CN115418429B - 一种aod炉冶炼200系不锈钢的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于炼钢领域,具体涉及一种AOD炉冶炼200系不锈钢的方法,依次包括以下步骤:(1)一次扒渣:在AOD炉中加入铁水,造渣剂和高碳铬铁后扒渣;(2)加入高碳锰铁:扒渣后加入造渣剂,在1600~1630℃加入≥40kg/t的高碳锰铁;(3)脱碳保锰:控制脱碳温度为1630~1685℃,随着脱碳温度升高,降低脱碳气体中氧气的比例,待钢水中C含量低于0.1wt%时结束脱碳;(4)还原:加入还原剂和造渣剂,吹炼,出渣,检测钢水温度及成分,通入氩气吹炼后出钢;所述方法将高碳锰铁用量提高到40kg/t以上,并控制冶炼时间≤125min,满足大生产要求同时有效降低了电解锰单耗。
Description
技术领域
本发明属于炼钢领域,具体涉及一种AOD炉冶炼200系不锈钢的方法。
背景技术
锰是钢铁生产中不可或缺的元素之一,锰元素是炼钢重要的合金元素,锰元素在钢中,主要改善钢的机械性能,增加钢的强度、硬度、延展性和耐磨性等。锰在200系不锈钢种成分占比较大,因而用到较大量的锰系合金。
AOD炉冶炼200系不锈钢所使用的锰系合金包括高硅硅锰、普硅硅锰、高碳锰铁、低碳锰铁、电解锰等,其中电解锰根据钢种不同吨钢单耗在30kg/t~50kg/t之间。
2021年原材料市场形势瞬息万变,原料价格不断上涨,200系不锈钢生产成本也跟着不断上升。而原材料中,2021年初电解锰的价格上涨尤为严重,由10000元/吨涨到接近40000元/每吨,成为了生产200系不锈钢中影响成本最主要的因素之一。
炼钢厂AOD冶炼时间和连铸拉钢速率需要相匹配,根据不锈钢生产情况,AOD冶炼时间控制一般不能超过125分钟,否则不能应用于大生产。目前AOD冶炼200系不锈钢增加高碳锰铁用量尚未有较成熟稳定的工艺,冶炼时间控制在125分钟以内时,高碳锰铁平均单耗仅有约13kg/t。若要增加高碳锰铁用量,钢水中锰含量大幅度提升,脱碳效率下降,脱碳时间增加,则冶炼周期明显增加,不能在大生产中推行。
所以,在不增加冶炼时间的同时提高高碳锰铁的用量,对目前AOD冶炼200系不锈钢降本增效及完成国家“能耗双控”目标具有重要意义。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷,目的是提供一种AOD炉冶炼200系不锈钢的方法,该方法可把AOD炉冶炼200系不锈钢的高碳锰铁用量提高到40kg/t以上,比如40~70kg/t,并将冶炼时间控制在125分钟以内,满足大生产要求的同时能够有效降低电解锰单耗,实现降本增效。
一种AOD炉冶炼200系不锈钢的方法,所述方法依次包括以下步骤:
(1)一次扒渣:在AOD炉中加入铁水和造渣剂进行吹炼,升温至1580~1620℃(例如1590℃、1600℃、1610℃),加入高碳铬铁继续吹炼,当钢水温度至1510~1580℃(例如1520℃、1530℃、1540℃、1550℃、1560℃、1570℃)进行扒渣;
(2)加入高碳锰铁:扒渣后加入造渣剂,升温至1600~1630℃(例如1605℃、1610℃、1615℃、1620℃、1625℃)后按照大于等于40kg/t的量向钢水中加入高碳锰铁;
(3)脱碳保锰:控制脱碳温度为1630~1685℃(例如1640℃、1650℃、1660℃、1670℃、1680℃),脱碳气体为氧气和惰性气体,随着脱碳温度升高,降低所述脱碳气体中氧气的含量,以体积百分比计,脱碳气体中氧气的初始含量为60%~100%(例如65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%),当温度达到1650℃后,开始降低氧气在脱碳气体中的含量,氧气的最终含量为18~23%(例如19%、20%、21%、22%),待钢水中C含量低于0.1wt%时结束脱碳;
(4)还原:加入还原剂和造渣剂,依次通入氧气和氮气吹炼,出渣,检测钢水温度及成分,并根据目标钢种成分要求调整钢水成分,通入氩气吹炼后出钢;若钢水中锰含量低于目标钢种的成分要求,通过补加电解锰来调整钢水中锰的含量使其满足目标钢种成分要求;
所述AOD炉冶炼200系不锈钢的方法的冶炼时间≤125min。
本发明采用“双渣法”AOD炉冶炼工艺,通过控制一倒扒渣条件,实现一倒扒渣量80%以上。在加入高碳锰铁前进行一次扒渣有以下三个方面的好处:第一,可以达到降磷目的,为后续高碳锰铁入炉创造条件。高碳锰铁和硅锰合金均含有较高的磷含量,通过扒渣操作,扒去一部分铁水中的磷,以防终端成分磷超标;第二,高炉铁水和高碳铬铁中的硅在前期就优先氧化进入炉渣,一倒扒渣可把含大量二氧化硅的渣子排出炉外,节约后续的造渣剂(石灰、萤石)消耗;第三,扒渣后后续造渣剂(主要是石灰)加入减少,渣层变薄,利于炉内生成的CO气体的排除,从而促进脱碳保锰。
