CN105624357A - 一种使用氧化亚镍球直接还原合金化的不锈钢aod转炉炼钢工艺 - Google Patents

一种使用氧化亚镍球直接还原合金化的不锈钢aod转炉炼钢工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种使用氧化亚镍球直接还原合金化的不锈钢AOD转炉炼钢工艺，包括兑入铁水，脱碳，还原，脱硫等工艺步骤；本发明的优点在于，由于AOD转炉的渣量较小，氧化亚镍球可以直接进入钢水中，利用AOD转炉内钢水的高温将氧化亚镍球快速融化，使脱碳工序可以顺利完成；利用钢水中C、Si、Mn等元素和AOD转炉良好的动力学搅拌条件，充分还原了氧化亚镍球，实现了氧化亚镍球的快速还原，达到对钢水进行直接合金化的目的；氧化亚镍球中提供的氧可以用在前期脱碳工序，减少了冶炼过程氧的消耗量；在钢水合金化的过程中，利用氧化亚镍球进行直接合金化操作，减少了镍板或者镍基料的投放量，降低了含镍不锈钢的生产成本，同时也降低了企业的生产成本。

Description

一种使用氧化亚镍球直接还原合金化的不锈钢AOD转炉炼钢工艺
技术领域
本发明属于AOD转炉炼钢技术领域，具体涉及一种使用氧化亚镍球直接还原合金化的不锈钢AOD转炉炼钢工艺。
背景技术
含镍不锈钢的冶炼工艺，通常包括：电炉-AOD转炉-LF精炼炉-连铸等工艺步骤，电炉将镍铁、废钢等原料熔化，兑入AOD转炉中，兑入AOD转炉的镍含量通常已经接近目标值，在AOD精炼过程中通常加入镍板或者镍基料对镍含量进行微调，镍元素通常是在镍红土矿中提取，随着全球硫化镍矿资源的减少，提炼难度增加，电解镍的成本持续上升，造成了含镍不锈钢制造成本大幅上升，提高了企业的生产成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种使用氧化亚镍球直接还原合金化的不锈钢AOD转炉炼钢工艺，以解决现有技术中在AOD精炼过程中通过加入镍板或者镍基料的方式来调整镍含量，含镍不锈钢生产成本高，企业生产成本高的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种使用氧化亚镍球直接还原合金化的不锈钢AOD转炉炼钢工艺，包括以下工艺步骤：（1）兑入铁水：在1490-1525℃，按质量百分比计，将化学成分为：C：1.80-2.00%，Si：0.45-0.60%，Mn：0.17-0.19%，P：≤0.035%，S：≤0.13%，Cr：5.4-6.4%，Ni：9.4-9.7%的87.5-92.0t铁水注入到AOD转炉中。
（2）脱碳：在脱碳工序中，往AOD转炉中加入氧化亚镍球。
在脱碳工序中，包含以下步骤：a.硅铝氧化期：根据AOD转炉中兑入铁水的硅含量按CaO/SiO2碱度为1.40-1.50配加石灰；氧气与氮气的流量比按照210-220:30吹入，吹炼时间2-3分钟，带顶枪吹炼。
b.主脱碳期：不加任何物料，氧气与氮气的流量比按照210-220:30吹入，吹炼时间2-3分钟，带顶枪吹炼。
c.动态脱碳期1：倒炉通过废钢斗加入7.8-9.0kg/t氧化亚镍球，氧气与氮气的流量比按照210-220:30吹入，吹炼时间3-4分钟，带顶枪吹炼。
d.动态脱碳期2：氧气与氮气的流量比按照60-90:30吹入，吹炼时间10-14分钟；加入175-278.9kg/t钢水的高碳铬铁，在该阶段结束前将高碳铬铁加完，高碳铬铁分批从汇总料仓加入到钢水中。
e.动态脱碳期3：氧气与氮气的流量比按照1:2吹入，吹炼时间分别为4-5分钟。
f.动态脱碳期4：氧气与氮气的流量比按照1:3吹入，吹炼时间分别为4-5分钟。
g.动态脱碳期5：将氮气切换为氩气进行吹炼，氧气与氩气的流量比按照1:4-5吹入，吹炼时间分别为4-5分钟。
（3）还原：当碳含量降低到0.025％以下时进入还原阶段，温度小于1720℃，炉渣碱度控制在1.7-1.9，在AOD炉中加入8.2-10.8kg/t钢水的硅铁合金和16.5-18.2kg/t钢水的硅锰合金，还原炉渣中残留的氧化亚镍，还原时间为4-5分钟，该阶段结束最大程度倒渣，倒渣时间为4-5分钟。
