CN118127401A - 硅脱氧不锈钢以及避免夹杂物析晶镁铝尖晶石的冶炼方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硅脱氧不锈钢以及避免夹杂物析晶镁铝尖晶石的冶炼方法，属于炼钢技术领域，包括：熔炼，根据钢种所需成分配料，获得S≤0.0035％的钢水兑入AOD冶炼；底吹O2/N2混合气体进行脱碳升温以及氮合金化；在碳含量达到目标含量后，还原渣中Cr2O3并脱氧及合金化；造渣、搅拌后出钢，将钢包运至LF处理；调整钢水中Ni、Mo和B元素含量，添加碳化硅对炉渣进行扩散脱氧，并调整钢包顶渣碱度；向钢液喂入硅钙线后开始软吹，温度达标后加入覆盖剂再运至模铸或连铸；模铸或连铸，全程氩气罩保护浇注。本发明通过控制硅脱氧不锈钢冶炼过程钢液中低Al和低Mg含量，降低LF精炼过程中顶渣碱度，达到限制钢液中低熔点夹杂物在冷却和凝固过程中析晶镁铝尖晶石。
Description
技术领域
本发明属于炼钢技术领域，具体涉及一种硅脱氧不锈钢以及避免夹杂物析晶镁铝尖晶石的冶炼方法。
背景技术
大多数不锈钢品种的冶炼均采用硅脱氧，以避免采用Al脱氧使钢中产生镁铝尖晶石夹杂物，从而避免对钢材热加工、冷加工和产品性能的危害。不锈钢脱氧主要采用基于硅脱氧的夹杂物塑性化处理工艺。氧化物夹杂的塑性变形能力主要与其熔化温度直接相关，氧化物夹杂的破碎能力主要与其弹性模量有关。一直以来，夹杂物控制思路主要是采用“低熔点化”控制思路，以提高夹杂物的塑性。此外，也有生产实践是通过夹杂物成分控制，获得低弹性模量夹杂物，实现帘线钢夹杂物在钢轧制过程中良好的破碎。
硅脱氧不锈钢中氧化物夹杂可分为两类，分别为CaO-SiO2-MgO-Al2O3和MnO-SiO2-Al2O3系。CaO-SiO2-MgO-Al2O3系夹杂物尺寸大，对不锈钢加工和性能的危害更大。低熔点化是硅脱氧不锈钢夹杂物控制目标，然而，低熔点CaO-SiO2-MgO-Al2O3系夹杂物在随着钢液冷却和凝固，以及在后续钢加热过程中，通常会由氧化物夹杂内部析出高熔点的镁铝尖晶石相夹杂物。这些由氧化物夹杂内部析出的镁铝尖晶石对不锈钢热加工、冷加工和产品性能有严重危害。通常在炼钢过程中已将氧化物夹杂成分控制在了具有良好塑性的低熔点区，但在凝固后的铸锭或连铸坯，单个夹杂物内部仍富集了大尺寸的高熔点镁铝尖晶石。因此，控制不锈钢中氧化物夹杂的结晶已成为制约夹杂物塑性化效果的瓶颈。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种硅脱氧不锈钢以及新型、高效的避免夹杂物析晶镁铝尖晶石的冶炼方法，通过控制硅脱氧不锈钢冶炼过程钢液中低Al和低Mg含量，降低LF精炼过程中顶渣碱度，从而达到限制钢液中低熔点夹杂物在冷却和凝固过程中析晶镁铝尖晶石。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
根据本发明技术方案的第一方面，提供一种硅脱氧不锈钢避免夹杂物析晶镁铝尖晶石的冶炼方法，包括以下步骤：
步骤1：电弧炉或中频炉熔炼，根据钢种所需成分配料，获得S≤0.0035％的钢水兑入AOD冶炼；
步骤2：AOD冶炼，底吹O2/N2混合气体进行脱碳升温以及氮合金化；在碳含量达到目标含量后，采用低铝硅铁合金还原渣中Cr2O3并进行脱氧及合金化；造渣、搅拌后出钢，将钢包运至LF处理；
步骤3：LF精炼，调整钢水中Ni、Mo和B元素达到目标含量，添加碳化硅对炉渣进行扩散脱氧，并调整钢包顶渣碱度；向钢液喂入硅钙线后开始软吹，温度达标后加入覆盖剂再运至模铸或连铸；
步骤4：模铸或连铸，模铸采用下注法。连铸和模铸均全程氩气罩保护浇注。
进一步地，所述步骤2具体包括：
底吹O2/N2混合气体进行脱碳升温，以及氮的合金化；