在上述AOD炉冶炼200系不锈钢的方法中,作为一种优选实施方式,步骤(1)中,所述铁水为高炉铁水,所述高炉铁水的入炉温度为1250~1350℃(例如1260℃、1270℃、1280℃、1290℃、1300℃、1310℃、1320℃、1330℃、1340℃);优选地,所述高炉铁水的成分以重量百分比计,为:C4%~6%、硅0.5%~1.5%、铬3%~5%、锰0.5%~2.0%、铜0.03%~0.04%、镍1.3%~1.8%、磷<0.05%、硫<0.2%,余量为Fe及不可避免的杂质。
在上述AOD炉冶炼200系不锈钢的方法中,作为一种优选实施方式,步骤(1)中,加入高碳铬铁后,以重量百分比计,调整钢水成分为:C2%~4%、硅0%~0.2%、铬13.5%~15%、锰0.2%~1.5%、铜0.03%~0.04%、镍1.1%~1.6%、磷<0.05%、硫<0.15%,余量为Fe及不可避免的杂质。
在上述AOD炉冶炼200系不锈钢的方法中,作为一种优选实施方式,步骤(1)中,所述吹炼使用的气体为氧气与氮气体积比6:1的混合气体,其中氧气压力为1.7~1.8MPa。
在上述AOD炉冶炼200系不锈钢的方法中,作为一种优选实施方式,步骤(1)中,扒渣时温度在1520~1580℃(例如1530℃、1540℃、1550℃、1560℃、1570℃)之间;优选地,扒渣时熔渣流动性为0.1~0.4Pa·S(例如0.15Pa·S、0.2Pa·S、0.25Pa·S、0.3Pa·S、0.35Pa·S),熔渣表面无成团物;优选地,扒渣量达到80%以上;优选地,扒渣后炉内渣层厚度小于30mm。
在上述AOD炉冶炼200系不锈钢的方法中,作为一种优选实施方式,步骤(2)中,采用AOD炉顶枪和侧枪同时送氧的方式进行升温;优选地,升温至1600~1630℃(例如1605℃、1610℃、1615℃、1620℃、1625℃)所用的时间小于等于8min;优选地,所述升温至1600~1630℃所用的时间为6~8min(例如6.5min、7min、7.5min);优选地,加入高碳锰铁量为40~70kg/t(例如45kg/t、50kg/t、55kg/t、60kg/t、65kg/t)。
本发明中,采用AOD炉顶枪和侧枪同时送氧的方式进行顶底复吹,以便迅速升温。迅速提高温度至1600~1630℃,可提高脱碳速率并且提高热量利用率,为加入高碳锰铁或其他冷料创造条件,缩短冶炼时间。
本发明控制加入高碳锰铁的温度为1600~1630℃,锰和碳在炼钢温度下会存在选择性氧化的问题,将温度控制在1600~1630℃,钢水中的碳可以优先于锰氧化;温度低于1600℃时加入高碳锰铁,锰先于碳氧化,碳的氧化受抑制,使脱碳时间延长,锰的氧化以及长时间的脱碳导致锰汽化蒸发,大幅降低了锰的收率。高碳锰铁入炉熔化是一个逐步进行的过程,需要一定的时间。加入温度高于1630℃时,熔池的脱碳速度快,脱碳到终点时可能有部分高碳锰铁尚未熔清进入钢水的可能,根据此时钢水的碳含量判断脱碳结束并进入还原步骤,将会导致终端碳含量超标,导致钢水报废。
在上述AOD炉冶炼200系不锈钢的方法中,作为一种优选实施方式,步骤(3)中,所述惰性气体为氮气或氩气,更优选为炼钢用氮气。
在上述AOD炉冶炼200系不锈钢的方法中,作为一种优选实施方式,步骤(3)中,所述脱碳保锰步骤中采用侧枪吹入氧气和惰性气体。
在上述AOD炉冶炼200系不锈钢的方法中,作为一种优选实施方式,步骤(3)中,脱碳温度达到1650~1660℃(例如1651℃、1652℃、1653℃、1654℃、1655℃、1656℃、1657℃、1658℃、1659℃)后,氧气与惰性气体体积的比例为(0.8~1.2):1(例如0.9:1、1.0:1、1.1:1);脱碳温度达到1670~1675℃(例如1671℃、1672℃、1673℃、1674℃)后,氧气与惰性气体体积的比例为1:(1.8~2.2)(例如1:1.9、1:2.0、1:2.1);脱碳温度达到1680~1685℃后,氧气与惰性气体体积的比例为1:(3.8~4.2)(例如1:3.9、1:4.0、1:4.1)。
本发明的优选实施方式中,在脱碳温度达到1650℃后,根据“C—铬—温度”三相平衡关系,为了保证脱碳顺利进行,需保证铬少氧化,温度一定,要脱碳保锰,必须减少CO分压,通过逐步加大氮气量加快钢水中CO的排出实现CO分压的降低。如果不加大氮气的比例,CO分压大,将抑制脱碳。
在1650℃以上的温度下,钢水碳含量较低,此时若使用纯氧吹炼,氧气用于脱碳的比例比较少,大部分的氧气将氧化钢水中的铬、铁等,导致渣中的氧化铁增多,钢水中的锰也将进一步被氧化或烧损。因此当温度高于1650℃时,采用纯氧吹炼会造成金属的氧化烧损,降低金属收得率。
