CN102199684A - 超低氧含钛铁素体不锈钢的生产方法 - Google Patents
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Abstract
超低氧含钛铁素体不锈钢的生产方法，其包括如下步骤：1)在真空吹氧脱碳炉真空条件下准备铁素体不锈钢钢液，其成分质量含量为：碳和氮含量均小于0.01％；2)脱氧处理，加入铝块或铝粒6-12kg/(t钢)，同时加入活性石灰10-28kg/(t钢)；3)硅铝合金化，加入硅含量在70-80％的硅铁2-9kg/(t钢)，补加铝块或铝粒0-1kg/(t钢)，铝含量0.02-0.1％；4)脱硫处理；5)破真空；6)软搅拌；7)喂钛丝；8)喂硅钙丝，钙含量5-30ppm；9)软搅拌；10)连续浇铸。本发明可生产超低氧含钛铁素体不锈钢，同时防止或抑制了在生产过程中有害夹杂物镁铝尖晶石的形成，提高了产品质量，并防止连铸过程中中间包水口堵塞，保证了生产的顺利进行。
Description
技术领域
本发明涉及不锈钢冶炼领域，特别涉及一种超低氧含钛铁素体不锈钢的生产方法。
背景技术
当前，对镍资源依赖性小的铁素体不锈钢越来越受到社会的重视，铁素体不锈钢中的间隙元素碳、氮严重影响其性能，主要是室温脆性、耐蚀性和焊接点的延展性。对于铁素体不锈钢来说，钢液纯净度同样影响着钢的使用性能，高的纯净度可延长不锈钢的使用寿命，提高产品表面质量，钢液的纯净度主要以全氧、硫含量来表征，全氧含量表示钢中溶解氧含量与夹杂物中的氧在钢液中的含量总和。同时，钛可以提高间隙元素C、N的稳定性能，Ti与C反应生成TiC抑制晶界CrC的生成，防止晶界Cr的贫化，Ti与N反应生成TiN作为形核核心，提高等轴晶率，钛元素还可以提高铁素体不锈钢的抗氧化、抗热疲劳性能，所以，铁素体不锈钢一般需要钛合金化。
从目前的技术来看，不锈钢的脱硫不成问题，真空脱硫处理后钢液终点硫含量可降低到20ppm以下。铁素体不锈钢冶炼的核心任务是脱碳、脱氮和脱氧，以及控制有害夹杂物的形成，防止炼成钢水浇铸过程中在连铸工序的中间包水口堵塞。
目前，一般是采用真空吹氧脱碳炉配合强搅拌来降低钢中碳氮含量，好的可以将碳氮总含量控制在150ppm以下。对于不锈钢的脱氧过程，欧洲各钢铁公司最初采用的是硅脱氧技术，原因是采用铝脱氧会大量形成Al2O3夹杂会对多数钢种产生不良影响，然而硅脱氧的钢中全氧含量非常高，铸坯全氧在60ppm以上，影响着最终产品的性能；在日本，有些钢铁公司开始大量使用铝进行脱氧技术，钢液全氧含量得到大大的降低，然而，采用铝脱氧会大量形成Al2O3夹杂不仅对多数钢种的性能尤其是表面性能有影响，而且会引发中间包水口堵塞，妨碍了浇铸的连续进行；钙处理技术可以使得Al2O3夹杂变为低熔点易变形的夹杂。然而，由于铁素体不锈钢大多数钢种需要钛合金化，如果渣中SiO2含量高的话，钛进入钢液后容易还原渣中SiO2生成TiO2(或Ti2O3)，钙处理过程中则容易形成钙钛矿(CaO·TiO2)夹杂，钙钛矿夹杂也属于高熔点物质，更易导致中间包水口堵塞。对于夹杂物控制，不锈钢中最有害的夹杂物为镁铝尖晶石，在含钛不锈钢中镁铝尖晶石基体上还会继续生长TiN，有可能形成尺寸更大(8μm以上)的尖晶石类夹杂，一般是通过控制渣中MgO含量来防止或抑制镁铝尖晶石的形成，由于传统VOD冶炼过程一般加质量为石灰量1/3的萤石来化渣，不可避免严重侵蚀炉衬(主要成分MgO)，造成渣中MgO含量变高，控制镁铝尖晶石生成的难度很大。