（4）脱硫：加入石灰，使AOD转炉内的炉渣碱度为2.0-2.3，脱硫时间为5-6分钟；取样分析钢水中合金元素的含量，出钢化学成分为：C：0.028-0.036%，Si：0.40-0.42%，Mn：1.16-1.17%，P：0.028-0.03%，S：0.0017-0.0022%，Cr：17.95-18.10%，Ni：8.00-8.05%。
本发明的优点在于：在AOD转炉脱碳前期加入氧化亚镍球，由于AOD转炉的渣量较小，氧化亚镍球可以直接进入钢水中，利用AOD转炉内钢水的高温将氧化亚镍球快速融化，使脱碳工序可以顺利完成；在AOD转炉内，钢水中的还原元素较多，利用钢水中C、Si、Mn等元素和AOD转炉良好的动力学搅拌条件，充分还原了氧化亚镍球，实现了氧化亚镍球的快速还原，达到对钢水进行直接合金化的目的；氧化亚镍球中提供的氧可以用在前期脱碳工序，减少了冶炼过程氧的消耗量；在钢水合金化的过程中，利用氧化亚镍球进行直接合金化操作，减少了镍板或者镍基料的投放量，降低了含镍不锈钢的生产成本，同时也降低了企业的生产成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明作进一步说明。
实施例1
一种使用氧化亚镍球直接还原合金化的不锈钢AOD转炉炼钢工艺，包括以下工艺步骤：（1）兑入铁水：在1500℃，按质量百分比计，将化学成分为：C：2.0%，Si：0.45%，Mn：0.177%，P：0.03%，S：0.10%，Cr：6.4%，Ni：9.4%的92t铁水注入到AOD转炉中。
（2）脱碳：在脱碳工序中，往AOD转炉中加入氧化亚镍球。
本实施例中加入的氧化亚镍球的成分为：Ni：68.21%，Cu：0.187%，P：0.004%，S：0.473%，Si：0.10%，C：0.487%，氧化亚镍球由氧化亚镍粉、有机粘结剂和水搅拌均匀后，压制而成，氧化亚镍球的尺寸为50mm×40mm×21mm的椭圆球。
本实施例中加入的石灰按照质量百分比计的化学成分范围是，CaO≥88.0%，P≤0.01％，S≤0.045%，C≤0.7%，SiO2≤3.0%，活性度≥350ml，生过烧≤7.0％，粒度：10-100mm≥90%。
在脱碳工序中，包含以下步骤：a.硅铝氧化期：根据AOD转炉中兑入铁水的硅含量按CaO/SiO2碱度为1.40配加石灰；氧气与氮气的流量比按照220:30吹入，吹炼时间3分钟，带顶枪吹炼。
b.主脱碳期：不加任何物料，氧气与氮气的流量比按照220:30吹入，吹炼时间3分钟，带顶枪吹炼。
c.动态脱碳期1：倒炉通过废钢斗加入7.8kg/t氧化亚镍球，氧气与氮气的流量比按照220:30吹入，吹炼时间4分钟，带顶枪吹炼。
d.动态脱碳期2：氧气与氮气的流量比按照90:30吹入，吹炼时间10分钟；加入175.0kg/t钢水的高碳铬铁，在该阶段结束前将高碳铬铁加完，高碳铬铁分批从汇总料仓加入到钢水中。
e.动态脱碳期3：氧气与氮气的流量比按照1:2吹入，吹炼时间分别为5分钟。
f.动态脱碳期4：氧气与氮气的流量比按照1:3吹入，吹炼时间分别为4分钟。
g.动态脱碳期5：将氮气切换为氩气进行吹炼，氧气与氩气的流量比按照1:4吹入，吹炼时间分别为5分钟。
（3）还原：当碳含量降低到0.025％以下时进入还原阶段，温度为1720℃，炉渣碱度控制在1.8，在AOD炉中加入10.5kg/t钢水的硅铁合金和16.5kg/t钢水的硅锰合金，还原炉渣中残留的氧化亚镍，还原时间为5分钟，该阶段结束最大程度倒渣，倒渣时间为5分钟。
（4）脱硫：加入石灰，使AOD转炉内的炉渣碱度为2.0，脱硫时间为5分钟；取样分析钢水中合金元素的含量，根据化验结果，通过加入硅铁、硅锰合金、铬铁来调整钢水中Si、Mn、Cr成分，出钢化学成分为：C：0.036%，Si：0.40%，Mn：1.16%，P：0.03%，S：0.0022%，Cr：17.95%，Ni：8.01%。
经过力学性能检测得出表1为实施例1中出钢的力学性能。
实施例2
