專利名稱：全鐵水冶煉鐵素體不銹鋼的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于不銹鋼冶煉工藝領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前在不銹鋼冶煉領(lǐng)域采用傳統(tǒng)工藝為EAF+AOD+(VOD)，采用廢鋼+合金在EAF熔化成一定溫度和成分的不銹鋼母液(粗煉鋼水)，再將不銹鋼母液(粗煉鋼水)投入AOD爐內(nèi)進(jìn)行精煉。
現(xiàn)有原鐵素體不銹鋼冶煉工藝流程為廢鋼(加鐵水)→電爐冶煉→AOD精煉→(VOD精煉)→連鑄其中，AOD精煉工藝母液成分C 1.0％～3.0％，Mn 0～0.2％，Si 0～0.2％，S 0～0.020％，P0～0.030％，Cr 13.0％～14.0％，Ni 0～0.5％；母液溫度1500～1580℃，母液重量110～115噸。
AOD冶煉工藝將電爐母液兌入AOD轉(zhuǎn)爐，測(cè)量母液溫度，按表1規(guī)定吹煉模式的供氧、供氣標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行吹煉。
表1Nm3/min

i)在吹氧量達(dá)到3000Nm3時(shí)配加剩余的Cr-Fe，
ii)在吹氧量達(dá)到全部供氧量完成脫碳時(shí)，加入還原劑硅鐵20～25kg/t進(jìn)行還原操作，iii)還原結(jié)束后進(jìn)行脫硫操作，加入10～15kg/噸鋼的石灰、6～10kg/噸鋼的螢石進(jìn)行脫硫。
iv)進(jìn)行鋼液成分微調(diào)，符合成分標(biāo)準(zhǔn)后出鋼。
AOD出鋼鋼液成分C 0.030％～0.080％，Mn 0.20％～0.60％，Si 0.20％～0.50％，S 0.001％～0.010％，P 0～0.035％，Cr 16.0％～16.5％，Ni 0～0.5％，Mo 0～0.5％，N 0～450ppm；出鋼鋼水溫度1630～1680℃。
原冶煉工藝必須采用電爐熔化廢鋼、合金和部分鐵水，從工藝上也是可行的，但是用電爐冶煉不銹鋼母液存在電耗相當(dāng)高的缺點(diǎn)，噸鋼電耗為320～360kwh，相應(yīng)地增加了生產(chǎn)成本，另外，電爐生產(chǎn)7～10天后必須停爐進(jìn)行耐火材料維修，需停產(chǎn)10～24小時(shí)，這樣整條不銹鋼生產(chǎn)線就得停產(chǎn)10～24小時(shí)，生產(chǎn)產(chǎn)能受到很大影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種AOD全鐵水冶煉鐵素體不銹鋼的方法，跳過(guò)EAF工序，采用高爐鐵水(脫磷后)+合金在AOD爐內(nèi)直接冶煉鐵素體不銹鋼。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是全鐵水冶煉鐵素體不銹鋼的方法，包括如下步驟，a.冶煉，過(guò)程溫度控制，吹煉前期速度將熔池溫度升高到1580～1600℃，加入4～15kg/噸鋼的硅鐵升溫；同時(shí)，在該階段控制脫碳速度，將脫碳速度控制在0.09～0.12％/分鐘；b.當(dāng)熔池升溫到1670～1720℃時(shí)，開(kāi)始加入鉻鐵合金，2～3噸/分鐘，鉻鐵加入量為250～280kg/噸鋼，保持熔池溫度穩(wěn)定；c.脫碳，脫碳結(jié)束時(shí)，[C]＝0.03％～0.05％，溫度控制在1700～1730℃；d.還原，在吹氧量達(dá)到全部供氧量完成脫碳時(shí)，加入還原劑硅鐵20～25kg/t進(jìn)行還原操作；
e.脫硫，還原結(jié)束后進(jìn)行脫硫操作，加入10～15kg/噸鋼的石灰、6～10kg/噸鋼螢石進(jìn)行脫硫。進(jìn)行鋼液成分微調(diào)，符合成分標(biāo)準(zhǔn)后出鋼。
其中，所述的冶煉過(guò)程中供氧量控制氧氣和惰性氣體的比例控制i)在Si、Al氧化吹煉階段，供氧量為小于6Nm3/t時(shí)，風(fēng)口氧氣與惰性氣體比例控制在3.5∶1；ii)在主脫碳吹煉階段，供氧量為6～60Nm3/t時(shí)，風(fēng)口氧氣和惰性氣體比例控制為3.5∶1；iii)在動(dòng)態(tài)脫碳1階段，供氧量為60～63Nm3/t時(shí)，風(fēng)口氧氣與惰性氣體比例控制為1∶1；iv)在動(dòng)態(tài)脫碳2階段，供氧量為63～66Nm3/t時(shí)，風(fēng)口氧氣與惰性氣體比例控制為1∶2；v)在動(dòng)態(tài)脫碳3階段，供氧量為66～70Nm3/t時(shí)，風(fēng)口氧氣與惰性氣體比例控制為1∶3。
其中，累計(jì)供氧量為68～70Nm3/t。
供氧量達(dá)到30～33Nm3/t時(shí)，開(kāi)始加入鉻鐵合金，2～3噸/分鐘，保持熔池溫度穩(wěn)定。
氧氣和惰性氣體比例合理控制目的是控制鉻的氧化降到最低水平，提高金屬鉻的收得率。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1.雜質(zhì)元素控制采用全高爐鐵水冶煉，避免了不銹鋼鋼水受到不純廢鋼的質(zhì)量影響，Cu、Ni、Sn、Pb、As等對(duì)不銹鋼質(zhì)量有明顯影響的微量元素可以控制在一個(gè)極低的范圍內(nèi)，甚至可以忽略不計(jì)，大大降低了冶煉高純凈度400系列不銹鋼的難度。
2.N控制由于鐵水[C]含量高，劇烈的C-O反應(yīng)大幅減少了鋼液的增N量，無(wú)須特殊的冶煉控制，即可冶煉出[N]≤300ppm的400系列不銹鋼。
3.[P]控制由于沒(méi)有廢鋼的污染，成品[P]可以較輕松地達(dá)到0.020％以下。采用本發(fā)明工藝冶煉[P]≤0.010％的超級(jí)不銹鋼也將變得比以前更容易。
4.成本優(yōu)勢(shì)由于采用AOD直接冶煉的工藝，無(wú)須電爐冶煉的不銹鋼母液(粗煉鋼水)，這樣在常規(guī)工藝中，由電爐產(chǎn)生的成本將被節(jié)約下來(lái)。
電能節(jié)約，在電力緊缺的現(xiàn)在，其產(chǎn)生的就不僅僅是企業(yè)的直接經(jīng)濟(jì)效益了。爐襯耐材成本的節(jié)約，資材、設(shè)備、電極等消耗將是一筆十分可觀收益。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1AOD冶煉工藝鐵水成分C 4.0％～4.3％，Mn 0～0.20％，Si 0～0.05％，S 0～0.020％，P0～0.030％，Cr 0～0.5％，Ni 0～0.5％；鐵水溫度1100～1300℃，鐵水重量90～95噸；將鐵水兌入AOD轉(zhuǎn)爐，測(cè)量鐵水溫度，按表2吹煉模式規(guī)定的供氧、供氣標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行吹煉；在開(kāi)吹時(shí)加入4～15kg/t鋼的硅鐵升溫，將熔池溫度升高到1550～1600℃；繼續(xù)吹氧脫碳升溫。
累計(jì)供氧量達(dá)到30～33Nm3/t時(shí)，熔池溫度約1670～1720℃開(kāi)始加入鉻鐵合金，小批量連續(xù)不斷加入(2～3噸/分鐘)，保持熔池溫度穩(wěn)定，共加入鉻鐵250～280kg/噸鋼；在吹氧量達(dá)到全部供氧量完成脫碳時(shí)，加入還原劑硅鐵20～25kg/t進(jìn)行還原操作；還原結(jié)束后進(jìn)行脫硫操作，加入10～15kg/噸鋼的石灰、6～10kg/噸鋼螢石進(jìn)行脫硫。
進(jìn)行鋼液成分微調(diào)，符合成分標(biāo)準(zhǔn)后出鋼。
AOD出鋼鋼液成分C 0.030％～0.080％，Mn 0.20％～0.60％，Si0.20％～0.50％，S 0.001％～0.010％，P0～0.035％，Cr16.0％～16.5％，Ni0～0.5％，N0～450ppm；出鋼鋼水溫度1630～1680℃。
表2Nm3/min