随着社会对铁素体不锈钢质量的要求越来越高，不仅要求其碳、氮含量极低，对氧含量及钢的纯净度要求也越来越高，我们一般把碳、氮及氧含量极低的铁素体不锈钢称为超纯净铁素体不锈钢。一般是采用三步法(EAF(电弧炉)+AOD(氩氧复吹炉)+VOD(真空吹氧脱碳炉))冶炼超纯净的铁素体不锈钢，而不锈钢的脱氧主要在真空吹氧脱碳炉冶炼的还原阶段及破真空后的大气处理阶段。
日本发明号JP2002030324(A)给出了硅铝复合脱氧冶炼含钛铁素体不锈钢的方法，含钛在0.05-0.30wt％不锈钢钢液先真空脱碳处理，然后，钢液加入硅铁，利用钢渣反应实现脱氧，目标硅含量控制在0.20～3.0wt％，渣碱度(渣中CaO与SiO2的质量比)控制在1.2～2.4，最后用铝脱氧，要求钢液在浇铸前Al含量与Ti含量的比例在0.01～0.10之间，此方法可提高钢液在连铸过程的等轴晶率达60％，并很好地控制夹杂物成分，防止浇铸过程中间包水口堵塞，最终钢液全氧含量也保持在较低水平，然而，此专利渣碱度控制在1.2～2.4之间意味着渣的氧活性仍然很高，并不能将钢液氧含量降低到极低水平，同时钢液Ti将与渣中SiO2的反应，TiO2(或Ti2O3)大量生成有中间包水口堵塞的风险。
中国专利CN101058837给出了一种超纯铁素体不锈钢的冶炼方法，钢液真空处理脱碳后，在真空条件下(真空度≤5mbar)，先加入硅铁脱氧，再加入铝深脱氧，脱氧时间5～10分钟，然后再合金微调，此脱氧方法处理时间短，脱氧效果不错，被广泛应用。然而，如终点铝含量控制过高，则很容易大量生成Al2O3夹杂，易导致中间包水口堵塞，正因为如此，此方法需严格控制低的终点铝含量，并不能将钢液总氧和溶解氧降到极低水平。
韩国专利KR20040059785(A)给出了两步法EAF+AOD冶炼铬含量在11-19wt.％的铁素体不锈钢的脱氧方法，以提高铁素体不锈钢的连铸加工后铸坯的等轴晶率，具体方法是，先在AOD炉中加硅脱氧，处理结束后出钢，钢液进入钢包，向钢包内钢液喷吹铝粒和钙合金，铝含量控制在0.01-0.06％，钙含量控制在4-15ppm，并加入钛合金，保证钛含量为碳氮总含量6-12倍，然后通过钢包底吹氩大搅拌处理，此方法可有效控制终点钢液夹杂物的总量，并采取了钙处理的方法来促进低熔点夹杂物的生成，并提高连铸坯的等轴晶率，由于其铝含量相对较高，终点氧含量在相对低的水平。然而，此专利并没有考虑如何防止TiO2(或Ti2O3)的大量生成以及钙钛矿的生成，前面已经表述，这些夹杂物会促使中间包水口堵塞，同时，此专利采用喷吹的方法加入铝和钙，不免会使得钢液二次氧化，另外，喷吹法设备复杂，对环境有影响。
总之，高品质的铁素体不锈钢要求钢液应具有高的纯净度、有害夹杂物极少且氧含量处于极低水平，同时要求夹杂物的熔点低，以避免浇铸过程堵塞中间包水口，这就要求在用铝强脱氧的同时需要进行钙处理，使Al2O3变为低熔点的钙铝酸盐夹杂物。由于目前大多数超纯铁素体不锈钢均要进行钛合金化处理，所以钙处理过程中要防止形成高熔点的钙钛矿夹杂。如上检索的专利均没有充分考虑上述要求。本发明专利将从防止TiO2(或Ti2O3)生成的角度，采取一种新的脱氧方法，冶炼高品质的超低氧含钛铁素体不锈钢。
发明内容
本发明的目的提供一种超低氧含钛铁素体不锈钢的生产方法，在保证钢液浇铸过程中间包水口不堵塞前提下，将铁素体不锈钢全氧含量控制在极低水平，以进一步降低间隙元素总含量和提高钢液的纯净度，同时防止或抑制有害夹杂物镁铝尖晶石的形成，最终提高铁素体不锈钢的质量。
为达到上述目的，本发明的技术方案是，
在VOD炉(真空吹氧脱碳炉)冶炼铁素体不锈钢的还原阶段以及破真空后的大气处理阶段，通过以铝为主要脱氧剂，脱氧过程和合金化过程分开，严格控制钢中Al含量及渣中SiO2含量，喂钛丝后进行钙处理，可保证最终钢液具有极低的氧含量，同时防止或抑制有害夹杂物镁铝尖晶石的形成，且钢液在连铸过程中中间包水口不堵塞。本发明方法无需对设备进行改造，操作简单，安全可靠。