一种使用氧化亚镍球直接还原合金化的不锈钢AOD转炉炼钢工艺，包括以下工艺步骤：（1）兑入铁水：在1490℃，按质量百分比计，将化学成分为：C：1.8%，Si：0.60%，Mn：0.19%，P：0.035%，S：0.13%，Cr：5.8%，Ni：9.5%的87.5t铁水注入到AOD转炉中。
（2）脱碳：在脱碳工序中，往AOD转炉中加入氧化亚镍球。
本实施例中加入的氧化亚镍球的成分为：Ni：68.21%，Cu：0.187%，P：0.004%，S：0.473%，Si：0.10%，C：0.487%，氧化亚镍球由氧化亚镍粉、有机粘结剂和水搅拌均匀后，压制而成，氧化亚镍球的尺寸为50mm×40mm×21mm的椭圆球。
本实施例中加入的石灰按照质量百分比计的化学成分范围是，CaO≥88.0%，P≤0.01％，S≤0.045%，C≤0.7%，SiO2≤3.0%，活性度≥350ml，生过烧≤7.0％，粒度：10-100mm≥90%。
在脱碳工序中，包含以下步骤：a.硅铝氧化期：根据AOD转炉中兑入铁水的硅含量按CaO/SiO2碱度为1.50配加石灰；氧气与氮气的流量比按照210:30吹入，吹炼时间2分钟，带顶枪吹炼。
b.主脱碳期：不加任何物料，氧气与氮气的流量比按照210:30吹入，吹炼时间2分钟，带顶枪吹炼。
c.动态脱碳期1：倒炉通过废钢斗加入9.0kg/t氧化亚镍球，氧气与氮气的流量比按照210:30吹入，吹炼时间3分钟，带顶枪吹炼。
d.动态脱碳期2：氧气与氮气的流量比按照60:30吹入，吹炼时间14分钟；加入275.0kg/t钢水的高碳铬铁，在该阶段结束前将高碳铬铁加完，高碳铬铁分批从汇总料仓加入到钢水中。
e.动态脱碳期3：氧气与氮气的流量比按照1:2吹入，吹炼时间分别为4分钟。
f.动态脱碳期4：氧气与氮气的流量比按照1:3吹入，吹炼时间分别为5分钟。
g.动态脱碳期5：将氮气切换为氩气进行吹炼，氧气与氩气的流量比按照1:5吹入，吹炼时间分别为4分钟。
（3）还原：当碳含量降低到0.025％以下时进入还原阶段，温度为1663℃，炉渣碱度控制在1.7，在AOD炉中加入8.2kg/t钢水的硅铁合金和16.9kg/t钢水的硅锰合金，还原炉渣中残留的氧化亚镍，还原时间为4分钟，该阶段结束最大程度倒渣，倒渣时间为4分钟。
（4）脱硫：加入石灰，使AOD转炉内的炉渣碱度为2.3，脱硫时间为6分钟；取样分析钢水中合金元素的含量，根据化验结果，通过加入硅铁、硅锰合金、铬铁来调整钢水中Si、Mn、Cr成分，出钢化学成分为：C：0.028%，Si：0.41%，Mn：1.164%，P：0.029%，S：0.0019%，Cr：18.10%，Ni：8.00%。
经过力学性能检测得出表2为实施例2中出钢的力学性能。
实施例3
一种使用氧化亚镍球直接还原合金化的不锈钢AOD转炉炼钢工艺，包括以下工艺步骤：（1）兑入铁水：在1525℃，按质量百分比计，将化学成分为：C：1.90%，Si：0.50%，Mn：0.17%，P：0.034%，S：0.12%，Cr：5.4%，Ni：9.7%的90.0t铁水注入到AOD转炉中。
（2）脱碳：在脱碳工序中，往AOD转炉中加入氧化亚镍球。
本实施例中加入的氧化亚镍球的成分为：Ni：68.21%，Cu：0.187%，P：0.004%，S：0.473%，Si：0.10%，C：0.487%，氧化亚镍球由氧化亚镍粉、有机粘结剂和水搅拌均匀后，压制而成，氧化亚镍球的尺寸为50mm×40mm×21mm的椭圆球。
本实施例中加入的石灰按照质量百分比计的化学成分范围是，CaO≥88.0%，P≤0.01％，S≤0.045%，C≤0.7%，SiO2≤3.0%，活性度≥350ml，生过烧≤7.0％，粒度：10-100mm≥90%。
在脱碳工序中，包含以下步骤：a.硅铝氧化期：根据AOD转炉中兑入铁水的硅含量按CaO/SiO2碱度为1.40配加石灰；氧气与氮气的流量比按照220:30吹入，吹炼时间3分钟，带顶枪吹炼。
b.主脱碳期：不加任何物料，氧气与氮气的流量比按照220:30吹入，吹炼时间3分钟，带顶枪吹炼。
c.动态脱碳期1：倒炉通过废钢斗加入8.0kg/t氧化亚镍球，氧气与氮气的流量比按照220:30吹入，吹炼时间3分钟，带顶枪吹炼。