在碳含量达到不锈钢钢种所要求的目标含量后，采用低铝硅铁合金还原渣中Cr2O3并进行脱氧及合金化，以控制钢中低铝含量；
采用石灰+萤石造渣，以达到快速脱硫的效果；
造新渣后，底吹氩气搅拌5～10min，出钢，将钢包运至LF处理。
进一步地，所述低铝硅铁合金中Al含量≤0.004％，钢液Al含量≤0.010％。
进一步地，AOD还原期结束扒渣后，加入石灰和萤石。由此，保证AOD渣中CaF2含量3～10％，渣中MgO含量4～7％，Al2O3含量≤3％，CaO/SiO2＝1.9～2.8，渣量2.3～3.2t。
进一步地，AOD冶炼温度控制在1670℃～1750℃。
进一步地，所述步骤3具体包括：
通电升温，添加镍板、钼铁和硼铁调整钢水中Ni、Mo和B元素达到钢种的目标含量；
添加碳化硅对炉渣进行扩散脱氧，并添加石英砂或硅石调整钢包顶渣碱度；
向钢液喂入硅钙线后，开始软吹；
钢水温度达标后，向钢包渣面加入覆盖剂，然后运至模铸或连铸。
进一步地，所述碳化硅加入量为1.0～1.5kg/t，加石英砂或硅石调整钢包顶渣碱度CaO/SiO2＝1.3～1.8，渣中MgO含量4～7％、Al2O3含量≤3％，FeO+MnO含量＜1.0％，渣钢比范围为0.03～0.06。
进一步地，LF精炼石墨电极通电升温，LF精炼全程钢液温度1520～1610℃，LF精炼加的合金料均为低铝合金，控制钢液Al含量≤0.010％，Mg含量≤0.0007％。
进一步地，LF精炼底吹软搅拌前，喂0.2～0.4kg/t硅钙线对钢液进行弱钙处理，控制钢液钙含量0.0004％～0.0012％；LF精炼底吹软搅拌时间20～30min，底吹流量30～80NL/min；LF精炼出钢前，向钢包渣面均匀加入覆盖剂，避免使用含镁覆盖剂。
进一步地，当采用模铸工艺，模铸采用全程保护浇注，浇注温度＝钢的液相线温度+50～80℃；当采用连铸工艺，钢水过热度25～40℃。模铸/连铸全程保护浇注，钢水总氧含量≤35ppm。
根据本发明技术方案的第二方面，提供一种硅脱氧不锈钢，所述硅脱氧不锈钢采用根据以上任一方面所述的冶炼方法制备获得。
本发明的有益效果：
(1)AOD冶炼温度控制在1670℃～1750℃，同时渣中CaF2含量控制在3～10％，以避免钢液温度过高和渣中CaF2含量过高导致AOD炉衬耐材严重侵蚀，从而引起钢液中Mg含量增加；同时，有利于快速化渣，调整熔渣碱度和精炼效果；此外，这也大大缩短了AOD冶炼时间，这也将减轻AOD炉衬耐材的侵蚀，从而避免钢液增Mg。
(2)LF精炼渣系采用低碱度，可以降低氧化物夹杂中Al2O3含量，减少氧化物夹杂中镁铝尖晶石生成区域。LF精炼工艺中采用弱钙处理，增大氧化物夹杂中CaO含量占比，降低氧化物夹杂中Al2O3和MgO含量占比，可以有效防止氧化物夹杂析晶镁铝尖晶石。
(3)LF精炼工序中，精炼渣中含有4～7％的MgO，可以减轻对钢包耐材的侵蚀，防止钢液镁含量增加。合金料均使用低铝合金，防止钢液Al含量增加。综合，控制钢液Al含量≤0.010％，Mg含量≤0.0007％，可以有效降低氧化物夹杂中Al2O3和MgO含量，进而防止夹杂物析晶镁铝尖晶石。
(4)LF精炼工序中，渣钢比范围保持在0.03～0.06，同时底吹30～80NL/min氮气持续20～30min，可使熔渣全面覆盖钢液表面，有效促进镁铝尖晶石等高熔点夹杂物上浮去除。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为根据本发明技术方案的硅脱氧不锈钢避免夹杂物析晶镁铝尖晶石的冶炼方法流程图；
图2为实施例1中304L不锈钢连铸坯中典型夹杂物；
图3为实施例2中304L不锈钢连铸坯中典型夹杂物；
图4为实施例3中304L不锈钢连铸坯中典型夹杂物；
图5为实施例4中S2205不锈钢模铸锭典型夹杂物；
图6为实施例5中S2205不锈钢模铸锭典型夹杂物；