在上述AOD炉冶炼200系不锈钢的方法中,作为一种优选实施方式,步骤(3)中,脱碳温度达到1630℃,氧气与惰性气体体积的比例为2:1;脱碳温度达到1650℃,氧气与惰性气体体积的比例为1:1;脱碳温度达到1670℃,氧气与惰性气体体积的比例为1:2;脱碳温度达到1680℃,氧气与惰性气体体积的比例为1:4;优选地,脱碳结束后,钢水温度为1650℃~1685℃(例如1655℃、1660℃、1665℃、1670℃、1675℃、1680℃),炉内渣呈堆起状,堆渣达不到要求时向钢水中补充造渣剂;优选地,步骤(3)中,炉渣碱度,即炉渣中CaO/SiO2质量分数比大于等于3.5。
本发明中,脱碳结束后,检测钢水温度处于1650~1685℃范围内,则终端碳含量可以脱至0.1wt%以下。堆渣达到要求,可以反应脱碳正常,金属氧化物少。
在上述AOD炉冶炼200系不锈钢的方法中,作为一种优选实施方式,步骤(1),步骤(2)和步骤(3)中所述造渣剂为石灰;优选地,步骤(1)中造渣剂的用量为35~45kg/t(例如37.5kg/t、40kg/t、42.5kg/t);优选地,步骤(2)中造渣剂的用量为30~40kg/t(例如31kg/t、32kg/t、33kg/t、34kg/t、35kg/t、36kg/t、37kg/t、38kg/t、39kg/t);优选地,步骤3中造渣剂的用量为25~35kg/t(例如26kg/t、27kg/t、28kg/t、29kg/t、30kg/t、31kg/t、32kg/t、33kg/t、34kg/t)。
本发明中,锰与碳在AOD炉钢水内存在选择性氧化的问题。为了保证碳优先于锰氧化,达到脱碳保锰的效果,必须使高碳锰铁入炉后的熔池温度高于碳和锰的氧化转化温度。在本发明的优选实施方式中,进一步结合高碳锰铁的加入条件和供氧制度:把熔池温度升到1600~1630℃加入高碳锰铁,调整供气比例,减少了终端锰的氧化和烧损,缩短了脱碳时间。
在上述AOD炉冶炼200系不锈钢的方法中,作为一种优选实施方式,步骤(4)中,所述还原剂为硅锰合金;优选地,所述硅锰合金为高硅硅锰,中硅硅锰和普通硅锰中至少一种;优选地,所述硅锰合金的用量为70~95kg/t(例如75kg、80kg、85kg、90kg)。
本发明的优选实施方式中,硅锰合金的用量为70~95kg,硅锰合金中的硅有三个方面的用途,第一主要是用于还原氧化期被氧化的铬、锰、铁等氧化物,提高金属收得率;第二,根据温度控制需要,送氧气氧化一部分硅提高钢水温度;第三,硅锰合金中的硅经过送氧升温消耗一部分,还原氧化物消耗一部分,剩余的硅留在钢水中,进行合金化。200系不锈钢钢水中硅含量要求0.3%~0.7%,因而需要综合考虑硅锰合金中的硅经过升温和还原后,还有合适的量进行合金化。当加入硅锰合金的量少,硅不足量,可能由于无硅造成无硅渣中氧化物还原不回来,铬、锰氧化物浪费,收得率低以及钢水中硅的含量低于0.3%,成分不合格;如果多加,硅含量富余过多,留在钢水中导致终端硅含量超出0.7%,成分超标不合格。
在上述AOD炉冶炼200系不锈钢的方法中,作为一种优选实施方式,步骤(4)中,通入氧气吹炼的时间为1~4min;优选地,通入氮气吹炼的时间为5~7min;优选地,通入氩气吹炼的时间为2~4min。
在上述AOD炉冶炼200系不锈钢的方法中,作为一种优选实施方式,步骤(4)中,炉渣碱度,即炉渣中CaO/SiO2质量分数比控制在1.8~2.4(例如1.9、2.0、2.1、2.2、2.3);优选地,所述造渣剂为萤石球、萤石矿、硅铁中的至少一种;优选地,所述造渣剂为萤石球;优选地,所述萤石球用量为18~22kg/t(例如19kg/t、20kg/t、21kg/t);优选地,控制还原剂全部入炉后温度为1550~1600℃(例如1560℃、1570℃、1580℃、1590℃);优选地,出渣时AOD炉内炉渣全部液态化,具有流动性,取出炉渣观察炉渣为灰白或白色;优选地,出钢温度大于等于1530℃。
本发明的优选实施方式中,还原期通过碱度控制、温度控制和加料控制促进锰氧化物的还原,从而提高锰的收得率,实现AOD提高高碳锰铁用量减少电解锰消耗的目的。采用硅锰合金为还原剂,以合金中的硅还原炉内铬、锰等氧化物并去除杂质,送入氧气烧硅升温1~4分钟,控制还原料全部入炉后熔池温度在1550~1600℃之间;停止送氧气,切换氮气还原5~7分钟,炉内渣子全部液态化、具有流动性,取渣子观察渣色灰渣或白渣,出渣。氩气还原2~4分钟,控制温度大于1530℃,出钢。锰收得率达到93%以上。
有益效果:
本发明适用于AOD炉冶炼200系不锈钢,可提高高碳锰铁用量至40~70kg/t,并控制冶炼时间小于等于125min,满足了AOD炉使用高碳锰铁冶炼200系不锈钢的大生产需求。