d.动态脱碳期2：氧气与氮气的流量比按照90:30吹入，吹炼时间12分钟；加入278.9kg/t钢水的高碳铬铁，在该阶段结束前将高碳铬铁加完，高碳铬铁分批从汇总料仓加入到钢水中。
e.动态脱碳期3：氧气与氮气的流量比按照1:2吹入，吹炼时间分别为5分钟。
f.动态脱碳期4：氧气与氮气的流量比按照1:3吹入，吹炼时间分别为4分钟。
g.动态脱碳期5：将氮气切换为氩气进行吹炼，氧气与氩气的流量比按照1:5吹入，吹炼时间分别为5分钟。
（3）还原：当碳含量降低到0.025％以下时进入还原阶段，温度为1650℃，炉渣碱度控制在1.9，在AOD炉中加入10.8kg/t钢水的硅铁合金和18.2kg/t钢水的硅锰合金，还原炉渣中残留的氧化亚镍，还原时间为5分钟，该阶段结束最大程度倒渣，倒渣时间为4分钟。
（4）脱硫：加入石灰，使AOD转炉内的炉渣碱度为2.2，脱硫时间为6分钟；取样分析钢水中合金元素的含量，根据化验结果，通过加入硅铁、硅锰合金、铬铁来调整钢水中Si、Mn、Cr成分，出钢化学成分为：C：0.032%，Si：0.42%，Mn：1.17%，P：0.028%，S：0.0017%，Cr：18.0%，Ni：8.05%。
经过力学性能检测得出表3为实施例3中出钢的力学性能。
以上所述的仅是本发明的较佳实例，本发明的技术方案并不受此限制，应当指出对于本领域普通技术人员来说，在本发明所提供的技术启示下，作为本领域的公知常识，还可以做出其他等同变型和改进，也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种使用氧化亚镍球直接还原合金化的不锈钢AOD转炉炼钢工艺，其特征在于，包括以下工艺步骤：
（1）兑入铁水：在1490-1525℃，按质量百分比计，将化学成分为：C：1.80-2.00%，Si：0.45-0.60%，Mn：0.17-0.19%，P：≤0.035%，S：≤0.13%，Cr：5.4-6.4%，Ni：9.4-9.7%的87.5-92.0t铁水注入到AOD转炉中；
（2）脱碳：在脱碳工序中，往AOD转炉中加入氧化亚镍球；在脱碳工序中，包含以下步骤：
a.硅铝氧化期：根据AOD转炉中兑入铁水的硅含量按CaO/SiO2碱度为1.40-1.50配加石灰；氧气与氮气的流量比按照210-220:30吹入，吹炼时间2-3分钟，带顶枪吹炼；
b.主脱碳期：不加任何物料，氧气与氮气的流量比按照210-220:30吹入，吹炼时间2-3分钟，带顶枪吹炼；
c.动态脱碳期1：倒炉通过废钢斗加入7.8-9.0kg/t氧化亚镍球，氧气与氮气的流量比按照210-220:30吹入，吹炼时间3-4分钟，带顶枪吹炼；
d.动态脱碳期2：氧气与氮气的流量比按照60-90:30吹入，吹炼时间10-14分钟；加入175-278.9kg/t钢水的高碳铬铁，在该阶段结束前将高碳铬铁加完，高碳铬铁分批从汇总料仓加入到钢水中；
e.动态脱碳期3：氧气与氮气的流量比按照1:2吹入，吹炼时间分别为4-5分钟；
f.动态脱碳期4：氧气与氮气的流量比按照1:3吹入，吹炼时间分别为4-5分钟；
g.动态脱碳期5：将氮气切换为氩气进行吹炼，氧气与氩气的流量比按照1:4-5吹入，吹炼时间分别为4-5分钟；
（3）还原：当碳含量降低到0.025%以下时进入还原阶段，温度小于1720℃，炉渣碱度控制在1.7-1.9，在AOD炉中加入8.2-10.8kg/t钢水的硅铁合金和16.5-18.2kg/t钢水的硅锰合金，还原炉渣中残留的氧化亚镍，还原时间为4-5分钟，该阶段结束最大程度倒渣，倒渣时间为4-5分钟；
（4）脱硫：加入石灰，使AOD转炉内的炉渣碱度为2.0-2.3，脱硫时间为5-6分钟；取样分析钢水中合金元素的含量，出钢化学成分为：C：0.028-0.036%，Si：0.40-0.42%，Mn：1.16-1.17%，P：0.028-0.03%，S：0.0017-0.0022%，Cr：17.95-18.10%，Ni：8.00-8.05%。
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