具体地，本发明超低氧含钛铁素体不锈钢的生产方法，其步骤如下：
1)钢液经过真空吹氧脱碳及自由脱碳后，主要成分要求：钢液铬含量重量百分比在10％-25％之间，碳含量重量百分比小于0.01％，氮含量重量百分比小于0.01％；
2)脱氧处理，加入铝块或铝粒6-12kg/(t钢)，同时加入活性石灰10-28kg/(t钢)，物料加入后真空条件下适中强度搅拌，真空压力控制在400Pa以下，底吹氩气搅拌强度在2L/(min·t)-4L/(min·t)之间，处理时间4-6min；
3)硅铝合金化，同时加入硅质量百分含量在70-80％的硅铁2-9kg/(t钢)，补加少量铝块或铝粒0-1kg/(t钢)，对钢液进行合金化，要求硅含量符合其钢种要求，铝质量百分含量在0.02-0.1％之间，在此范围内，铝含量进一步控制为目标钛含量质量比的0.1-0.3倍；
4)脱硫处理，处理时间8-12min；
5)破真空；
6)软搅拌；
破真空后，在常压条件下，底部吹氩对钢液进行软搅拌，流量控制1L/(min·t)-5L/(min·t)之间，处理时间8-10min；
7)喂钛丝，实现钛合金化
在常压下用喂丝机向钢液喂入钛丝，结束后要求钢液钛含量符合钢种要求，钛含量重量百分比在0.1％～0.4％之间；
8)喂钙丝
在常压下用喂丝机向钢液喂入硅钙丝，纯钙喂入量为0.1-0.5kg/(t钢)，喂丝结束后要求钢中钙的质量含量控制在5-30ppm；
9)软搅拌
喂完钙丝后，在常压条件下，底部吹氩对钢液进行软搅拌，流量控制1L/(min·t)-5L/(min·t)之间，处理时间5-10min；
10)连续浇铸
钢包进入连铸工位，进行浇铸，由于对钢中夹杂物进行了变性处理，可保证中间包水口不堵塞。
进一步，对于步骤(2)，铝加入量还需由根据熔池过氧化程度决定，铝加入后，需保证钢中铝质量百分含量低于0.01％，溶解氧质量含量在50ppm-100ppm。
又，在脱氧处理和硅铝合金化过程中，即步骤(2)和步骤(3)，还要求最终VOD渣中SiO2质量百分含量在10％-15％之间，Al2O3质量百分含量在20-40％之间，炉渣碱度(渣中CaO与SiO2的质量比)控制在3-4之间。
另外，对于步骤(4)，在超真空条件下，真空压力低于400Pa，提高吹氩流量至4L/(min·t)-8L/(min·t)之间，进行脱硫处理，处理时间8-12min。
本发明在脱氧处理中，加入铝块或铝粒6-12kg/(t钢)，同时加入石灰10-28kg/(t钢)活性石灰。物料加入后真空条件下适中强度搅拌，真空压力控制在400Pa以下，底吹氩气搅拌强度在2L/(min·t)-4L/(min·t)之间，处理时间4-6min。
本发明脱氧方法以铝为主要的脱氧剂，而不同与常规的以硅为主要脱氧剂。以铝为主要脱氧剂可以造出流动性能好的铝钙渣，铝钙渣具有非常低的氧势，是冶炼超低氧不锈钢的重要条件，并为随后控制渣中SiO2含量和提高碱度创造了良好的条件。Al2O3具有良好的化渣效果，即Al2O3可使得固态石灰很快熔化，以铝为主要脱氧剂可大大提高渣中Al2O3含量，可不再需要添加萤石进行化渣，渣中不含氟离子也可以进一步减轻对炉衬(主要含MgO)的侵蚀，由此可以降低渣中MgO含量，防止钢液中镁铝尖晶石的生成，镁铝尖晶石是高熔点不变形夹杂物，对钢的性能影响很大。物料加入后，采用中等搅拌强度，既保证了石灰的快速熔化，又可防止由于搅拌过于强烈而形成大的喷溅。