本发明可提高高碳锰铁用量,有效实现冶炼不锈钢降低成本、提高质量的目的,对指导200系不锈钢大生产具有重要意义。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的作进一步的描述,并非对其保护范围的限制。
本发明实施例中使用的硅锰合金的主要成分,以重量百分比计为:
高硅硅锰:C0.20%、Mn61%、Si28%、P0.10%,其余为铁及不可避免的杂质;中硅硅锰:C0.90%、Mn65%、Si20%、P0.10%,其余为铁及不可避免的杂质。普硅硅锰:C1.50%、Mn65%、Si18%、P0.18%,其余为铁及不可避免的杂质。
本发明实施例中使用的高碳锰铁,以重量百分比计为:C7%、锰71%、磷0.16%、硫0.01%、硅0.35%,其余为铁及不可避免杂质。
本发明实施例中使用的高碳铬铁,以重量百分比计为:C7.4%、铬52%、硅3.5%、磷0.022%、硫0.029%,其余为铁及不可避免杂质。
以下实施例中未特别说明的%为质量百分比。
实施例1
本实施例所冶炼的200系钢种成分要求为:C0.11%~0.16%、硅0.3%~0.7%、铬13.0%~13.4%、锰9.70%~10.5%、镍1.0%~1.8%、磷<0.05%、硫<0.005%。
(1)AOD炉兑入高炉铁水56吨,铁水成分:C4.5%、硅0.85%、铬4.32%、锰1.23%、镍1.46%、磷0.04%、硫0.13%、铜0.035%,加入石灰40kg/t,以氧气:氮气为6:1的比例吹炼至氧气消耗1300m3时(温度达到1603℃)加入高碳铬铁合金(铬含量52wt%)15吨,调节钢水成分为:C3.02%、硅0.011%、铬13.76%、锰0.76%、铜0.031%、镍1.23%、磷0.039%、硫0.076%。,继续同样气体比例吹炼到氧气消耗2260m3(温度达到1511℃),进行扒渣操作,扒渣时熔渣流动性为0.2Pa·S,熔渣表面无成团物,一倒扒渣完,检测渣层厚度约25mm。
(2)一倒扒渣后加入石灰40kg/t,采用AOD炉顶枪和侧枪同时送氧气的方式进行顶底复吹,快速升温到1620℃,加入高碳锰铁56kg/t。
(3)继续升温,脱碳温度达到1641℃,氧气与惰性气体的比例为2:1;脱碳温度达到1655℃,氧气与惰性气体的比例为1:1,并加入石灰27kg/t;脱碳温度达到1671℃,氧气与惰性气体的比例为1:2;脱碳温度达到1683℃,氧气与惰性气体的比例为1:4。检测钢水碳含量0.08%,钢水温度1681℃。
(4)加入高硅硅锰60kg/t,普硅硅锰13kg/t,萤石球22kg/t,送氧气2分钟,氮气7分钟,出渣;钢水测温1575℃,检测钢水成分,补充4.12kg/t电解锰后钢水成分为:C0.11%、硅0.46%、铬13.23%、锰9.75%、镍1.10%、磷0.046%、硫0.002%,送氩气3分钟出钢,本炉于116分钟完成冶炼。
电解锰单耗降到4.12kg/t,锰收得率94.22%,并且在125分钟内完成冶炼,说明此炉钢提高高碳锰铁用量冶炼成功。
实施例2
本实施例所冶炼的200系钢种成分要求为:C0.10%~0.13%、硅0.3%~0.7%、铬13.5%~14%、锰9.50%~10.2%、镍1.0%~1.8%、磷<0.05%、硫<0.005%。
(1)AOD炉兑入高炉铁水56吨,铁水成分:C4.7%、硅0.96%、铬4.01%、锰1.03%、镍1.43%、磷0.040%、硫0.13%、铜含量0.034%,加入石灰40kg/t,以氧气:氮气为6:1的比例吹炼至氧气消耗1210m3时(温度达到1586℃)加入高碳铬铁(52%)15.3吨,调节钢水成分为:C2.78%、硅0.08%、铬13.95%、锰0.69%、铜0.032%、镍1.25%、磷0.038%、硫0.056%。继续同样气体比例吹炼到氧气消耗2360m3(温度达到1533℃),进行扒渣操作,扒渣时熔渣流动性为0.3Pa·S,熔渣表面无成团物,一倒扒渣完,检测渣层厚度约16mm。
(2)一倒扒渣后加入石灰40kg/t,采用AOD炉顶枪和侧枪同时送氧气的方式进行顶底复吹,快速升温到1622℃,加入高碳锰铁47kg/t。
(3)继续升温,脱碳温度达到1635℃,氧气与惰性气体的比例为2:1;脱碳温度达到1656℃,氧气与惰性气体的比例为1:1,并加入石灰26kg/t;脱碳温度达到1673℃后,氧气与惰性气体的比例为1:2;脱碳温度达到1685℃后,氧气与惰性气体的比例为1:4。检测钢水碳含量0.07%,钢水温度1679℃。
(4)加入高硅硅锰33kg/t,普硅硅锰60kg/t,萤石球20kg/t,送氧气2分钟,氮气7分钟,出渣;钢水测温1578℃,检测钢水成分为:C0.12%、硅0.52%、铬13.64%、锰9.85%、镍1.08%、磷0.048%、硫0.002%,不再补充电解锰,送氩气搅拌3分钟出钢,本炉于112分钟完成冶炼。