图7为实施例6中S2205不锈钢连铸坯典型夹杂物；
图8为对比例1中S2205不锈钢模铸锭典型夹杂物。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
本公开的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
多个，包括两个或者两个以上。
和/或，应当理解，对于本公开中使用的术语“和/或”，其仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。
本发明技术方案提供了一种硅脱氧不锈钢以及新型、高效的避免夹杂物析晶镁铝尖晶石的冶炼方法，如图1所示，其方法包括：
炼钢原料依次按电弧炉/中频炉，AOD精炼，LF精炼，模铸/连铸工序获得模铸锭或连铸坯。
这里，所述电弧炉/中频炉工序中，根据钢种所需成分进行配料，获得钢水，兑入AOD精炼。
进一步的，所述电弧炉/中频炉出钢钢水化学成分按质量百分含量包括：C≤0.10％，Mn≤3.0％，Si≤1.0％，Cr：16～26％，Ni：6～12％，Mo：0～5％，N：0.005～0.35％，S≤0.005％。
所述AOD精炼工序中，氧化期底吹O2/N2混合气体进行脱碳升温，钢液温度1700～1750℃，钢液碳含量降低至目标水平之后，进入AOD冶炼的还原期，底吹气体转变为氩气，添加低铝硅铁还原渣中Cr2O3并进行钢液脱氧。AOD还原期结束后，扒渣，加石灰以及萤石造新渣，新渣Al2O3含量≤3％，渣量2.5～3.2t。AOD冶炼温度控制在1670℃～1750℃。AOD出钢钢水化学成分按质量百分含量包括：C≤0.08％，Mn≤3.0％，Si≤1.0％，Cr：16～26％，Ni：6～12％，Mo：0～5％，N：0.005～0.35％，S≤0.005％。
进一步的，所述AOD还原期低铝硅铁包括按质量百分比计的如下成分：Si：70％～80％、Al≤0.004％，余量为铁和不可避免的杂质。低铝硅铁添加量为25±2kg/t。在保证钢液充分脱氧的前提下，控制钢液低Al含量，避免氧化物夹杂中Al2O3含量增加。
进一步的，AOD扒渣后造的新渣中CaF2含量3～10％，MgO含量4～7％。渣中含有一定量的CaF2可以降低渣的熔化温度，减少对耐材的侵蚀。渣中含有一定量的MgO同样也会减少对耐材的侵蚀，防止由于耐材的侵蚀导致钢液中Mg含量增加，进而增加夹杂物中MgO的含量。
进一步的，AOD扒渣后重新造渣，二元碱度CaO/SiO2＝1.9～2.8。若炉渣碱度太高，会使钢液Mg和Al活度增加，从而导致夹杂物中MgO和Al2O3含量增加。如果炉渣碱度太高，镁铝尖晶石夹杂物的生成范围也会显著增加。因此，要保持较低的渣碱度，防止夹杂物中MgO和Al2O3含量过高。
所述LF精炼工序中，钢包到位后捞渣，通电升温，添加镍板、钼铁和硼铁调整钢水中Ni、Mo和B元素达到钢种目标含量。向炉渣中添加碳化硅进行扩散脱氧，先底吹大流量氮气160～180NL/min，加石英砂或硅石调整钢包顶渣。精炼30～40mim后，向钢液中喂入硅钙线进行弱钙处理，控制钢液钙含量0.0004％～0.0012％。弱钙处理后进行软吹，底吹小流量氮气。LF精炼全程钢液温度1520～1610℃。LF精炼出钢前，向钢包渣面均匀加入碳化稻壳覆盖剂，避免使用含镁覆盖剂，控制钢液Al含量≤0.010％，优选地0.0018～0.0065，更优选地0.0018～0.0035％，进一步地优选地0.0018％；Mg含量≤0.0007％，优选地0.0002％～0.0006％，更优选地0.0002％～0.0004％，进一步地优选地0.0002％。
其中，经验证，二者之间的含量彼此制约。具体地，当Al含量高于0.010％，而Mg含量低于0.0007％时，或当Al含量低于0.010％，而Mg含量高于0.0007％时，或当Al含量高于0.010％，而Mg含量高于0.0007％时，氧化物夹杂内部均会析出大量镁铝尖晶石。
