CN104232845B - 一种含硫易切削不锈钢冶炼中aod造渣方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含硫易切削不锈钢冶炼中AOD造渣方法，在该方法中，AOD造渣时，用镁砂来代替一部分石灰并根据吹入的氧气量与兑入钢水的碳、硅含量来确定需要加入的石灰及镁砂含量。石灰加入量按以下公式确定：其中，为吹入的总氧量，Wmelt为AOD兑入的钢水重量，[％C]为AOD兑入的钢种碳含量，[％Si]为AOD兑入的钢水硅含量，镁砂加入量为石灰加入量的约50％。通过以上方法，解决了冶炼含硫易切削不锈钢过程中造低碱度渣对炉衬侵蚀严重，造高碱度渣硫收得率低的问题，硫收得率达到了80％。

Description

一种含硫易切削不锈钢冶炼中AOD造渣方法
技术领域
本发明公开了一种含硫易切削不锈钢冶炼中AOD造渣方法，涉及冶金行业的钢铁冶炼技术领域。
背景技术
所谓含硫易切削不锈钢是指具有优良切削加工性能的不锈钢材料，提高材料的切削性能主要是钢中加入易切削元素硫来实现。硫在钢中通过形成细小的硫化物夹杂导致应力集中的缺口效应，降低了钢的切削抗力，但也正是由于硫的含量较高，给冶炼带来了难度。硫属于性质较活泼元素，容易与渣中氧化钙反应吸收到炉渣中去，导致钢水中的硫收得率降低。
CN102041355A公开了一种不锈钢精炼过程用钢包渣改性剂,其成分重量百分比为:CaO38～50％、SiO222～28％、Al2O35～10％、CaF25～10％、Ca-Si3～8％、MgO2～5％、B2O35～10％、改性剂粒度3～15mm，所述不锈钢精炼过程用钢包渣改性剂，对不锈钢冶炼过程AOD出钢后的钢包渣的改性和还原处理，控制其碱度，降低其氧化性，使得钢包渣具有提高不锈钢洁净度的功能，进一步提高不锈钢的质量。
CN102560001A公开了一种小容量AOD炉双渣法冶炼不锈钢的脱硫、氧工艺，其特征是：AOD炉容量小于等于10吨，初钢水兑入AOD炉后，进入吹氧脱碳期，加渣料进行一次造渣，并吹氧脱碳；吹氧脱碳结束，进入富铬渣预还原期，加脱氧剂还原吹氧脱碳时产生的氧化铬，富铬渣预还原结束时，钢水温度控制为1700-1820℃；进入二次造渣期，部份扒渣，二次造渣的炉渣碱度控制为1.8-3.8，二次造渣期吹氩气或氮气的时间大于等于2分钟；然后进入钢水成份调整期，调整钢水成分；出钢，出钢温度为1570-1670℃，钢水兑入盛钢桶，浇注成钢锭，该工艺可显著地降低钢中硫、氧含量，从而能成功地冶炼用于冷或热加工的高合金的超级奥氏体不锈钢及超低碳双相不锈钢等高端不锈钢。
CN102943148A公开了一种高纯净不锈钢的制备方法，该方法包括以下步骤：将熔化的原料置于AOD精炼炉中进行脱碳并还原脱硫，得到熔钢；然后输送到钢包；再进行连铸；其中，AOD精炼炉的处理包括以下步骤：吹氧脱碳结束后，投入硅铁同时造渣脱硫，脱硫至炉中S含量＜0.01重量％时，从AOD精炼炉中第一次出钢到钢包，在钢包内进行扒渣后，将熔钢重新兑入AOD精炼炉中并从新造渣，吹氧并炉渣碱度控制在1.4-1.8范围内，然后吹入氩气进行搅拌，至炉中S含量＜0.01％时，从AOD精炼炉中第二次出钢，得到熔钢。该制备方法采用AOD精炼炉，通过双渣法，防止硬性夹杂物的产生，从而制备得到高纯净不锈。