同时，本发明方法要求在脱氧过程中，铝加入量还需由根据熔池过氧化程度决定，铝加入后，需保证钢中铝含量低于0.01％，溶解氧在50ppm～100ppm。如果钢液被深脱氧，会导致石灰熔化过程中向钢液增碳，为此，保证钢液一定的氧势(氧活性)可防止石灰增碳。
本发明方法的硅铝合金化(步骤3)，同时加入硅含量在70～80％的硅铁2～9kg/(t钢)，补加少量铝块或铝粒0～1kg/(t钢)，对钢液进行合金化，要求硅含量符合其钢种要求，铝含量在0.02～0.1％之间，在此范围内，铝含量进一步控制为目标钛含量质量比的0.1-0.3倍。
本发明方法把脱氧(前一步骤)和硅铝合金化分开进行，不同于传统的脱氧和硅铝合金化同时进行处理，这样处理可以提高硅在合金化过程的收得率，减少硅的氧化，这意味着渣中SiO2含量可以控制的很低。对于后工序的钛合金化过程，钛是仅次与铝的活性元素，与氧结合力很强，加入后非常容易与渣中的SiO2反应，生成TiO2(或Ti2O3)。由于在此步骤采用的方法可以将SiO2含量可以控制的很低，渣中SiO2的活度也很低，这样钛加入后可以避免大量地与渣中SiO2进行反应，从而制约了TiO2(或Ti2O3)的生成，为钙处理过程避免形成大量钙钛矿(CaO·TiO2)创造了条件。铝含量在0.02-0.1％，同时为了更好地控制钢液中铝、钛的竞争氧化，还要求铝含量进一步控制为目标钛含量质量比的0.1-0.3倍。
对铝、钛间竞争氧化进行计算，如图1所示，图中活度含义是元素质量百分含量与活度系数的乘积，不锈钢钢液中铝和钛的活度系数差不多，在1-3之间，则铝含量进一步控制为目标钛含量质量比的0.1～0.3倍，可很好的满足钢中氧优先与Al反应，而不与Ti反应。钢中TiO2(或Ti2O3)夹杂非常小，很难上浮入渣中，而Al2O3夹杂很易长大并上浮，以抑制钢液中TiO2(或Ti2O3)的生成而让Al2O3充分生成可保证夹杂物充分上浮入渣中，从而降低总氧含量。
总之，由于采取上述措施，包括终点铝含量提高，控制好了Al、Ti之间的竞争氧化，加上渣中SiO2含量控制的很低，能抑制或防止TiO2(或Ti2O3)的生成，并保证了钢液和渣的氧势(氧活性)都非常低，同时让脱氧夹杂物充分上浮入渣中，可冶炼出超低氧铁素体不锈钢，这些措施还可以保证钛合金化过程的其收得率也得到了大大的提高。
在脱氧处理和硅铝合金化过程中，即步骤(2)和步骤(3)，还规定最终VOD渣中SiO2含量在10％-15％之间，Al2O3含量在20-40％之间，炉渣碱度控制在3-4之间。
要求这样的渣系除了前面所描述的作用外，即控制钛合金化过程钛的氧化和为冶炼超低氧铁素体不锈钢创造条件，还有如下作用：碱度控制3-4之间可保证SiO2在渣的活度进一步降低，渣成分控制在如上范围可保证渣具有良好的流动性和吸附氧化物夹杂的能力。
本发明方法的喂钙丝(步骤7)，在常压下用喂丝机向钢液喂入钙丝，钙喂入量为0.1～0.5kg/(t钢)，喂丝结束后要求钢中钙的含量控制在5-30ppm。
喂钙丝的目的把高熔点的Al2O3夹杂物变成低熔点的12CaO.7Al2O3或其他低熔点的铝钙酸，同时由于前面的步骤控制了TiO2(或Ti2O3)生成，高熔点钙钛矿(CaOTiO2)很难大量生成，保证了浇铸的顺利进行。
本发明方法要求在破真空后和浇铸前均对钢液进行软搅拌处理，目的是让夹杂物充分上浮，进一步降低钢中全氧。其中，破真空后钢液主要存在的Al2O3夹杂可聚集长大，充分上浮，而在浇注前，经过钙处理后的夹杂物熔点低，渣对其吸附能力强，也具有很好的上浮能力。
本发明主要以铝为主要脱氧剂量，要求铝加入量6-12kg/(t钢)，而常规方法主要以硅为主要脱氧剂，铝加入量在5kg/(t钢)以内；本发明方法的硅铁加入主要用来实现硅的合金化过程，即满足钢种最终的硅含量。此目的是用铝脱氧的生成物Al2O3代替萤石来快速化渣(快速溶化石灰)，同时保证渣中SiO2含量处于较低水平。不加萤石可降低渣中MgO含量，对防止钢液中镁铝尖晶石的形成有益。
