CN112063801B - 不锈钢及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种不锈钢及其制备方法，所述方法包括：制备初始钢水；将所述初始钢水注入AOD精炼炉中精炼，以对所述初始钢水进行脱碳并生成第一熔渣和中间钢水；将所述第一熔渣从所述中间钢水中去除；并将去除所述第一熔渣的所述中间钢水注入VOD精炼炉中；向所述VOD精炼炉中吹入氧气以对所述中间钢水进行脱si并生成第二熔渣和待铸钢水；根据所述第二熔渣和所述待铸钢水计算所述中间钢水的脱si量；根据所述脱si量调整所述中间钢水的酸碱度以使所述待铸钢水中铝的含量不大于预定的值；本申请实施方式提供了一种不锈钢及其制备方法，其纯净度更高，能满足特殊产品的用途。

Description

不锈钢及其制备方法
技术领域
本申请涉及不锈钢领域，尤其涉及一种不锈钢及其制备方法。
背景技术
超纯净不锈钢可以通过改变普通不锈钢钢水中的夹杂物成分的组成和含量，以期达成超纯净不锈钢生产的目的。
普通不锈钢生产的工艺流程在不锈钢生产产品品质的质量管控上面对夹杂物的水平进行调整依靠后期炉外精炼部分的处理工艺进行，往往在处理过程中会因为外生夹杂不断增加以及冶金过程中产生的内生夹杂物不能有效吸附去除造成钢水纯净度不能满足特殊产品(如注射器针管、光电子等)用途。
应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
发明内容
基于前述的现有技术缺陷，本申请实施方式提供了一种不锈钢及其制备方法，其纯净度更高，能满足特殊产品的用途。
为实现上述目的，本申请提供了如下的技术方案：一种不锈钢制备方法，包括：制备初始钢水；将所述初始钢水注入AOD精炼炉中精炼，以对所述初始钢水进行脱碳并生成第一熔渣和中间钢水；将所述第一熔渣从所述中间钢水中去除；并将去除所述第一熔渣的所述中间钢水注入VOD精炼炉中；向所述VOD精炼炉中吹入氧气以对所述中间钢水进行脱si并生成第二熔渣和待铸钢水；根据所述第二熔渣和所述待铸钢水计算所述中间钢水的脱si量；根据所述脱si量调整所述中间钢水的酸碱度以使所述待铸钢水中铝的含量不大于预定的值。
作为一种优选的实施方式，还包括：对所述待铸钢水进行浇铸以生成钢锭。
作为一种优选的实施方式，所述钢锭中Al的值为10ppm。
作为一种优选的实施方式，步骤向所述VOD精炼炉中吹入氧气以对所述中间钢水进行脱si并生成第二熔渣和待铸钢水，具体包括：向所述VOD精炼炉中吹入氧气并对所述VOD精炼炉中的温度进行控制以对所述中间钢水进行脱si并生成所述第二熔渣和所述待铸钢水。
作为一种优选的实施方式，步骤制备初始钢水，具体包括：在电炉或者转炉中制备所述初始钢水；其中，所述电炉或者所述转炉的制作材料中的铝含量低于预设值。
作为一种优选的实施方式，步骤将所述初始钢水注入AOD精炼炉中精炼，以对所述初始钢水进行脱碳并生成第一熔渣和中间钢水，具体包括：通过钢包车将所述初始钢水注入AOD精炼炉中精炼，以对所述初始钢水进行脱碳还原并生成第一熔渣和中间钢水；其中，所述钢包车的制作材料中的铝含量不大于第二预定值。
作为一种优选的实施方式，步骤根据所述第二熔渣和所述待铸钢水计算所述中间钢水的脱si量，具体包括：获取所述中间钢水中目标金属的氧化物中Al的第一含量；获取所述第二熔渣中所述目标金属的氧化物的第二含量；根据所述第一含量和所述第二含量获取所述中间钢水的脱Si量。
作为一种优选的实施方式，步骤获取所述中间钢水中目标金属的氧化物中Al的第一含量之前，还包括：对所述第二熔渣进行组分分析，以获取形成所述第二熔渣的金属元素，并将一个所述金属元素作为所述目标金属。
一种不锈钢，所述不锈钢根据上述的不锈钢制备方法制备。