此外，在不锈钢冶炼实际生产中，钢中的Al含量低于0.0018％，Mg含量低于0.0002％基本上是不可能实现的。首先，不锈钢冶炼过程添加的合金料中会含微量的Al和Mg。其次，AOD和钢包耐材均是钢中Mg的来源。如果需控制钢中Al含量低于0.0018％，Mg含量低于0.0002％，则冶炼难度和成本极大。
LF精炼结束之后，钢包运至连铸或模铸。LF出钢钢水化学成分按质量百分含量包括：C≤0.08％，Mn≤3.0％，Si≤1.0％，Cr：16～26％，Ni：6～12％，Mo：0～5％，N：0.005～0.35％，S≤0.005％，O≤0.005％。
进一步的，LF精炼工序中加的钼铁和硼铁为低铝钼铁合金和低铝硼铁合金，以控制钢液Al含量≤0.010％，Mg含量≤0.0007％，防止氧化物夹杂中Al2O3和MgO含量过高，析晶镁铝尖晶石。
进一步的，LF精炼过程中碳化硅加入量为1.0～1.5kg/t；
硅钙线喂入量为0.2～0.4kg/t。进行弱钙处理，提高氧化物夹杂中CaO含量，降低氧化物夹杂中Al2O3和MgO含量占比，可以有效防止氧化物夹杂内部析晶镁铝尖晶石。若硅钙线喂入量低于0.2kg/t，则氧化物夹杂中的CaO含量偏低，一方面，夹杂物的熔点高，不易变形；另一方面，夹杂物中的Al2O3和MgO含量占比高，夹杂物会内部析出镁铝尖晶石。若硅钙线喂入量高于0.4kg/t，则氧化物夹杂中的CaO含量偏高，夹杂物熔点非常高，导致夹杂物不能变形，危害钢的加工和使用性能。
进一步的，LF精炼加入石英砂或硅石调渣二元碱度CaO/SiO2＝1.3～1.8，渣中MgO含量4～7％、Al2O3含量≤3％，FeO+MnO含量＜1.0％，渣钢比范围为0.03～0.06。低渣碱度一方面可以降低氧化物夹杂中MgO和Al2O3含量，另一方面可以减少镁铝尖晶石夹杂物的生成区域。渣中含有一定量的MgO可以减轻钢包耐火材料的侵蚀，有效防止钢液增Mg。渣钢比范围保持在0.03～0.06，钢液温度保持在1520～1610℃，可以使熔渣全面覆盖钢液表面，促进钢液中局部富集MgO·Al2O3尖晶石的夹杂物的上浮去除。
进一步的，LF精炼软吹过程，底吹小流量氮气，以控制渣面微微波动为宜，流量为30～80NL/min，软吹时间为20～30min。合理的底吹制度有利于大尺寸、高熔点的氧化物夹杂物上浮去除。此外，合理的底吹制度将有利于渣钢反应性的活跃，更有利于夹杂物成分的控制。
所述连铸或模铸工序中，全程保护浇注，防止钢液二次氧化，控制钢水总氧含量≤35ppm。模铸钢锭化学成分按质量百分含量包括：C≤0.08％，Mn≤3.0％，Si≤1.0％，Cr：16～26％，Ni：6～12％，Mo：0～5％，N：0.005～0.35％，S≤0.005％，O≤0.005％。
进一步的，如采用模铸工艺，全程采用保护浇注，浇注温度为钢的液相线温度+50～80℃；
如采用连铸工艺，钢水过热度25～40℃，全程氩气保护浇注。为避免钢水浇铸成坯过程中耐火材料对钢水的污染，钢包、中包、长水口、塞棒、浸入式水口等与钢水直接接触部分的耐火材料均无铝化，即Al2O3+Al≤2.5％，否则会使钢液Al含量增加，超过权利要求书中给出的Al含量上限，从而导致氧化物夹杂内部析出镁铝尖晶石。此外，全程保证稳态浇铸，避免拉速过大造成液面钢渣混卷。
事实上，通过AOD冶炼温度、AOD渣中CaF2含量、LF精炼渣成分、LF精炼弱钙处理、渣钢比、合金料低Al含量、LF软吹制度和精炼温度控制的结合，达到LF精炼结束钢液中CaO-SiO2-MgO-Al2O3夹杂物中MgO含量≤12％，Al2O3含量≤25％的目标，最终避免夹杂物析晶镁铝尖晶石。
实施例1：