CN103014242A公开了一种不锈钢冶炼化渣剂及冶炼化渣方法，主要是涉及用于AOD双渣法冶炼化渣剂及AOD双渣法冶炼化渣方法，属于不锈钢冶炼领域，所述AOD双渣法冶炼化渣剂由第一组分和第二组分组成；所述第一组分为浇钢上浇注之后产生的废弃物高铝废砖；所述第二组分为萤石；所述高铝废砖包含有下列质量百分比(％)的组分：Al2O368-72，SiO222-28，CaO2-5，Fe2O32-5；所述第一组分与所述第二组分的质量比值为0.5：1。该AOD双渣法冶炼化渣剂成本低，利于环保且化渣综合效果好。
CN103667598A公开了一种奥氏体不锈钢单渣冶炼方法，涉及不锈钢冶炼技术领域，包括的步骤有：(1)电弧炉初炼钢水，转入AOD炉继续冶炼，(2)用惰性气体Ar(N)降低AOD炉内CO分压，该方法采用惰性气体Ar(N)降低CO分压，从而达到降碳保铬的目的，而又无须提高温度，具有节能减排的优点。
JP2013006757A公开了一种减少钢渣中石灰的方法，其通过向钢渣中加入碱金属氢氧化物的水溶液来实现，并通过调节所述水溶液的浓度来达到最佳脱除石灰效果。
EP2213753A1公开了一种用于在二次炼钢中造渣的方法，该方法包括将造钢转炉渣中的钙-铝炉渣与矾土和/或石灰混合。
“石灰石替代石灰炼钢造渣效果研究”，王鹏飞等，包钢科技，第38卷第4期，2012年8月，30-32页，研究了转炉炼钢用石灰石代替部分石灰造渣过程中石灰石的行为，论证了转炉用石灰石炼钢造渣的相对合理方案。结果表明，转炉炼钢前期预加石灰石做造渣原料，可以很快完成煅烧化渣过程，能够实现降低吨钢石灰消耗，达到降本增效的目的，用石灰石造渣能够达到预期目标，使转炉吨钢石灰消耗降低近10kg/t。
在现有技术的所述造渣方法中，均没有涉及在含硫易切削不锈钢冶炼中AOD造渣，同时也没有公开镁砂来代替一部分石灰并根据吹入的氧气量与兑入钢水的碳、硅含量来确定需要加入的石灰及镁砂含量，并且没有给出这样的技术启示或教导。
另外，根据热力学分析，有利于脱硫的热力学条件是高温、低的氧含量、高碱度、大渣量。因此，如果想要提高硫的收得率，需要与上述条件相反，低温、高的氧含量、低碱度、少渣量。其中，温度因为连铸过热度要求和后续过程中的温降，控制的余地有限，氧含量因为钢水中有硅的关系不可能太高。因此，在现有技术方法中，提高硫收得率通常采用的方法通常是低碱度，少渣量的方法。然而，控制低碱度炉渣会造成AOD渣线部位侵蚀严重，造成炉体寿命降低，渣量太少在后续LF操作当中不能埋弧操作，容易引起钢水增碳。
发明内容
为了克服上述现有技术的上述不足，本发明提供了一种易切削不锈钢冶炼中AOD造渣方法，该方法在保证硫收得率的同时，对炉体寿命没有危害。
本发明人经过深入研究发现，MgO是碱性氧化物且脱硫能力比CaO低，因此，造渣时用镁砂来代替一部分石灰的话，能够在不降低碱度的情况下，降低炉渣的脱硫能力，提高硫收得率并且不影响炉体寿命。
基于所述发现，并且经过大量试验、分析和不断的优化，本发明确定了如下技术方案：
一种含硫易切削不锈钢冶炼中AOD造渣方法，其特征在于，AOD造渣时，用镁砂来代替一部分石灰并根据吹入的氧气量与兑入钢水的碳、硅含量来确定需要加入的石灰及镁砂含量。
优选地，石灰加入量按以下公式确定：