實(shí)施例2鐵水成分C 3.05％，Mn 0.05％，Si 0.00％，S 0.023％，P 0.019％，Cr0.03％，Ni 0.01％；鐵水溫度1296℃，鐵水重量91噸；吹煉開(kāi)始時(shí)加入Si-Fe 488kg升溫；累計(jì)達(dá)供氧量3500Nm3開(kāi)始連續(xù)加入鉻鐵合金32300kg；吹煉模式見(jiàn)表3表3Nm3/min

脫碳結(jié)束時(shí)鋼水成分

脫碳結(jié)束時(shí)鋼水溫度1725℃；加入還原劑硅鐵2689kg進(jìn)行還原；還原結(jié)束后進(jìn)行脫硫操作，加入1500kg的石灰、1100kg螢石進(jìn)行脫硫。
出鋼成分

出鋼鋼水溫度1670℃ 出鋼鋼水重量123噸實(shí)施例3鐵水成分

鐵水溫度1250℃，鐵水重量90噸吹煉開(kāi)始時(shí)加入Si-Fe 488kg升溫累計(jì)達(dá)供氧量3450Nm3開(kāi)始連續(xù)加入鉻鐵合金32000kg。
吹煉模式見(jiàn)表4表4Nm3/min

脫碳結(jié)束時(shí)鋼水成分

脫碳結(jié)束時(shí)鋼水溫度1732℃加入還原劑硅鐵2699kg進(jìn)行還原；還原結(jié)束后進(jìn)行脫硫操作，加入1498kg的石灰、1200kg螢石進(jìn)行脫硫。
出鋼成分