本实施例介绍了一种避免硅脱氧不锈钢夹杂物析晶镁铝尖晶石的方法的操作步骤，实施例一具体为304L不锈钢。
电弧炉和中频炉工序：电弧炉和中频炉冶炼不锈钢母液，原料为返回钢、高镍生铁、废钢和合金料。中频炉用于熔化合金料，电弧炉冶炼出钢采取滑板挡渣和留钢操作，出钢温度1660℃，出钢过程不加造渣料，出钢结束后加碳化稻壳匀铺洒在钢水表面。
AOD工序：电弧炉和中频炉冶炼的母液倒入AOD炉，在AOD冶炼工序，使用低铝硅铁还原渣中氧化铬和钢液脱氧，低铝硅铁中Al含量≤0.004％，钢液Al含量0.0025％。AOD还原期结束扒渣后，加入500kg石灰和300kg萤石，AOD渣中CaF2含量7.8％，渣中MgO含量5.8％，Al2O3含量2.5％，渣二元碱度CaO/SiO2＝1.9，渣量2.3t。AOD冶炼温度控制在1670℃～1750℃。
LF工序：钢包到站加入碳化硅1.0kg/t扩散脱氧，加石英砂调整钢包顶渣碱度CaO/SiO2＝1.5，渣中MgO含量5.2％、Al2O3含量2.2％，CaF2含量7.2％，FeO+MnO含量＜1.0％，渣钢比为0.03。LF精炼石墨电极通电升温，精炼全程钢液温度范围为1520～1610℃。LF精炼加的合金料均为低铝合金，钢液Al含量0.0018％，Mg含量0.0002％。钢液成分和温度合适后，钢包渣表面加碳化稻壳覆盖保温，调节底吹氩气流量为35～80NL/min，以控制渣面微微波动为宜，软吹搅拌30min。LF精炼底吹软搅拌前，喂0.2kg/t硅钙线对钢液进行弱钙处理。出钢温度1540℃。
连铸工序：连铸全程保护浇注，中包钢水总氧含量30ppm，钢水过热度30℃，拉速1.1m/min。
参见附图2可知：氧化物夹杂为成分均匀的CaO-SiO2-MgO-Al2O3，夹杂物任何位置都没有析出镁铝尖晶石，且CaO-SiO2-MgO-Al2O3夹杂物熔点为1300℃。
实施例2：
本实施例介绍了一种避免硅脱氧不锈钢夹杂物析晶镁铝尖晶石的方法的操作步骤，实施例二具体为304L不锈钢。
电弧炉和中频炉工序：电弧炉和中频炉冶炼不锈钢母液，原料为返回钢、高镍生铁、废钢和合金料。中频炉用于熔化合金料，电弧炉冶炼出钢采取滑板挡渣和留钢操作，出钢温度1670℃，出钢过程不加造渣料，出钢结束后加碳化稻壳匀铺洒在钢水表面。
AOD工序：电弧炉和中频炉冶炼的母液倒入AOD炉，在AOD冶炼工序，使用低铝硅铁还原渣中氧化铬和钢液脱氧，低铝硅铁中Al含量≤0.004％，钢液Al含量0.0082％。AOD还原期结束扒渣后，加入660kg石灰和280kg萤石，AOD渣中CaF2含量8.2％，渣中MgO含量7％，Al2O3含量2.3％，渣二元碱度CaO/SiO2＝2.8，渣量3.2t。
LF工序：钢包到站加入碳化硅1.5kg/t扩散脱氧，加石英砂调整钢包顶渣碱度CaO/SiO2＝1.8，渣中MgO含量6.7％、Al2O3含量2.0％，CaF2含量7.3％，FeO+MnO含量＜1.0％，渣钢比为0.06。LF精炼石墨电极通电升温，精炼全程钢液温度范围为1520～1610℃。LF精炼加的合金料均为低铝合金，钢液Al含量0.0077％，Mg含量0.0007％。钢液成分和温度合适后，钢包渣表面加碳化稻壳覆盖保温，调节底吹氩气流量为35～80NL/min，以控制渣面微微波动为宜，软吹搅拌26min。LF精炼底吹软搅拌前，喂0.4kg/t硅钙线对钢液进行弱钙处理。出钢温度1580℃。
连铸工序：连铸全程保护浇注，中包钢水总氧含量28ppm，钢水过热度40℃，拉速1.2m/min。
参见附图3可知：氧化物夹杂为成分均匀的CaO-SiO2-MgO-Al2O3，夹杂物任何位置都没有析出镁铝尖晶石，且CaO-SiO2-MgO-Al2O3夹杂物熔点为1430℃。
实施例3：
本实施例介绍了一种避免硅脱氧不锈钢夹杂物析晶镁铝尖晶石的方法的操作步骤，实施例三具体为304L不锈钢。