本发明把脱氧过程与合金化过程分开。这样在硅合金化过程中，由于钢液脱氧已基本完成，硅在合金化过程中被氧化的量大大减少，同样保证了渣中SiO2含量处于较低水平。
本发明方法通过控制合适的铝含量来抑制钛加入后的氧化，铝含量进一步控制为目标钛含量质量比的0.1-0.3倍可保证铝优先于钛与氧结合。
在严格控制Ti被氧化的措施基础上，本发明采用了钙处理方法，让夹杂物变性，可保证连铸过程中间包水口不堵塞，同时最终留在钢种的夹杂物由于尺寸小，变形能力好，对钢的性能影响很小。
以上四点综合起来就是为了防止钛的氧化，好实施钙处理技术，以便控制更高的铝含量来深脱氧，由于铝的氧化物夹杂相比钛的氧化夹杂更以去除，最终达到了冶炼成超低氧含钛铁素体不锈钢的目的，钢中夹杂物也得到了良好的控制。
本发明的有益效果
根据本发明方法，本发明方法生产含钛铁素体不锈钢不会在连铸中间包水口处形成堵塞，并可实现铸坯总氧含量在10-20ppm之间，铸坯中主要存在的是1μm左右的基本无害的CaO-Al2O3复合夹杂及TiN夹杂，钙钛矿(CaO.TiO2)夹杂非常少，铸坯中基本不含有害的镁铝尖晶石夹杂。从成本上考虑，本发明方法VOD过程通过不加萤石和提高钛收得率节约了成本。
总之，本发明方法在保证生产顺行的基础上，大大降低含钛铁素体不锈钢产品的全氧含量，提高了钢的纯净度，并防止了有害夹杂物的生成，大大提高了产品质量，冶炼成本也有所降低。
附图说明
图1为不同温度下铝活度(a[Al])与钛活度(a[Ti])之比。
图2为本发明方法的工艺流程图。
具体实施方式
以下结合实施例详细说明本发明方法在生产超低氧含钛铁素体铁素体不锈钢的实施方式和取得的效果，分别以生产430L、439和409L这3个牌号钢种的超纯铁素体不锈钢为例加以说明。
实施例1
本实施例对精炼设备VOD的要求：设备可处理钢水120t，极限真空度小于100Pa，底部吹氩总吹气能力高于60Nm3/h，钢包耐火材料为镁钙砖。钢种为430L，钢水量104000kg，VOD冶炼前钢液初始成分为：
C：0.4％，Si：0.17％，Cr：16.4％，S：0.005％，N：0.017％，Mn：0.56％，P：0.015％，全O：0.02％，Ti：0.01％，Al：0.001％，其余为Fe和微量杂质元素。
初始温度：1600℃。
本实施例实施步骤如下(参见图2)：
(1)钢液经过真空吹氧脱碳和自由脱碳处理，总吹氧量为1350Nm3，处理结束后钢水主要成分为：
C：0.009％，Si：0.01％，Cr：15.4％，S：0.002％，N：0.009％，Mn：0.14％，P：0.015％，全O：0.04％，Ti：0.01％，Al：0.001％，其余为Fe和微量杂质元素；
(2)脱氧处理，加入铝块700kg，加入石灰2150kg，物料加入后真空压力控制在400Pa以下，底吹氩气搅拌强度300L/(min)，处理时间5min，保证石灰初步熔化；
(3)硅铝合金化，同时加入硅质量含量在77％的硅铁300kg，补加铝50kg，对钢液进行合金化；
(4)脱硫处理，处理时间10min；
(5)破真空；
(6)软搅拌处理8min；
(7)喂钛丝(含Ti 75％wt)500m，纯钛量125kg；
(8)喂硅钙丝(含Ca 40％wt)80m，含纯钙20kg；
(9)软搅拌处理8min；
软搅拌处理后，对钢液和渣的情况进行测定。
定氧结果为3.6ppm，钢液成分为：