电解锰单耗降到0kg/t,锰收得率94.01%,并且在125分钟内完成冶炼,说明此炉钢提高高碳锰铁用量冶炼成功。
实施例3
本实施例所冶炼的200系钢种成分要求为:C0.11%~0.16%、硅0.3%~0.7%、铬13.0%~13.4%、锰9.70%~10.5%、镍1.0%~1.8%、磷<0.05%、硫<0.005%。
(1)AOD炉兑入高炉铁水57吨,铁水成分:C5.1%、硅0.79%、铬3.96%、锰1.24%、镍1.45%、磷0.038%、硫0.09%、铜含量0.035%,加入石灰43kg/t,以氧气:氮气为6:1的比例吹炼至氧气消耗1169m3时(温度达到1598℃)加入高碳铬铁(52%)16.1吨,调节钢水成分为:C3.31%、硅0.13%、铬13.67%、锰0.77%、铜0.032%、镍1.26%、磷0.037%、硫0.046%。,继续同样气体比例吹炼到氧气消耗2280m3(温度达到1523℃),进行扒渣操作,扒渣时熔渣流动性为0.2Pa·S,熔渣表面无成团物,一倒扒渣完,检测渣层厚度约15mm。
(2)一倒扒渣后加入石灰40kg/t,采用AOD炉顶枪和侧枪同时送氧气的方式进行顶底复吹,快速升温到1628℃,加入高碳锰铁53kg/t。
(3)继续升温,脱碳温度达到1639℃,氧气与惰性气体的比例为2:1;脱碳温度达到1652℃,氧气与惰性气体的比例为1:1,并加入石灰26kg/t;脱碳温度达到1671℃后,氧气与惰性气体的比例为1:2;脱碳温度达到1681℃后,氧气与惰性气体的比例为1:4。检测钢水碳含量0.08%,钢水温度1679℃。
(4)加入中硅硅锰91kg/t,萤石球21kg/t,送氧气2分钟,氮气7分钟,出渣;钢水测温1578℃,检测钢水成分为:C0.12%、硅0.36%、铬13.16%、锰9.91%、镍1.05%、磷0.044%、硫0.001%,不再补充电解锰,送氩气搅拌3分钟出钢,本炉于117分钟完成冶炼。
电解锰单耗降到0kg/t,锰收得率93.11%,并且在125分钟内完成冶炼,说明此炉钢提高高碳锰铁用量冶炼成功。
对比例1
本对比例所冶炼的200系钢种成分要求为:C0.11%~0.16%、硅0.3%~0.7%、铬13.0%~13.4%、锰9.70%~10.5%、镍1.0%~1.8%、磷<0.05%、硫<0.005%。
(1)AOD炉兑入高炉铁水57吨,铁水成分:C5%、硅0.92%、铬4.23%、锰1.08%、镍1.41%、磷0.042%、硫0.16%、铜0.036%,加入石灰40kg/t,以氧气:氮气为6:1的比例吹炼至氧气消耗1600m3时(温度达到1615℃)加入高碳铬铁(52%)15.3吨,调节钢水成分为:C2.35%、硅0.16%、铬13.66%、锰0.65%、铜0.031%、镍1.22%、磷0.040%、硫0.053%,继续同样气体比例吹炼到氧气消耗2560m3(温度达到1566℃)进行扒渣操作,扒渣时熔渣流动性为0.35Pa·S,熔渣表面无成团物,一倒扒渣完,检测渣层厚度约50mm。
(2)一倒扒渣后加入石灰40kg/t,采用AOD炉顶枪和侧枪同时送氧气的方式进行顶底复吹,快速升温到1613℃,加入高碳锰铁60kg/t。
(3)继续升温,脱碳温度达到1630℃后,氧气与惰性气体的比例为2:1;脱碳温度达到1650℃后,氧气与惰性气体的比例为1:1,并加入石灰26.67kg/t;脱碳温度达到1670℃后,氧气与惰性气体的比例为1:2;脱碳温度达到1680℃后,氧气与惰性气体的比例为1:4。检测钢水碳含量0.10%,钢水温度1723℃。
(4)加入高硅硅锰66.67kg/t,普硅硅锰13.33kg/t,萤石球20kg/t,送氧气1分钟,氮气7分钟,出渣;钢水测温1618℃,钢水成分:C0.12%、硅0.56%、铬13.03%、锰9.25%、镍1.13%、磷0.049%、硫0.003%,补加电解锰400kg,送氩气搅拌3分钟出钢,本炉于135分钟完成冶炼。
因为扒渣量不达标,脱碳效率低,金属氧化严重放热量高,导致脱碳结束后钢水温度过高,冶炼时间超过125分钟,同时锰收得率91.3%,说明此炉钢提高高碳锰铁用量冶炼未成功。
对比例2
本对比例所冶炼的200系钢种成分要求为:C0.11%~0.16%、硅0.3%~0.7%、铬13.0%~13.4%、锰9.70%~10.5%、镍1.0%~1.8%、磷<0.05%、硫<0.005%。