借由以上的技术方案，本申请实施方式所述的不锈钢及其制备方法通过AOD精炼炉和VOD精炼炉使得能对初始钢水进行脱碳并生成第一熔渣和中间钢水；并对中间钢水进行脱si并生成第二熔渣和待铸钢水；并通过计算中间钢水的脱si量调整中间钢水的酸碱度以使待铸钢水中铝的含量不大于预定的值；从而能使得钢锭中的铝含量明显降低如此提高不锈钢的纯净度，以满足特殊产品的用途。因此，本申请实施方式提供了一种不锈钢及其制备方法，其纯净度更高，能满足特殊产品的用途。
附图说明
在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本申请公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本申请的理解，并不是具体限定本申请各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本申请的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本申请。在附图中：
图1为本申请实施方式的不锈钢制备方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。
请参阅图1，本实施方式所提供的一种不锈钢制备方法，包括：步骤S11：制备初始钢水；步骤S13：将所述初始钢水注入AOD精炼炉中精炼，以对所述初始钢水进行脱碳并生成第一熔渣和中间钢水；步骤S15：将所述第一熔渣从所述中间钢水中去除；并将去除所述第一熔渣的所述中间钢水注入VOD精炼炉中；步骤S17：向所述VOD精炼炉中吹入氧气以对所述中间钢水进行脱si并生成第二熔渣和待铸钢水；步骤S19：根据所述第二熔渣和所述待铸钢水计算所述中间钢水的脱si量；步骤S21：根据所述脱si量调整所述中间钢水的酸碱度以使所述待铸钢水中铝的含量不大于预定的值。
由以上方案可以看出，本申请实施方式所述的不锈钢制备方法通过AOD精炼炉和VOD精炼炉使得能对初始钢水进行脱碳并生成第一熔渣和中间钢水；并对中间钢水进行脱si并生成第二熔渣和待铸钢水；并通过计算中间钢水的脱si量调整中间钢水的酸碱度以使待铸钢水中铝的含量不大于预定的值；从而能使得钢锭中的铝含量明显降低如此提高不锈钢的纯净度，以满足特殊产品的用途。
如图1所示，在本实施方式中，步骤S11：制备初始钢水。进一步地，步骤S11制备初始钢水，具体包括：
首先选取铝含量较低的炉料(该炉料例如为碳铬铁)。然后将炉料置入电炉或者转炉中以制备初始钢水。其中，电炉或者转炉的制作材料中的铝含量低于预设值。也即应用极低铝含量材质的耐材制作电炉或者转炉，以使不锈钢钢水中的含铝量不大于第一预定值。该预设值可以根据实际需要进行设定。从而通过对电炉或者转炉的制作材料中的铝含量的控制实现对不锈钢钢水的铝含量的控制；进而能从源头上降低不锈钢中的铝含量。该第一预定值可以根据实际情况进行设定，对此本申请不作规定。具体地，将该炉料加入电炉或者转炉中进行熔化，以在电炉或者转炉中进行粗炼。该粗炼包括吹氧脱碳、预还原、还原以及调整成分等工艺操作。
在本实施方式中，步骤S13：将初始钢水注入AOD(Argon OxygenDecarburization，氩氧脱碳)精炼炉中精炼，以对初始钢水进行脱碳并生成第一熔渣和中间钢水。具体地，在AOD(Argon Oxygen Decarburization，氩氧脱碳)精炼炉中，在标准大气压力下向初始钢水吹氧的同时，吹入惰性气体(例如氩气Ar、氮气N2)，通过降低CO分压，达到假真空的效果，从而使碳含量降到很低的水平，并且抑制钢中铬的氧化。从而在AOD(Argon Oxygen Decarburization，氩氧脱碳)精炼炉通过对初始钢水的精炼使得初始钢水转变成中间钢水和第一熔渣。
在一个实施方式中，步骤S13将初始钢水注入AOD精炼炉中精炼，以对初始钢水进行脱碳并生成第一熔渣和中间钢水，具体包括：