出鋼鋼水溫度1670℃，出鋼鋼水重量122噸。
眾所周知，采用全鐵水冶煉不銹鋼，其熱平衡控制是很困難的，由于這一點(diǎn)在世界范圍內(nèi)冶煉不銹鋼均采用廢鋼由電爐熔化成一定成分和溫度的不銹鋼母液(粗煉鋼水)再到AOD進(jìn)行脫碳精煉的工藝。即使采用高爐鐵水(脫磷后)，也必須和廢鋼搭配使用在電爐內(nèi)熔化成不銹鋼母液(粗煉鋼水)，再經(jīng)AOD進(jìn)行脫碳精煉。
本發(fā)明充分利用了高爐鐵水含C高，化學(xué)熱高的特點(diǎn)，在吹煉過(guò)程中穩(wěn)定的控制溶池溫度，將Cr的氧化控制在較小的范圍內(nèi)，同時(shí)最大限度的脫C，CRE值平均可達(dá)到0.7以上。
權(quán)利要求
1.全鐵水冶煉鐵素體不銹鋼的方法，包括如下步驟，a.冶煉，過(guò)程溫度控制，吹煉前期速度將熔池溫度升高到1580～1600℃，加入4～15kg/噸鋼的硅鐵升溫；同時(shí)，在該階段控制脫碳速度，將脫碳速度控制在0.09～0.12％/分鐘；b.當(dāng)熔池升溫到1670℃～1720℃時(shí)，開(kāi)始加入鉻鐵合金，2～3噸/分鐘，鉻鐵加入量為250～280kg/噸鋼，保持熔池溫度穩(wěn)定；c.脫碳，脫碳結(jié)束時(shí)，[C]＝0.03％～0.05％，溫度控制在1700℃～1730℃；d.還原；e.脫硫。
2.如權(quán)利要求1所述的全鐵水冶煉鐵素體不銹鋼的方法，其特征是，所述的脫碳過(guò)程供氧量控制氧氣和惰性氣體的比例控制i)在Si、Al氧化吹煉階段，供氧量為小于6Nm3/t時(shí)，風(fēng)口氧氣與惰性氣體比例控制在3.5∶1；ii)在主脫碳吹煉階段，供氧量為6～60Nm3/t時(shí)，風(fēng)口氧氣和惰性氣體比例控制為3.5∶1；iii)在動(dòng)態(tài)脫碳1階段，供氧量為60～63Nm3/t時(shí)，風(fēng)口氧氣與惰性氣體比例控制為1∶1；iv)在動(dòng)態(tài)脫碳2階段，供氧量為63～66Nm3/t時(shí)，風(fēng)口氧氣與惰性氣體比例控制為1∶2；v)在動(dòng)態(tài)脫碳3階段，供氧量為66～70Nm3/t時(shí)，風(fēng)口氧氣與惰性氣體比例控制為1∶3。
3.如權(quán)利要求1所述的全鐵水冶煉鐵素體不銹鋼的方法，其特征是，累計(jì)供氧量為68～70Nm3/t。
4.如權(quán)利要求1所述的全鐵水冶煉鐵素體不銹鋼的方法，其特征是，供氧量達(dá)到30～33Nm3/t時(shí)，開(kāi)始加入鉻鐵合金，2～3噸/分鐘，保持熔池溫度穩(wěn)定。
5.如權(quán)利要求1所述的全鐵水冶煉鐵素體不銹鋼的方法，其特征是，所述的步驟d還原中，加入還原劑硅鐵20～25kg/t進(jìn)行還原。
6.如權(quán)利要求1所述的全鐵水冶煉鐵素體不銹鋼的方法，其特征是，所述的步驟e脫硫過(guò)程中加入10～15kg/噸鋼的石灰、6～10kg/噸鋼的螢石進(jìn)行脫硫。
全文摘要
全鐵水冶煉鐵素體不銹鋼的方法，包括如下步驟a.冶煉，過(guò)程溫度控制，吹煉前期速度將熔池溫度升高到1580～1600℃，加入4～15kg/噸鋼的硅鐵升溫；同時(shí)，在該階段控制脫碳速度，將脫碳速度控制在0.09～0.12％/分鐘；b.當(dāng)熔池升溫到1670～1720℃時(shí)，開(kāi)始加入鉻鐵合金，2～3噸/分鐘，鉻鐵加入量為250～280kg/噸鋼，保持熔池溫度穩(wěn)定；c.脫碳，脫碳結(jié)束時(shí)，[C]＝0.03％～0.05％，溫度控制在1700～1730℃；d.然后還原和脫硫。本發(fā)明采用全高爐鐵水冶煉，避免了不純廢鋼的影響；由于采用AOD直接冶煉的工藝，無(wú)須電爐冶煉的不銹鋼母液，生產(chǎn)大幅度成本下降。
文檔編號(hào)C22C38/18GK1796585SQ20041009907
公開(kāi)日2006年7月5日 申請(qǐng)日期2004年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月27日
發(fā)明者池和冰, 江慶元, 史金強(qiáng), 張海清 申請(qǐng)人:寶鋼集團(tuán)上海第一鋼鐵有限公司