼水化學成分示于表8。
表8
<p>表9<<
<p>表10
表11
(*鋼水溫度適中，為目標溫度±5℃)
實施例4在5噸試驗轉(zhuǎn)爐上設(shè)置精煉氣體的頂?shù)状禉C構(gòu)，實施本發(fā)明的含Cr鋼水的脫碳精煉方法。
首先，對鋼水用頂?shù)状笛鯕饩珶?，將碳濃度降?.0％(重量)，由此時刻起用本發(fā)明的方法替換。其操作條件如表12所示。
本實施例僅在[C]濃度＝0.1-0.3％和0.5-1.0％兩個區(qū)域中分別使鋼熔池面中央部下凹的深度達到L/L。在0.2以上，除底吹氣體之外，向鋼熔池面上噴吹氮氣。在其它含碳區(qū)域內(nèi)吹入表12所示的底吹氣體。結(jié)果如表13所示，與現(xiàn)有技術(shù)相比，Cr的氧化燒損平均可降低4.95kg/t。此處所說的現(xiàn)有技術(shù)的脫碳精煉方法是在該碳濃度區(qū)域內(nèi)不頂吹氮氣的。
另外通過氮氣噴吹使溫度降低，由于其下降量與噴吹時間成比例，所以若按鋼水溫度決定噴吹的時期和時間，則可以一邊調(diào)整到目標溫度一邊脫碳精煉，以達到降低Cr的氧化燒損。此外，本實施例中最終的鋼水中碳濃度為0.1％(重量)。
實施例5該實驗與實施例4的相同，在5t試驗轉(zhuǎn)爐中進行。實驗條件也與上述表12所示的相同。
圖9示出了脫碳精煉初期的焦炭添加量和由脫碳精煉開始到[C]濃度達到1％時的Cr氧化燒損量的關(guān)系?？芍S著焦炭添加量的增加，Cr氧化燒損量變少。
表12
表13<
>另外在圖10中示出了在同樣的實驗條件下，脫碳精煉初期中的焦炭添加量和[C]濃度＝1％時的鋼水溫度，投入焦炭量和[C]濃度＝1％時的鋼水溫度。通過焦炭添加量的增加造成的到達[C]濃度＝1％的碳氧化反應(yīng)量增加使鋼水溫度變高。為使該溫度達到正確溫度如1680-1720℃，可按操作條件決定添加碳素源。
以上通過初期Cr燒損減低、[C]濃度＝1％時的鋼水溫度上升而使在整個吹煉中使脫碳效率上升，Cr的氧化燒損降低。結(jié)果可使停吹后還原用的Si的單耗降低，削減了精煉費用。因為圖10示出了此例子，所以示出了在5噸實驗轉(zhuǎn)爐中的停吹碳濃度和還原用Si的單耗的關(guān)系。
如上所述，本發(fā)明在含鉻鋼水的脫碳精煉中，于過去Cr氧化燒損增加、溫度急劇上升的[C]濃度為1.0-0.1％的區(qū)域內(nèi)，由頂吹噴槍將惰性氣體噴吹到鋼液面上，借此強化渣-金屬的攪拌，將已生成的，上浮中的氧化鉻和渣吹入鋼水中，促進渣中Cr2O3因鋼水中的碳而進行的還原反應(yīng)，在此區(qū)域中可減低Cr的氧化燒損。
此外，由于上述還原反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，所以，因能抑制此期間的溫度上升，使耐火材料的熔損減少，另外也有使吹煉初期開始的早期升熱成為可能的效果。
另外在脫碳精煉初期將碳素源對金屬液以達到過飽和的方式添加，所以在脫碳精煉初期，Cr氧化燒損后所產(chǎn)生的于渣中的Cr2O3因被C還原而減低了Cr的氧化燒損。此外通過為到達特定碳濃度時的脫碳量的增加，使鋼水的溫度上升成為可能。因這兩點原因，使含Cr鋼水脫碳精煉中Cr的氧化燒損減少。
權(quán)利要求