电弧炉和中频炉工序：电弧炉和中频炉冶炼不锈钢母液，原料为返回钢、高镍生铁、废钢和合金料。中频炉用于熔化合金料，电弧炉冶炼出钢采取滑板挡渣和留钢操作，出钢温度1665℃，出钢过程不加造渣料，出钢结束后加碳化稻壳匀铺洒在钢水表面。
AOD工序：电弧炉和中频炉冶炼的母液倒入AOD炉，在AOD冶炼工序，使用低铝硅铁还原渣中氧化铬和钢液脱氧，低铝硅铁中Al含量≤0.004％，钢液Al含量0.0055％。AOD还原期结束扒渣后，加入550kg石灰和350kg萤石，AOD渣中CaF2含量5.8％，渣中MgO含量6.2％，Al2O3含量2.2％，渣二元碱度CaO/SiO2＝2.5，渣量2.7t。
LF工序：钢包到站加入碳化硅1.3kg/t扩散脱氧，加石英砂调整钢包顶渣碱度CaO/SiO2＝1.5，渣中MgO含量5.8％、Al2O3含量2.0％，CaF2含量5.2％，FeO+MnO含量＜1.0％，渣钢比为0.045。LF精炼石墨电极通电升温，精炼全程钢液温度范围为1520～1610℃。LF精炼加的合金料均为低铝合金，钢液Al含量0.0050％，Mg含量0.0005％。钢液成分和温度合适后，钢包渣表面加碳化稻壳覆盖保温，调节底吹氩气流量为35～80NL/min，以控制渣面微微波动为宜，软吹搅拌20min。LF精炼底吹软搅拌前，喂0.3kg/t硅钙线对钢液进行弱钙处理。出钢温度1555℃。
连铸工序：连铸全程保护浇注，中包钢水总氧含量32ppm，钢水过热度32℃，拉速1.1m/min。
参见附图4可知：氧化物夹杂为成分均匀的CaO-SiO2-MgO-Al2O3，夹杂物任何位置都没有析出镁铝尖晶石，且CaO-SiO2-MgO-Al2O3夹杂物熔点为1375℃。
实施例4：
本实施例介绍了一种避免硅脱氧不锈钢夹杂物析晶镁铝尖晶石的方法的操作步骤，实施例四具体为S2205不锈钢。
中频炉工序：中频炉冶炼不锈钢母液，原料为返回钢、高镍生铁、废钢和合金料，出钢温度1702℃。
AOD工序：中频炉先后冶炼两炉30t钢水，兑入AOD炉。在AOD冶炼工序，使用低铝硅铁还原渣中氧化铬和钢液脱氧，低铝硅铁中Al含量≤0.004％，钢液Al含量0.0032％。AOD还原期结束扒渣后，加入510kg石灰和330kg萤石，AOD渣中CaF2含量3.3％，渣中MgO含量4.6％，Al2O3含量2.2％，渣二元碱度CaO/SiO2＝1.9，渣量2.3t。
LF工序：钢包到站加入碳化硅1.0kg/t扩散脱氧，加硅石调整钢包顶渣碱度CaO/SiO2＝1.3，渣中MgO含量4.4％、Al2O3含量1.9％，CaF2含量2.9％，FeO+MnO含量＜1.0％，渣钢比为0.03。LF精炼石墨电极通电升温，精炼全程钢液温度范围为1520～1610℃。LF精炼加的合金料均为低铝合金，钢液Al含量0.0024％，Mg含量0.0003％。钢液成分和温度合适后，钢包渣表面加碳化稻壳覆盖保温，调节底吹氩气流量为35～80NL/min，以控制渣面微微波动为宜，软吹搅拌30min。LF精炼底吹软搅拌前，喂0.2kg/t硅钙线对钢液进行弱钙处理。出钢温度1558℃。
模铸工序：模铸全程采用下注法并保护浇注，钢包钢水总氧含量35ppm，钢水浇注温度1548℃。
参见附图5可知：氧化物夹杂为成分均匀的CaO-SiO2-MgO-Al2O3，夹杂物任何位置都没有析出镁铝尖晶石，且CaO-SiO2-MgO-Al2O3夹杂物熔点为1310℃。
实施例5：
本实施例介绍了一种避免硅脱氧不锈钢夹杂物析晶镁铝尖晶石的方法的操作步骤，实施例五具体为S2205不锈钢。
中频炉工序：中频炉冶炼不锈钢母液，原料为返回钢、高镍生铁、废钢和合金料，出钢温度1680℃。