C：0.009％，Si：0.2％，Cr：16.4％，S：0.001％，N：0.01％，Mn：0.7％，P：0.015％，全O：0.003％，Ti：0.119％，Al：0.05％，其余为Fe和微量杂质元素。
软搅拌取渣样测定其成分为：
SiO2：14％，CaO：51％，Al2O3：30％，MgO：3％，TiO2(Ti2O3)：0.02％，其余为Cr2O3、Mn和FeO等活性氧化物组员以及杂质氧化物。碱度3.6左右。炉渣的熔化温度在1350-1390℃之间。
从炉渣成分可以看出渣中TiO2(Ti2O3)极低，表明Ti基本没有被氧化。
(10)连续浇铸
浇铸过程中，中间包水口最大开口度64％，此开口度不会形成中间包水口堵塞，保证浇铸顺利进行。
最后测定铸坯成分如下：
C：0.01％，Si：0.2％，Cr：16.4％，S：0.001％，N：0.011％，Mn：0.71％，P：0.015％，全O：0.001％，Ti：0.115％，Al：0.03％，Ca：0.0011％，其余为Fe和微量杂质元素。
从铸坯成分看，全氧含量只有10ppm，低于常规工艺的20-30ppm，C、N含量符合钢种要求，而钙含量为11ppm，同时Ti的收得率达95.6％，远高于常规工艺的80％-90％。
在铸坯上取金相样分析，用扫描电镜观测，铸坯中存在的是TiN夹杂、Al2O3-CaO复合夹杂、还有少量的Al2O3夹杂、TiO2(Ti2O3)夹杂、Al2O3-Cr2O3复合夹杂，尺寸均在0.5-2μm之间，没有观测到有害的镁铝尖晶石。
实施例2
本实施例对精炼设备VOD的要求：设备可处理钢水120t，极限真空度小于100Pa，底部吹氩总吹气能力高于60Nm3/h，钢包耐火材料为镁钙砖。钢种为439，钢水量110000kg，VOD冶炼前钢液初始成分为：
C：0.35％，Si：0.04％，Cr：17.6％，S：0.005％，N：0.011％，Mn：0.22％，P：0.013％，全O：0.02％，Ti：0.01％，Al：0.001％，其余为Fe和微量杂质元素。
初始温度：1600℃。
本实施例实施步骤如下：
(1)钢液经过真空吹氧脱碳和自由脱碳处理，总吹氧量为1094Nm3，处理结束后钢水主要成分为：
C：0.005％，Si：0.01％，Cr：16.7％，S：0.002％，N：0.005％，Mn：0.20％，P：0.013％，全O：0.04％，Ti：0.01％，Al：0.001％，其余为Fe和微量杂质元素。
(2)脱氧处理，加入铝块800kg，加入石灰1400kg，物料加入后真空压力控制在400Pa以下，底吹氩气搅拌强度300L/(min)，处理时间4min，保证石灰初步熔化。
(3)硅铝合金化，同时加入硅质量含量在77％的硅铁820kg，补加铝50kg，对钢液进行合金化；
(4)脱硫处理，处理时间12min；
(5)破真空；
(6)软搅拌处理9min；
(7)喂钛丝(含Ti 75％wt)1500m，纯钛量375kg；
(8)喂硅钙丝(含Ca 40％wt)100m，含纯钙25kg；
(9)软搅拌处理8min；
软搅拌处理后，对钢液和渣的情况进行测定。
定氧结果为3.0ppm，钢液成分为：
C：0.005％，Si：0.51％，Cr：17.9％，S：0.001％，N：0.005％，Mn：0.23％，P：0.013％，全O：0.0028％，Ti：0.35％，Al：0.07％，其余为Fe和微量杂质元素。
软搅拌取渣样测定其成分为：
SiO2：13.5％，CaO：47％，Al2O3：34％，MgO：4％，TiO2(Ti2O3)：0.035％其余为Cr2O3、Mn和FeO等活性氧化物组员以及杂质氧化物。炉渣的熔化温度在1300～1340℃之间。
从炉渣成分可以看出渣中TiO2(Ti2O3)极低，表明Ti基本没有被氧化。