其中，为吹入的总氧量，Wmelt为AOD兑入的钢水重量，[％C]为AOD兑入的钢种碳含量，[％Si]为AOD兑入的钢水硅含量。这样的计算公式在先前技术文献中没有记载，也不是本领域技术人员容易想到的，而是经过本领域专家通过繁复试验、逐步优化并且进行理论分析才获得的。
进一步优选地，镁砂加入量为石灰加入量的约50％。本发明人发现，镁砂加入量为石灰加入量的约50％时，能够获得最佳的硫收得率并且不影响炉体寿命。
优选地，石灰为活性石灰，其中CaO>93％；镁砂为一级镁砂，其中MgO>93％，以上含量如本领域所通常理解的，均基于重量计。
优选地，所述的石灰和镁砂加入前在400℃以上温度下烘烤。
在本发明的进一步优选方面，所述方法可以包括如下步骤：
1)钢水在AOD完成脱碳还原之后，根据以下公式计算需要加入的石灰量及镁砂加入量，使得二元碱度(CaO/SiO2)为约1.2，三元碱度(CaO+MgO/SiO2)为约1.8。
其中，为吹入的总氧量，Wmelt为AOD兑入的钢水重量，[％C]为AOD兑入的钢种碳含量，[％Si]为AOD兑入的钢水硅含量；
镁砂加入量为石灰加入量的约50％。
2)使用的石灰为活性石灰，其中CaO>93％，镁砂为一级镁砂，其中MgO>93％。
3)石灰和镁砂加入前在400℃以上温度下烘烤。
具体实施方式
以下的实施用于阐述本发明，但本发明的保护范围并不仅限于以下实施。
实施例1：
利用AOD冶炼硫含量为0.24％～0.3％的303Cu含硫易切削不锈钢，使用本发明方法进行造渣。
实施例2：
利用AOD冶炼硫含量>0.15％的303含硫易切削不锈钢，使用本发明方法进行造渣。
对比例1：
利用AOD冶炼硫含量为0.24％～0.3％的303Cu含硫易切削不锈钢，使用本领域的传统AOD方法进行造渣。
对比例2：
利用AOD冶炼硫含量>0.15％的303含硫易切削不锈钢，使用本领域的传统AOD方法进行造渣。
在上述实施例和对比例中，发现实施例1与对比例1相比以及实施例2与对比例2相比，硫收得率分别提高10％和12％，并且炉体寿命没有收到不影响，本发明造渣方法显示出明显的优越性。
最后应说明的是，上述实施例显然仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (4)

1.一种含硫易切削不锈钢冶炼中AOD造渣方法，其特征在于，AOD造渣时，用镁砂来代替一部分石灰并根据吹入的氧气量与兑入钢水的碳、硅含量来确定需要加入的石灰及镁砂含量；
其中，石灰加入量按以下公式确定
其中，为吹入的总氧量，Wmelt为AOD兑入的钢水重量，[％C]为AOD兑入的钢种碳含量，[％Si]为AOD兑入的钢水硅含量；
镁砂加入量为石灰加入量的50％；
该方法在保证硫收得率的同时，对炉体寿命没有危害。
2.根据权利要求1所述的AOD造渣方法，其特征在于，石灰为活性石灰，其中CaO>93％；镁砂为一级镁砂，其中MgO>93％。
3.根据权利要求书1或2所述的AOD造渣方法，其特征在于，所示的石灰和镁砂加入前在400℃以上温度下烘烤。
4.根据权利要求书1或2所述的AOD造渣方法，其中钢水在AOD完成脱碳还原之后，根据上述公式计算需要加入的石灰量及镁砂加入量，使得二元碱度(CaO/SiO2)为1.2，三元碱度(CaO+MgO/SiO2)为1.8。
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