CN100447271C

CN100447271C - 一种耐二氧化碳腐蚀钢的冶炼方法

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Publication number: CN100447271C
Application number: CNB2005100262931A
Authority: CN
Inventors: 蒋晓放; 许春雷; 马志刚; 章耿
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2005-05-30
Filing date: 2005-05-30
Publication date: 2008-12-31
Anticipated expiration: 2025-05-30
Also published as: CN1873037A

Abstract

本发明涉及一种合金钢的冶炼方法，特别涉及一种耐二氧化碳腐蚀钢的冶炼方法。解决电炉生产成本高、以及现有转炉两次吹炼两次出钢的钢水过氧化等技术问题。一种耐二氧化碳腐蚀钢的冶炼方法，其特征是包括以下步骤：铁水脱硫后首先采用转炉脱磷，然后将半钢水兑入脱碳转炉后升温转炉吹炼和脱碳保铬，到达一定的碳含量和温度时加高碳铬铁熔化，继续吹氧升温脱碳，使转炉停吹时钢水中[Cr]含量达到8%以上，[P]含量小于0.020%，然后出钢合金化；到精炼LF炉进行升温、合金调整；再到精炼RH进行合金成分微调并脱气处理；最后到模铸浇注成钢锭。主要是利用转炉生产耐CO<sub>2</sub>腐蚀钢L80-13Cr。

Description

一种耐二氧化碳腐蚀钢的冶炼方法

技术领域：

本发明涉及一种合金钢的冶炼方法，特别涉及一种耐二氧化碳腐蚀钢的冶炼方法。

背景技术：

耐CO₂腐蚀钢L80-13Cr是一种高合金不锈钢，L80-13Cr的主要成分为：[C]≤0.21％，[Si]≤0.55％，[Mn]≤0.65％，[P]≤0.020％，[S]≤0.008％，[Cr]12～14％，[Al]≤0.030％。由于该钢种铬含量高，而且要求磷含量低，因此，该钢种冶炼非常困难，一般采用电炉生产L80-13Cr不锈钢，由于电炉吨位相对较小，生产成本较高。中国专利87100166介绍了一种高合金钢，尤其是亲氧合金元素如铬和锰含量高的合金钢的吹氧转炉冶炼工艺方法。该发明通过将冶炼工艺分成两步进行可使出钢温度在合金元素含量较高及耗减温度后的熔体后处理时保持在满意的范围之内并可以毫无困难地保持低的磷含量，属于炼钢技术领域。该发明特征在于，在第一步冶炼过程中使由含铁物料和造渣剂所组成的炉料籍助吹氧在所形成的碱性炉渣下面进行脱碳、脱磷和脱硫并加热到出钢温度，在回收转炉炉渣的情况下将钢水放出并且在出钢过程中进行脱氧和合金化并使钢水与新加的造渣剂如石灰石、氟石以及必要时的矾土生成高碱性炉渣，其中脱氧用反应剂，特别是硅的最小用量要比达到规定成分所必需的量高，而且根据熔化过程中已有的熔体蓄热量来确定合金化添加剂的用量，以及在第二步冶炼过程中，将熔体注入吹氧转炉中并进行后吹，使至少一种脱氧剂的含量达到要求并且达到所需的最终温度，必要时继续添加，使所必需的合金化添加剂符合最终分析结果。该专利采用转炉两次吹炼两次出钢，第一次转炉冶炼需要脱碳、脱磷和脱硫，在出钢时进行合金化，第二次转炉冶炼进行后吹，这种方法使钢水过氧化的可能性增大，并且容易造成第一次出钢时加入的合金在第二次转炉吹炼时部分氧化，这样降低了合金的收得率，而且该专利在第二次转炉吹炼时没有明确温度控制，更不利于合金收得率的提高；同时，该专利对钢中的铬含量没有明确，不清楚所涉及的合金钢成分范围。中国专利95111781.5介绍了一种利用顶底复吹转炉熔融还原铬矿直接冶炼不锈钢的方法，熔化还原时，双流道三层复合顶枪向炉渣自下而上分别吹入惰性气流、一燃氧流、二燃氧流，一燃氧流、二燃氧流搅拌加热炉渣，高效地加热铬原料，惰性气流冲击由底吹惰性气体搅拌形成的金属涌，使金属涌上方的金属液滴中的碳向炉壁弥散，与富集于此的含碳团矿充分搅拌混合，促进铬的还原。熔融还原结束后，采用同一顶枪向炉内吹入用惰性气体稀释的脱碳用氧，对高铬铁水进行吹炼，同时底吹惰性气体强烈搅拌熔池。该专利特征在于：在具有底吹风口和顶枪的顶底复吹转炉内，通过加入炉中的含碳团矿和/或碳质材料中的碳源还原铬矿石中的铬，得到高铬铁水后，在同一转炉上，将饱和含碳的高铬铁水进行脱碳精炼，最终制成不锈钢。这是一种转炉用铬矿熔融还原直接冶炼不锈钢的方法。该方法只能利用专业化生产不锈钢的转炉生产，其装备和底吹构件与常规转炉不同，无法推广应用。