(10)连续浇铸
浇铸过程中，中间包水口最大开口度60％，此开口度不会形成中间包水口堵塞，保证浇铸顺利进行。
最后测定铸坯成分如下：
C：0.007％，Si：0.53％，Cr：17.8％，S：0.001％，N：0.006％，Mn：0.23％，P：0.012％，全O：0.0013％，Ti：0.33％，Al：0.04％，Ca：0.0015％，其余为Fe和微量杂质元素。
从铸坯成分看，全氧含量只有13ppm，低于常规工艺的20-30ppm，C、N含量符合钢种要求，而钙含量为15ppm，同时Ti的收得率达96.8％，远高于常规工艺的80％-90％。
在铸坯上取金相样分析，用扫描电镜观测，铸坯中存在的是TiN夹杂、Al2O3-CaO复合夹杂、还有少量的Al2O3夹杂、TiO2(Ti2O3)夹杂、Al2O3-Cr2O3复合夹杂，极少量Ti2O3-CaO夹杂，尺寸均在1-2μm之间，没有观测到有害的镁铝尖晶石。
需要说明的是，本钢种钛含量要求相对高，目标钛含量超过了C+N总含量的10倍。
实施例3
本实施例对精炼设备VOD的要求：设备可处理钢水120t，极限真空度小于100Pa，底部吹氩总吹气能力高于60Nm3/h，钢包耐火材料为镁碳砖。钢种为409L，钢水量107000kg，VOD冶炼前钢液初始成分为：
C：0.26％，Si：0.15％，Cr：11.5％，S：0.004％，N：0.013％，Mn：0.3％，P：0.013％，全O：0.025％，Ti：0.02％，Al：0.001％，其余为Fe和微量杂质元素。
初始温度：1620℃。
本实施例实施步骤如下：
(1)钢液经过真空吹氧脱碳和自由脱碳处理，总吹氧量为938Nm3，处理结束后钢水主要成分为：
C：0.006％，Si：0.01％，Cr：10.8％，S：0.002％，N：0.007％，Mn：0.10％，P：0.013％，全O：0.04％，Ti：0.01％，Al：0.001％，其余为Fe和微量杂质元素；
(2)脱氧处理，加入铝块700kg，加入石灰1100kg，物料加入后真空压力控制在400Pa以下，底吹氩气搅拌强度300L/(min)，处理时间4min，保证石灰初步熔化；
(3)硅铝合金化，同时加入硅质量含量在77％的硅铁490kg，补加铝50kg，对钢液进行合金化；
(4)脱硫处理，处理时间10min；
(5)破真空；
(6)软搅拌处理8min；
(7)喂钛丝(含Ti 75％wt)500m，纯钛量125kg；
(8)喂硅钙丝(含Ca 40％wt)80m，含纯钙20kg；
(9)软搅拌处理8min；
软搅拌处理后，对钢液和渣的情况进行测定。
定氧结果为3.8ppm，钢液成分为：
C：0.007％，Si：0.45％，Cr：11.6％，S：0.001％，N：0.007％，Mn：0.3％，P：0.013％，全O：0.0032％，Ti：0.12％，Al：0.05％，其余为Fe和微量杂质元素。
软搅拌取渣样测定其成分为：
SiO2：12.5％，CaO：45％，Al2O3：38％，MgO：3％，TiO2(Ti2O3)：0.02％其余为Cr2O3、Mn和FeO等活性氧化物组员以及杂质氧化物。炉渣碱度3.6。炉渣的熔化温度在1280-1320℃之间。
从炉渣成分可以看出渣中TiO2(Ti2O3)极低，表明Ti基本没有被氧化。
(10)连续浇铸
浇铸过程中，中间包水口最大开口度58％，此开口度不会形成中间包水口堵塞，保证浇铸顺利进行。
最后测定铸坯成分如下：
C：0.009％，Si：0.47％，Cr：11.6％，S：0.001％，N：0.008％，Mn：0.3％，P：0.013％，全O：0.0010％，Ti：0.11％，Al：0.03％，Ca：0.0013％，其余为Fe和微量杂质元素。