通过钢包车将初始钢水注入AOD精炼炉中精炼，以对初始钢水进行脱碳还原并生成第一熔渣和中间钢水；其中，钢包车的制作材料中的铝含量不大于第二预定值。也即应用极低铝含量材质的耐材制作钢包车，以实现对钢包车的制作材料的铝含量的控制；进而避免中间钢水和初始钢水中外生夹杂的铝不断增加，从而降低不锈钢母液外生夹杂物的来源。该第二预定值可以根据实际情况进行设定，对此本申请不作规定。
在本实施方式中，步骤S15：将第一熔渣从中间钢水中去除；并将去除第一熔渣的中间钢水注入VOD(vacuum oxygen decarburization，真空氧气脱碳法)精炼炉中。具体地，可以采用AOD精炼炉外的扒渣设备从中间钢水中去除第一熔渣。进一步地，通过钢包车将中间钢水注入VOD(vacuum oxygen decarburization，真空氧气脱碳法)精炼炉中。从而通过对钢包车的铝含量的控制能避免外生夹杂的铝不断增加，从而降低不锈钢母液外生夹杂物的来源。
在本实施方式中，步骤S17：向VOD(vacuum oxygen decarburization，真空氧气脱碳法)精炼炉中吹入氧气以对中间钢水进行脱si并生成第二熔渣和待铸钢水。具体地，当中间钢水注入VOD精炼炉后，向VOD(vacuum oxygen decarburization，真空氧气脱碳法)精炼炉中吹入氧气并在真空条件下进行搅拌；从而使得氧能与中间钢水中的金属元素发生反应，进而对中间钢水进行脱si并生成第二熔渣和待铸钢水。在真空条件下进行搅拌能使得中间钢水中的生成的第二熔渣上浮以进行夹杂吸附。例如氧与中间钢水中的硅发生反应生成二氧化硅。当然氧不限于与中间钢水中的硅发生反应生成二氧化硅，还可以是与其他的金属元素(例如铝)发生反应生成三氧化二铝，对此本申请不作规定。
在本实施方式中，步骤S19：根据第二熔渣和待铸钢水计算中间钢水的脱Si量。该脱Si量可以是指中间钢水中减少的si的含量。
进一步地，步骤S19根据第二熔渣和待铸钢水计算中间钢水的脱si量，具体包括：
步骤S191：获取中间钢水中目标元素的氧化物中的Al的第一含量；其中，目标元素为第二熔渣中所含有的金属元素。由于第二熔渣中含有各种不同的金属氧化物。例如如表1所示，该第二熔渣中含有CaO、SiO2、MnO、P2O5、MgO、Cr2O3、Fe0，当然第二熔渣中含有的金属氧化物不限于如表1所列出物质，还可以是其他的物质，对此本申请不作规定。因此该第二熔渣中含有各种不同的成分的Slag组分。
步骤S193：获取第二熔渣中目标元素的氧化物的第二含量。具体地，可以通过对第二熔渣进行组分分析以获取该第二含量。例如可以通过组分分析获取三氧化二铝的第二含量。
步骤S195：根据第一含量和第二含量获取不锈钢钢水的脱si量。具体地，可以通过不锈钢钢水内的铝的第一含量和第二熔渣内的三氧化二铝的第二含量之差获取不锈钢钢水的脱si量。
进一步地，步骤S191获取中间钢水中目标金属的氧化物中Al的第一含量之前，还包括：
对第二熔渣进行组分分析，以获取形成第二熔渣的金属元素，并将一个金属元素作为目标元素。也即通过对第二熔渣的组分分析可以是选取第二熔渣内的一个金属元素，将其作为目标元素。进一步地，该目标元素为铝。当然该目标元素不限于为铝还可以是其他的金属元素，例如硅等，对此本申请不作规定。从而当选取硅为目标元素后，可以首先通过对中间钢水进行组分分析获取中间钢水中硅的第一含量；然后通过对第二熔渣进行组分分析以获取二氧化硅的第二含量。最后通过硅的第一含量和二氧化硅的第二含量之差获取中间钢水的脱si量。
在本实施方式中，步骤S21：根据脱si量调整中间钢水Slag的酸碱度以使待铸钢水中铝的含量不大于预定的值。从而通过调整中间钢水Slag的酸碱度真空脱氧能降低待铸钢水中铝的含量，进而提高待铸钢水的纯度。
进一步地，表1为本申请实施方式所述的第二熔渣内的各种氧化物的含量。
成分 CaO SiO2 MnO P2O5 S Al2O3 MgO Cr2O3 Fe0