发明内容：

本发明的目的是提供一种转炉冶炼耐CO₂腐蚀钢的方法，解决电炉生产成本高、以及现有转炉两次吹炼两次出钢的钢水过氧化等技术问题。本发明的技术方案为：一种耐CO₂腐蚀钢的冶炼方法，其特征是包括以下步骤：铁水脱硫后首先采用转炉脱磷，然后将半钢水兑入脱碳转炉后升温转炉吹炼和脱碳保铬，到达一定的碳含量和温度时加高碳铬铁熔化，继续吹氧升温脱碳，使转炉停吹时钢水中[Cr]含量达到8％以上，[P]含量小于0.020％，然后出钢合金化；到精炼LF炉进行升温、合金调整；再到精炼RH进行合金成分微调并脱气处理；最后到模铸浇注成钢锭。采用的工艺路径：铁水脱硫-转炉脱磷-转炉吹炼+脱碳保铬-LF-RH-模铸。具体工艺步骤如下：

转炉工序：

(6)铁水脱硫到[S]含量小于0.005％；

(7)转炉脱磷，控制半钢水[P]含量≤0.008％，停吹温度1300～1350℃；

(8)转炉吹炼，吨钢控制渣量小于30kg，吹炼结束温度控制在1680～1720℃；

(9)转炉吹炼结束后顶枪采用小流量供氧，顶枪供氧强度2.2～3.2m³/t.min，底吹惰性气体，底吹强度0.1～0.2m³/t.min，利用转炉高位料仓批投高碳铬铁，每批每吨钢投10～16kg，每吨钢共投130～150kg，停吹钢水[Cr]含量大于8％，温度控制在1670～1700℃，停吹碳含量控制在0.14～0.22％；

(10)转炉钢包目标[Cr]含量10～10.5％，采用微碳铬铁增[Cr]，目标钢包温度1580℃±10℃。

精炼LF工序：

(4)在LF炉加微碳铬铁调整铬成份到12.7～13.0％，同时进行造渣脱硫和温度调整。

(5)其它合金成分调整到目标中下限；

(6)目标LF结束钢包温度为1605±5℃。

精炼RH工序：

(4)RH进行合金微调、脱气及去除夹杂；

(5)在RH处理中控制真空度小于133.3Pa，目标[H]要求≤2ppm，最后一批合金加入到处理结束时间保证大于8min；

(6)RH处理终目标温度：1560±5℃。

模铸工序：

(3)模铸的锭模采用上大下小的带绝热板保温帽钢锭模；

(4)浇注过程中采用中注管吹惰性气体保护，锭模内采用石墨渣保护浇注。

本发明的有益效果：.采用本发明使转炉在氧化期内实现了脱碳保铬，炉内铬的回收率达到87％以上，成品磷含量成功控制在0.020％以下。其它成分也完全满足生产L80-13Cr耐CO₂腐蚀钢管用料的要求，实现了转炉炼钢向钢管供料的目的。

具体实施方式：

实施例1-3：L80-13Cr耐CO₂腐蚀钢管用钢成品成分见表1。转炉氧化期结束高碳铬铁中铬的收得率达到87％以上，到精炼结束后全部铬铁合金的铬收得率达到91％以上。

表1成品成分单位：％

编号	C	Si	Mn	P	S	Cr	Al	H
编号	C	Si	Mn	P	S	Cr	Al	H	目标成分	0.18～0.21	0.35～0.55	0.45～0.65	≤0.020	≤0.008	12.5～14.0	0.010～0.030	≤2ppm
实施例1	0.1916	0.447	0.57	0.020	0.0012	12.93	0.023	1.2	目标成分	0.18～0.21	0.35～0.55	0.45～0.65	≤0.020	≤0.008	12.5～14.0	0.010～0.030	≤2ppm
实施例1	0.1916	0.447	0.57	0.020	0.0012	12.93	0.023	1.2	实施例2	0.1852	0.44	0.45	0.020	0.0022	13.03	0.023	1.1
实施例3	0.1976	0.430	0.54	0.015	0.0059	12.71	0.026	1.6	实施例2	0.1852	0.44	0.45	0.020	0.0022	13.03	0.023	1.1

实施例1具体工艺步骤如下(300吨)：

转炉工序：

(1)铁水脱硫，铁水中[S]含量为0.004％；

(2)转炉脱磷，半钢水[P]含量为0.008％，停吹温度1325℃；

(3)转炉吹炼，吨钢控制渣量小于30kg，吹炼结束温度1717℃；

(4)转炉吹炼结束后顶枪采用小流量供氧，顶枪供氧强度2.5m³/t.min，底吹惰性气体，底吹强度0.13m³/t.min，利用转炉高位料仓批投高碳铬铁，每吨钢每批投12kg，每吨钢共投135kg，停吹钢水[Cr]含量为8.1％，温度控制在1671℃，停吹碳含量控制在0.21％；