(1)AOD炉兑入高炉铁水58吨,铁水成分:C5.11%、硅0.66%、铬3.85%、锰0.96%、镍1.41%、磷0.038%、硫0.15%、铜0.034%,加入石灰40kg/t,以氧气:氮气为6:1的比例吹炼至氧气消耗1309m3(温度达到1589℃)时加入高碳铬铁(52%)15.5吨,调节钢水成分为:C3.35%、硅0.09%、铬13.75%、锰0.72%、铜0.032%、镍1.22%、磷0.041%、硫0.063%,继续同样气体比例吹炼到氧气消耗2360m3(温度达到1522℃)进行扒渣操作,扒渣时熔渣流动性为0.25Pa·S,熔渣表面无成团物,一倒扒渣完,检测渣层厚度约20mm。
(2)一倒扒渣后加入石灰40kg/t,采用AOD炉顶枪和侧枪同时送氧气的方式进行顶底复吹,快速升温到1613℃,加入高碳锰铁53.33kg/t。
(3)继续升温,脱碳温度达到1639℃,氧气与惰性气体的比例为2:1;脱碳温度达到1650℃后,氧气与惰性气体的比例为1:1,并加入石灰26.67kg/t;脱碳温度达到1691℃后,氧气与惰性气体的比例为1:2;脱碳温度达到1708℃后,氧气与惰性气体的比例为1:4。检测钢水碳含量0.09%,钢水温度1709℃。
(4)加入高硅硅锰26.67kg/t,普硅硅锰66.67kg/t,萤石球18.67kg/t,送氧气1分钟,氮气7分钟,出渣;钢水测温1623℃,钢水成分:C0.14%、硅0.59%、铬13.03%、锰9.05%、镍1.06%、磷0.047%、硫0.002%,补加电解锰600kg,送氩气搅拌3分钟出钢,本炉于138分钟完成冶炼。
因为脱碳后期熔池温度达到1670℃调整氧气供气比例较大,过量的氧气氧化钢水中的金属,导致金属氧化严重,冶炼时间超过125分钟,同时锰收得率90.2%,说明此炉钢提高高碳锰铁用量冶炼未成功。
对比例3
本对比例所冶炼的200系钢种成分要求为:C0.11%~0.16%、硅0.3%~0.7%、铬13.0%~13.4%、锰9.70%~10.5%、镍1.0%~1.8%、磷<0.05%、硫<0.005%。
(1)与实施例1基本相同,区别仅在于,将步骤(2)中高碳锰铁56kg/t跟随一倒扒渣后的40kg/t石灰(熔池温度1511℃时)一起加入炉内。
(2)继续升温,脱碳温度达到1641℃,氧气与惰性气体的比例为2:1;脱碳温度达到1655℃,氧气与惰性气体的比例为1:1,并加入石灰27kg/t;脱碳温度达到1671℃,氧气与惰性气体的比例为1:2;脱碳温度达到1683℃,氧气与惰性气体的比例为1:4。此时检测钢水碳含量0.18%,钢水温度1685℃。此时炉内渣堆不达到要求,渣堆平铺,补加石灰9kg/t,氧气与惰性气体的比例为1:4吹炼11分钟后,检测钢水碳含量0.09%,钢水温度1675℃。
(3)加入高硅硅锰60kg/t,普硅硅锰13kg/t,萤石球22kg/t,送氧气2分钟,氮气7分钟,出渣;钢水测温1596℃,检测钢水成分,补充7.30kg/t电解锰后钢水成分为:C0.13%、硅0.42%、铬13.12%、锰9.79%、镍1.09%、磷0.048%、硫0.002%,送氩气3分钟出钢,本炉于133分钟完成冶炼。
电解锰单耗增加到7.30kg/t,锰收得率91.02%,并且超出125分钟才完成冶炼,说明此炉钢提高高碳锰铁用量冶炼未成功。
对比例4
本对比例所冶炼的200系钢种成分要求为:C0.11%~0.16%、硅0.3%~0.7%、铬13.0%~13.4%、锰9.70%~10.5%、镍1.0%~1.8%、磷<0.05%、硫<0.005%。
(1)与实施例3基本相同,区别仅在于,将步骤(2)中高碳锰铁53kg/t推迟到步骤(3)中脱碳温度达到1681℃后加入。按照实施例3的步骤,脱碳温度达到1681℃后,加入高碳锰铁53kg/t,氧气与惰性气体的比例为1:4。吹炼7分钟后,检测钢水碳含量0.07%,钢水温度1661℃。
(2)加入中硅硅锰91kg/t,萤石球21kg/t,送氧气2分钟,氮气7分钟,出渣;钢水测温1548℃,检测钢水成分为:C0.28%、硅0.62%、铬13.16%、锰9.97%、镍1.05%、磷0.046%、硫0.001%。
该炉钢高碳锰铁加入过晚,在炉内尚未完全熔清,步骤(3)中检测碳含量0.07%,待还原剂加入炉内,炉渣熔化后,未熔清的高碳锰铁进入钢水,其带入的碳导致终端碳含量超标0.12%,碳成分不合格造成钢水报废,回炉处理。说明此炉钢提高高碳锰铁用量冶炼未成功。
最后应说明的是,以上仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,但是凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (33)
1.一种AOD炉冶炼200系不锈钢的方法,其特征在于,所述方法依次包括以下步骤:
(1)一次扒渣:在AOD炉中加入铁水和造渣剂进行吹炼,升温至1580~1620℃,加入高碳铬铁继续吹炼,当钢水温度至1510~1580℃进行扒渣;
(2)加入高碳锰铁:扒渣后加入造渣剂,升温至1600~1630℃后按照大于等于40kg/t的量向钢水中加入高碳锰铁;