AOD工序：中频炉先后冶炼两炉30t钢水，兑入AOD炉。在AOD冶炼工序，使用低铝硅铁还原渣中氧化铬和钢液脱氧，低铝硅铁中Al含量≤0.004％，钢液Al含量0.0093％。AOD还原期结束扒渣后，加入715kg石灰和536kg萤石，AOD渣中CaF2含量9.3％，渣中MgO含量7％，Al2O3含量2.8％，渣二元碱度CaO/SiO2＝2.8，渣量3.2t。
LF工序：钢包到站加入碳化硅1.5kg/t扩散脱氧，加硅石调整钢包顶渣碱度CaO/SiO2＝1.8，渣中MgO含量6.5％、Al2O3含量2.1％，CaF2含量8.7％，FeO+MnO含量＜1.0％，渣钢比为0.06。LF精炼石墨电极通电升温，精炼全程钢液温度范围为1520～1610℃。LF精炼加的合金料均为低铝合金，钢液Al含量0.0072％，Mg含量0.0007％。钢液成分和温度合适后，钢包渣表面加碳化稻壳覆盖保温，调节底吹氩气流量为35～80NL/min，以控制渣面微微波动为宜，软吹搅拌25min。LF精炼底吹软搅拌前，喂0.4kg/t硅钙线对钢液进行弱钙处理。出钢温度1588℃。
模铸工序：模铸全程采用下注法并保护浇注，钢包钢水总氧含量29ppm，钢水浇注温度1578℃。
参见附图6可知：氧化物夹杂为成分均匀的CaO-SiO2-MgO-Al2O3，夹杂物任何位置都没有析出镁铝尖晶石，且CaO-SiO2-MgO-Al2O3夹杂物熔点为1450℃。
实施例6：
本实施例介绍了一种避免硅脱氧不锈钢夹杂物析晶镁铝尖晶石的方法的操作步骤，实施例六具体为S2205不锈钢。
中频炉工序：中频炉冶炼不锈钢母液，原料为返回钢、高镍生铁、废钢和合金料，出钢温度1690℃。
AOD工序：中频炉先后冶炼两炉30t钢水，兑入AOD炉。在AOD冶炼工序，使用低铝硅铁还原渣中氧化铬和钢液脱氧，低铝硅铁中Al含量≤0.004％，钢液Al含量0.0057％。AOD还原期结束扒渣后，加入632kg石灰和477kg萤石，AOD渣中CaF2含量6.4％，渣中MgO含量6％，Al2O3含量2.4％，渣二元碱度CaO/SiO2＝2.4，渣量2.8t。
LF工序：钢包到站加入碳化硅1.2kg/t扩散脱氧，加石英砂调整钢包顶渣碱度CaO/SiO2＝1.6，渣中MgO含量5.6％、Al2O3含量2.1％，CaF2含量5.9％，FeO+MnO含量＜1.0％，渣钢比为0.048。LF精炼石墨电极通电升温，精炼全程钢液温度范围为1520～1610℃。LF精炼加的合金料均为低铝合金，钢液Al含量0.0044％，Mg含量0.0005％。钢液成分和温度合适后，钢包渣表面加碳化稻壳覆盖保温，调节底吹氩气流量为35～80NL/min，以控制渣面微微波动为宜，软吹搅拌23min。LF精炼底吹软搅拌前，喂0.32kg/t硅钙线对钢液进行弱钙处理。出钢温度1564℃。
连铸工序：连铸全程保护浇注，中包钢水总氧含量32ppm，钢水过热度32℃，拉速1.1m/min。
参见附图7可知：氧化物夹杂为成分均匀的CaO-SiO2-MgO-Al2O3，夹杂物任何位置都没有析出镁铝尖晶石，且CaO-SiO2-MgO-Al2O3夹杂物熔点为1390℃。对比例1：
原工艺生产2205不锈钢时，中频炉冶炼生产两炉30t钢水，原料为返回钢、高镍生铁、废钢和合金料，兑入AOD进行冶炼。在AOD冶炼工序，使用低铝硅铁还原渣中氧化铬和钢液脱氧，低铝硅铁中Al含量≤0.004％，钢液Al含量0.016％。AOD还原期结束扒渣后，加入石灰和萤石重新造渣，AOD渣二元碱度CaO/SiO2＝3.0，渣量3.3t。将AOD冶炼钢水倒入钢包，运至LF工位进行精炼。AOD出钢包中夹杂物类型为CaO-SiO2-MgO-Al2O3。LF钢包到站后加入碳化硅扩散脱氧，加石英砂调整钢包顶渣碱度CaO/SiO2＝2.5，渣中MgO含量8.5％、Al2O3含量3.1％，渣钢比为0.048。LF精炼石墨电极通电升温，精炼全程钢液温度范围为1520～1610℃。LF精炼加的合金料均为低铝合金，钢液Al含量0.012％，Mg含量0.0011％。钢液成分和温度合适后，钢包渣表面加碳化稻壳覆盖保温，调节底吹氩气流量为35～80NL/min，以控制渣面微微波动为宜，软吹搅拌30min。LF精炼底吹软搅拌前，喂0.6kg/t硅钙线对钢液进行弱钙处理。出钢温度1564℃。出钢包中夹杂物类型为CaO-SiO2-MgO-Al2O3系夹杂。