(5)采用微碳铬铁增[Cr]，转炉钢包[Cr]含量10.1％，钢包温度1572℃；

精炼LF工序：

(1)在LF炉加微碳铬铁调整铬成份到12.9％，同时进行造渣脱硫和温度调整。

(2)其它合金成分调整到目标中下限；

(3)LF结束钢包温度为1608℃。

精炼RH工序：

(1)RH进行合金微调、脱气及去除夹杂；

(2)在RH处理中控制真空度小于133.3Pa，目标[H]要求≤2ppm，最后一批合金加入到处理结束时间为8.5min；

(3)RH处理终温度为1561℃

模铸工序：

(1)模铸的锭模采用上大下小的带绝热板保温帽钢锭模；

(2)浇注过程中采用中注管吹惰性气体保护，锭模内采用石墨渣保护浇注。

实施例2的实施工艺为：

(1)铁水脱硫，铁水中[S]含量为0.005％；

(2)转炉脱磷，半钢水[P]含量为0.008％，停吹温度1350℃；

(3)转炉吹炼，吨钢控制渣量小于30kg，吹炼结束温度1700℃；

(4)转炉吹炼结束后顶枪采用小流量供氧，顶枪供氧强度2.8m³/t.min，底吹惰性气体，底吹强度0.16m³/t.min，利用转炉高位料仓批投高碳铬铁，每吨钢每批投14kg，每吨钢共投140kg，停吹钢水[Cr]含量为8.3％，温度控制在1690℃，停吹碳含量控制在0.20％；

(5)采用微碳铬铁增[Cr]，转炉钢包[Cr]含量10.2％，钢包温度1580℃；

精炼LF工序：

(1)在LF炉加微碳铬铁调整铬成份到12.9％，同时进行造渣脱硫和温度调整。其余与实施例1相同。

实施例3的实施工艺为：

(1)铁水脱硫，铁水中[S]含量为0.003％；

(2)转炉脱磷，半钢水[P]含量为0.005％，停吹温度1311℃；

(3)转炉吹炼，吨钢控制渣量小于30kg，吹炼结束温度1690℃；

(4)转炉吹炼结束后顶枪采用小流量供氧，顶枪供氧强度3.0m³/t.min，底吹惰性气体，底吹强度0.18m³/t.min，利用转炉高位料仓批投高碳铬铁，每吨钢每批投15kg，每吨钢共投150kg，停吹钢水[Cr]含量8.7％，温度控制在1700℃，停吹碳含量控制在0.17％；

(5)采用微碳铬铁增[Cr]，转炉钢包[Cr]含量10.3％，钢包温度1582℃；

精炼LF工序：

(1)在LF炉加微碳铬铁调整铬成份到12.7％，同时进行造渣脱硫和温度调整。

其余与实施例1相同。

Claims

1、一种耐二氧化碳腐蚀钢的冶炼方法，其特征是包括以下步骤：铁水脱硫到S含量小于0.005％后首先采用转炉脱磷，控制半钢水P含量≤0.008％，停吹温度1300～1350℃，然后将半钢水兑入脱碳转炉后升温转炉吹炼和脱碳保铬，转炉吹炼吨钢控制渣量小于30kg，吹炼结束温度控制在1680～1720℃，转炉吹炼结束后顶枪采用小流量供氧，顶枪供氧强度2.2～3.2m³/t.min，底吹惰性气体，底吹强度0.1～0.2m³/t.min，利用转炉高位料仓批投高碳铬铁，每吨钢每批投10～16kg，每吨钢共投130～150kg，停吹钢水[Cr]含量大于8％，温度控制在1670～1700℃，停吹碳含量控制在0.14～0.22％，[P]含量小于0.020％，然后出钢合金化；到精炼LF炉进行升温、合金调整；再到精炼RH进行合金成分微调并脱气处理；最后到模铸浇注成钢锭。

2、根据权利要求1所述的一种耐二氧化碳腐蚀钢的冶炼方法，其特征是转炉钢包目标[Cr]含量10～10.5％，采用微碳铬铁增[Cr]，目标钢包温度1580±10℃。

3、根据权利要求1所述的一种耐二氧化碳腐蚀钢的冶炼方法，其特征是LF炉精炼工序为：在LF炉加微碳铬铁调整铬成份到12.7～13.0％，同时进行造渣脱硫和温度调整，其它合金成分调整到目标中下限，目标LF结束钢包温度为1605±5℃。

4、根据权利要求1所述的一种耐二氧化碳腐蚀钢的冶炼方法，其特征是RH炉精炼工序为：RH进行合金微调、脱气及去除夹杂，在RH处理中控制真空度小于133.3Pa，目标H要求≤2ppm，最后一批合金加入到处理结束时间保证大于8min，RH处理终目标温度：1560±5℃。

5、根据权利要求1所述的一种耐二氧化碳腐蚀钢的冶炼方法，其特征是模铸工序为：模铸的锭模采用上大下小的带绝热板保温帽钢锭模，浇注过程中采用中注管吹惰性气体保护，锭模内采用石墨渣保护浇注。