(3)脱碳保锰:控制脱碳温度为1630~1685℃,脱碳气体为氧气和惰性气体,随着脱碳温度升高,降低所述脱碳气体中氧气的含量,以体积百分比计,脱碳气体中氧气的初始含量为60%~100%,当温度达到1650℃后,开始降低氧气在脱碳气体中的含量,氧气的最终含量为18~23%,待钢水中C含量低于0.1wt%时结束脱碳;
(4)还原:加入还原剂和造渣剂,依次通入氧气和氮气吹炼,出渣,检测钢水温度及成分,并根据目标钢种成分要求调整钢水成分,通入氩气吹炼后出钢;若钢水中锰含量低于目标钢种的成分要求,通过补加电解锰来调整钢水中锰的含量使其满足目标钢种成分要求;
所述AOD炉冶炼200系不锈钢的方法的冶炼时间≤125min。
2.如权利要求1所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法,其特征在于,步骤(1)中,所述铁水为高炉铁水,所述高炉铁水的入炉温度为1250~1350℃。
3.如权利要求2所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法,其特征在于,所述高炉铁水的成分以重量百分比计,为:C4%~6%、硅0.5%~1.5%、铬3%~5%、锰0.5%~2.0%、铜0.03%~0.04%、镍1.3%~1.8%、磷<0.05%、硫<0.2%,余量为Fe及不可避免的杂质。
4.如权利要求1所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法,其特征在于,步骤(1)中,加入高碳铬铁后,以重量百分比计,调整钢水成分为:C 2%~4%、硅0%~0.2%、铬13.5%~15%、锰0.2%~1.5%、铜0.03%~0.04%、镍1.1%~1.6%、磷<0.05%、硫<0.15%,余量为Fe及不可避免的杂质。
5.如权利要求1所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法,其特征在于,步骤(1)中,所述吹炼使用的气体为氧气与氮气体积比6:1的混合气体,其中氧气压力为1.7~1.8MPa。
6.如权利要求1所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法,其特征在于,步骤(1)中,扒渣时温度在1520~1580℃之间。
7.如权利要求1所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法,其特征在于,扒渣时熔渣流动性为0.1~0.4Pa·S,熔渣表面无成团物。
8.如权利要求1所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法,其特征在于,扒渣量达到80%以上。
9.如权利要求1所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法,其特征在于,扒渣后炉内渣层厚度小于30mm。
10.如权利要求1所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法,其特征在于,步骤(2)中,采用AOD炉顶枪和侧枪同时送氧的方式进行升温。
11.如权利要求1所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法,其特征在于,步骤(2)中,升温至1600~1630℃所用的时间小于等于8min。
12.如权利要求11所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法,其特征在于,步骤(2)中,所述升温至1600~1630℃所用的时间为6~8min。
13.如权利要求1所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法,其特征在于,加入高碳锰铁量为40~70kg/t。
14.如权利要求1所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法,其特征在于,步骤(3)中,所述惰性气体为氮气或氩气。
15.如权利要求14所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法,其特征在于,所述氮气为炼钢用氮气。
16.如权利要求1所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法,其特征在于,步骤(3)中,所述脱碳保锰步骤中采用侧枪吹入氧气和惰性气体。