1.一種含Cr鋼水的脫碳精煉方法，其特征在于，在通過將氧氣、惰性氣體或氧氣和惰性氣體的混合氣體噴吹到盛在精煉容器內(nèi)的含Cr鋼水熔池表面和熔池表面之下，對含Cr鋼進行脫碳精煉的過程中，在含Cr鋼水中的[C]濃度處于1％(重量)以下、0.05％(重量)以上范圍的一部分期間或全部期間中，通過向鋼熔池表面僅噴吹惰性氣體，向鋼熔池表面之下吹入氧氣、惰性氣體或氧氣和惰性氣體的混合氣體，攪拌渣和鋼水，使渣中的Cr2O3和鋼水中的[C]積極地產(chǎn)生下述(1)式的反應(yīng)?！?1)
2.權(quán)利要求1所述的含Cr鋼水的脫碳精煉方法，其特征在于，在含Cr鋼水中的[C]濃度處于1％(重量)以下，0.05％(重量)以上范圍的一部分期間或全部期間中，將吹入鋼熔池表面之下的氣體流量0.7倍以上的惰性氣體噴吹到鋼熔池表面。
3.權(quán)利要求1或2所述的含Cr鋼水的脫碳精煉方法，其特征在于，在鋼水中的[C]濃度處于1％(重量)以下、0.05％(重量)以上范圍的一部份期間或全部期間，將因向鋼熔池表面噴吹惰性氣體而造成的鋼熔池表面下凹深度L(mm)，和因向鋼熔池表面之下吹入氣體而造成的鋼熔池隆起高度ΔH(mm)的關(guān)系按照下述(2)式進行控制。L/ΔH≥0.05…(2)
4.權(quán)利要求1或2所述的含Cr鋼水的脫碳精煉方法，其特征在于，在對鋼水和渣進行攪拌的真空精煉中，在鋼水中的[C]濃度處于1％(重量)以下、0.05％(重量)以上范圍的一部分期間或全部期間，將因向鋼熔池表面噴吹惰性氣體而造成的鋼熔池表面下凹深度L(mm)，和因向鋼熔池表面之下吹入氣體造成的鋼熔池隆起高度ΔH(mm)的關(guān)系按照下述(3)式進行控制。L/ΔH≥0.005…(3)
5.權(quán)利要求1或2所述的含Cr鋼水的脫碳精煉方法，其特征在于，在鋼水中的[C]濃度處于1％(重量)以下，0.05％(重量)以上范圍的一部分期間或全部期間中，為使鋼熔池表面下凹深度L(mm)和鋼熔池深度Lo(mm)的關(guān)系滿足下述(4)式，向鋼熔池表面噴吹惰性氣體。L/Lo≥0.2…(4)
6.一種含Cr鋼水的脫碳精煉方法，其特征在于，在通過將氧氣、惰性氣體或氧氣和惰性氣體的混合氣體噴吹到盛在精煉容器內(nèi)的含Cr鋼水的熔池表面和熔池表面之下，對含Cr鋼水進行脫碳精煉的過程中，在脫碳精煉初期向精煉容器內(nèi)添加碳素源，通過向含Cr鋼水的鋼熔池表面和熔池表面之下吹氧對含Cr鋼水進行脫碳精煉，接著在含Cr鋼水中的[C]濃度處于1％(重量)以下、0.05％(重量)以上范圍的一部份期間或全部期間中，通過向鋼熔池表面僅噴吹惰性氣體，向鋼熔池表面之下吹入氧氣、惰性氣體或氧氣和惰性氣體的混合氣體，以攪拌渣和鋼水，使渣中的Cr2O3和鋼水中的[C]積極地產(chǎn)生下述(1)式的反應(yīng)。…(1)
7.權(quán)利要求6所述的含Cr鋼水的脫碳精煉方法，其特征在于，由脫碳精煉開始到鋼水溫度達1500℃之間，添加碳素源以使鋼中的碳維持于碳的飽和濃度。
全文摘要
本發(fā)明是含Cr鋼水的脫碳精煉方法，在含Cr鋼水中[C]濃度處于1重量％以下、0.05重量％以上的一部分期間或全部期間中，通過向鋼熔池表面僅噴吹惰性氣體，向鋼熔池表面之下吹入氧氣、惰性氣體或氧氣和惰性氣體的混合氣體，攪拌渣和鋼水，使渣中的Cr
文檔編號C21C7/068GK1132794SQ95108548
公開日1996年10月9日 申請日期1995年6月6日 優(yōu)先權(quán)日1994年6月6日
發(fā)明者西川廣, 鷲尾勝, 菊地直樹 申請人:川崎制鐵株式會社