VOD1 53.87 33.36 0.13 0.05 0.10 2.763 6.08 0.05 0.15
VOD2 52.359 31.408 0.849 0.013 0.051 1.243 6.944 0.854 0.236
VOD3 57.33 33.09 0.853 0.068 0.079 1.082 6.373 0.71 0.30
表1
在一个实施方式中，本申请实施方式的不锈钢制备方法还包括：
步骤S23：对待铸钢水进行浇铸以生成钢锭。进一步地，钢锭中Al的值为10ppm。
进一步地，表2为本申请实施方式所述的不锈钢内的铝在不同阶段的含量。从表2可以看出铝的含量在经过第一次AOD精炼后的量为16ppm；然后经过AOD精炼和VOD精炼后的量为6ppm；浇筑后为1ppm。而铝的含量在经过第二次AOD精炼后的量为3ppm；然后经过AOD精炼和VOD精炼后的量为11ppm；浇筑后为6ppm。而铝的含量在经过第三次AOD精炼后的量为6ppm；然后经过AOD精炼和VOD精炼后的量为3ppm；浇筑后为3ppm。如此可以看出不锈钢钢水在AOD精炼和VOD精炼且浇筑后铝的含量可以达到1ppm，如此极大的降低了不锈钢基体材质中MgO·Al2O3尖晶石类夹杂形成的可能性，达成超级纯净不锈钢生产的质量控制需要。
Figure GDA0003736592330000061
表2
本申请实施例还提供了一种可以根据上述的不锈钢制备方法制备的不锈钢。该不锈钢中铝的含量不大于预定的值；从而能使得不锈钢中的铝含量明显降低如此提高不锈钢的纯净度，以满足特殊产品的用途。
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的申请主题的一部分。

Claims (6)

1.一种不锈钢制备方法，其特征在于，包括：
制备初始钢水；
将所述初始钢水注入AOD精炼炉中精炼，以对所述初始钢水进行脱碳并生成第一熔渣和中间钢水；
将所述第一熔渣从所述中间钢水中去除；并将去除所述第一熔渣的所述中间钢水注入VOD精炼炉中；
向所述VOD精炼炉中吹入氧气并在真空条件下进行搅拌，使得氧能与中间钢水中的Al发生反应生成Al2O3，进而对所述中间钢水进行脱si并生成第二熔渣和待铸钢水，并根据所述第二熔渣和所述待铸钢水计算所述中间钢水的脱si量，以及根据所述脱si量调整所述中间钢水的酸碱度，使所述待铸钢水中铝的含量不大于预定的值；
对所述待铸钢水进行浇铸以生成钢锭，所述钢锭中Al的值为10ppm。
2.根据权利要求1所述的不锈钢制备方法，其特征在于，步骤向所述VOD精炼炉中吹入氧气以对所述中间钢水进行脱si并生成第二熔渣和待铸钢水，具体包括：
向所述VOD精炼炉中吹入氧气并对所述VOD精炼炉中的温度进行控制以对所述中间钢水进行脱si并生成所述第二熔渣和所述待铸钢水。
3.根据权利要求1所述的不锈钢制备方法，其特征在于，步骤制备初始钢水，具体包括：
在电炉或者转炉中制备所述初始钢水；其中，所述电炉或者所述转炉的制作材料中的铝含量低于预设值。
4.根据权利要求1所述的不锈钢制备方法，其特征在于，步骤将所述初始钢水注入AOD精炼炉中精炼，以对所述初始钢水进行脱碳并生成第一熔渣和中间钢水，具体包括：
通过钢包车将所述初始钢水注入AOD精炼炉中精炼，以对所述初始钢水进行脱碳还原并生成第一熔渣和中间钢水；其中，所述钢包车的制作材料中的铝含量不大于第二预定值。
5.根据权利要求1所述的不锈钢制备方法，其特征在于，步骤根据所述第二熔渣和所述待铸钢水计算所述中间钢水的脱si量，具体包括：
获取所述中间钢水中Si的第一含量；
获取所述第二熔渣中SiO2的第二含量；
根据所述第一含量和所述第二含量获取所述中间钢水的脱Si量。
6.一种不锈钢，所述不锈钢根据权利要求1至5中任一项所述的不锈钢制备方法制备。
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