17.如权利要求1所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法,其特征在于,步骤(3)中,脱碳温度达到1650~1660℃后,氧气与惰性气体体积的比例为(0.8~1.2):1;脱碳温度达到1670~1675℃后,氧气与惰性气体体积的比例为1:(1.8~2.2);脱碳温度达到1680~1685℃后,氧气与惰性气体体积的比例为1:(3.8~4.2)。
18.如权利要求1所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法,其特征在于,步骤(3)中,脱碳温度达到1630℃,氧气与惰性气体体积的比例为2:1;脱碳温度达到1650℃,氧气与惰性气体体积的比例为1:1;脱碳温度达到1670℃,氧气与惰性气体体积的比例为1:2;脱碳温度达到1680℃,氧气与惰性气体体积的比例为1:4。
19.如权利要求1所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法,其特征在于,步骤(3)中,钢水温度为1650℃~1685℃时,炉内渣呈堆起状,堆渣达不到要求时向钢水中补充造渣剂。
20.如权利要求19所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法,其特征在于,所述造渣剂为石灰,用量为25~35kg/t。
21.如权利要求1所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法,其特征在于,步骤(3)中,炉渣碱度,即炉渣中CaO/SiO2质量分数比大于等于3.5。
22.如权利要求1所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法,其特征在于,步骤(1)和步骤(2)中所述造渣剂为石灰。
23.如权利要求22所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法,其特征在于,步骤(1)中造渣剂的用量为35~45kg/t;步骤(2)中造渣剂的用量为30~40kg/t。
24.如权利要求1所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法,其特征在于,步骤(4)中,所述还原剂为硅锰合金。
25.如权利要求24所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法,其特征在于,所述硅锰合金为高硅硅锰,中硅硅锰和普通硅锰中至少一种。
26.如权利要求24所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法,其特征在于,所述硅锰合金的用量为70~95kg/t。
27.如权利要求1所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法,其特征在于,步骤(4)中,通入氧气吹炼的时间为1~4min;通入氮气吹炼的时间为5~7min;通入氩气吹炼的时间为2~4min。
28.如权利要求1所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法,其特征在于,步骤(4)中,炉渣碱度,即炉渣中CaO/SiO2质量分数比控制在1.8~2.4。
29.如权利要求1所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法,其特征在于,步骤(4)中,所述造渣剂为萤石球、萤石矿、硅铁中的至少一种。
30.如权利要求29所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法,其特征在于,所述造渣剂为萤石球;所述萤石球用量为18~22kg/t。
31.如权利要求1所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法,其特征在于,步骤(4)中,控制还原剂全部入炉后温度为1550~1600℃。
32.如权利要求1所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法,其特征在于,步骤(4)中,出渣时AOD炉内炉渣全部液态化,具有流动性,取出炉渣观察炉渣为灰白或白色。
33.如权利要求1所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法,其特征在于,步骤(4)中,出钢温度大于等于1530℃。
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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