从铸坯成分看，全氧含量只有13ppm，低于常规工艺的20-30ppm，C、N含量符合钢种要求，而钙含量为15ppm，同时Ti的收得率达94.1％，远高于常规工艺的80％-90％。
在铸坯上取金相样分析，用扫描电镜观测，铸坯中存在的是TiN夹杂、Al2O3-CaO复合夹杂、还有少量的Al2O3夹杂、TiO2(Ti2O3)夹杂、Al2O3-Cr2O3复合夹杂，尺寸均在0.5-2μm之间，没有观测到有害的镁铝尖晶石。
Claims (5)
1.超低氧含钛铁素体不锈钢的生产方法，其步骤如下：
1)钢液经过真空吹氧脱碳及自由脱碳后，主要成分要求：钢液中铬含量质量重量百分比在10％～25％之间，碳含量质量百分比小于0.01％，氮含量质量百分比小于0.01％；
2)脱氧处理，加入铝块或铝粒6～12kg/(t钢)，同时加入活性石灰10～28kg/(t钢)，物料加入后真空条件下搅拌，真空压力控制在400Pa以下，底吹氩气搅拌强度在2L/(min·t)～4L/(min·t)之间，处理时间4～6min；
3)硅铝合金化，同时加入硅含量质量百分比在70～80％的硅铁2～9kg/(t钢)，补加少量铝块或铝粒0～1kg/(t钢)，对钢液进行合金化，要求硅含量符合其钢种要求，铝质量百分含量在0.02～0.1％之间，在此范围内，铝含量进一步控制为目标钛含量质量比的0.1～0.3倍；
4)脱硫处理，处理时间8～12min；
5)破真空
6)软搅拌
破真空后，在常压条件下，底部吹氩对钢液进行软搅拌，流量控制1L/(min·t)-5L/(min·t)之间，处理时间8-10min；
7)喂钛丝，实现钛合金化
在常压下用喂丝机向钢液喂入钛丝，结束后要求钢液钛含量符合钢种要求，钛含量重量百分比在0.1％～0.4％之间；
8)喂钙丝
在常压下用喂丝机向钢液喂入硅钙丝，纯钙喂入量为0.1～0.5kg/(t钢)，喂丝结束后要求钢中钙的质量含量控制在5～30ppm；
9)软搅拌
喂完钙丝后，在常压条件下，底部吹氩对钢液进行软搅拌，流量控制1L/(min·t)～5L/(min·t)之间，处理时间5～10min；
10)连续浇铸
钢包进入连铸工位，进行浇铸，由于对钢中夹杂物进行了变性处理，可保证中间包水口不堵塞。
2.如权利要求1所述的超低氧含钛铁素体不锈钢的生产方法，其特征是，对于步骤(2)，铝加入量还需由根据熔池过氧化程度决定，铝加入后，需保证钢中铝质量百分含量低于0.01％，溶解氧质量含量在50ppm～100ppm。
3.如权利要求1所述的超低氧含钛铁素体不锈钢的生产方法，其特征是，在脱氧处理和硅铝合金化过程中，即步骤(2)和步骤(3)，还要求最终VOD渣中SiO2质量百分含量在10％～15％之间，Al2O3质量百分含量在20～40％之间，炉渣碱度(渣中CaO与SiO2的质量比)控制在3～4之间。
4.如权利要求1所述的超低氧含钛铁素体不锈钢的生产方法，其特征是，对于步骤(4)，在超真空条件下，真空压力低于400Pa，提高吹氩流量至4L/(min·t)～8L/(min·t)之间，进行脱硫处理，处理时间8～12min。
5.如权利要求1所述的超低氧含钛铁素体不锈钢的生产方法，其特征是，在脱氧处理中，加入铝块或铝粒6～12kg/(t钢)，同时加入石灰10～28kg/(t钢)活性石灰；物料加入后真空条件下搅拌，真空压力控制在400Pa以下，底吹氩气搅拌强度在2L/(min·t)～4L/(min·t)之间，处理时间4～6min。
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