模铸工序：模铸全程采用下注法并保护浇注，钢包钢水总氧含量35ppm，钢水浇注温度1552℃。
参见附图8可知：模铸锭中CaO-SiO2-MgO-Al2O3夹杂物内部析出了大量大尺寸镁铝尖晶石。
对比例2：
本对比例介绍了一种避免硅脱氧不锈钢夹杂物析晶镁铝尖晶石的方法的操作步骤，对比例具体为304L不锈钢。
电弧炉和中频炉工序：电弧炉和中频炉冶炼不锈钢母液，原料为返回钢、高镍生铁、废钢和合金料。中频炉用于熔化合金料，电弧炉冶炼出钢采取滑板挡渣和留钢操作，出钢温度1675℃，出钢过程不加造渣料，出钢结束后加碳化稻壳匀铺洒在钢水表面。
AOD工序：电弧炉和中频炉冶炼的母液倒入AOD炉，在AOD冶炼工序，使用低铝硅铁还原渣中氧化铬和钢液脱氧，低铝硅铁中Al含量≤0.004％，钢液Al含量0.015％。AOD还原期结束扒渣后，加入600kg石灰和270kg萤石，AOD渣中CaF2含量8.5％，渣中MgO含量6.5％，Al2O3含量2.1％，渣二元碱度CaO/SiO2＝2.2，渣量2.9t。
LF工序：钢包到站加入碳化硅1.4kg/t扩散脱氧，加石英砂调整钢包顶渣碱度CaO/SiO2＝1.6，渣中MgO含量5.7％、Al2O3含量2.0％，CaF2含量7.6％，FeO+MnO含量＜1.0％，渣钢比为0.04。LF精炼石墨电极通电升温，精炼全程钢液温度范围为1530～1610℃。LF精炼加的合金料均为低铝合金，钢液Al含量0.0138％，Mg含量0.0006％。钢液成分和温度合适后，钢包渣表面加碳化稻壳覆盖保温，调节底吹氩气流量为35～80NL/min，以控制渣面微微波动为宜，软吹搅拌28min。LF精炼底吹软搅拌前，喂0.4kg/t硅钙线对钢液进行弱钙处理。出钢温度1560℃。
连铸工序：连铸全程保护浇注，中包钢水总氧含量26ppm，钢水过热度33℃，拉速1.2m/min。
连铸坯中氧化物夹杂内部析出了大量富Al2O3的大尺寸镁铝尖晶石。
对比例3：
本对比例介绍了一种避免硅脱氧不锈钢夹杂物析晶镁铝尖晶石的方法的操作步骤，对比例具体为S2205不锈钢。
电弧炉和中频炉工序：电弧炉和中频炉冶炼不锈钢母液，原料为返回钢、高镍生铁、废钢和合金料，出钢温度1685℃。
AOD工序：电弧炉和中频炉冶炼不锈钢母液兑入AOD炉。在AOD冶炼工序，使用低铝硅铁还原渣中氧化铬和钢液脱氧，低铝硅铁中Al含量≤0.004％，钢液Al含量0.0055％。AOD还原期结束扒渣后，加入620kg石灰和400kg萤石，AOD渣中CaF2含量6.8％，渣中MgO含量6.9％，Al2O3含量2.2％，渣二元碱度CaO/SiO2＝2.5，渣量2.7t。
LF工序：钢包到站加入碳化硅1.2kg/t扩散脱氧，加石英砂调整钢包顶渣碱度CaO/SiO2＝1.8，渣中MgO含量5.9％、Al2O3含量2.0％，CaF2含量6.3％，FeO+MnO含量＜1.0％，渣钢比为0.04。LF精炼石墨电极通电升温，精炼全程钢液温度范围为1520～1600℃。LF精炼加的合金料均为低铝合金，钢液Al含量0.0048％，Mg含量0.0010％。钢液成分和温度合适后，钢包渣表面加碳化稻壳覆盖保温，调节底吹氩气流量为35～80NL/min，以控制渣面微微波动为宜，软吹搅拌28min。LF精炼底吹软搅拌前，喂0.32kg/t硅钙线对钢液进行弱钙处理。出钢温度1550℃。
连铸工序：连铸全程保护浇注，中包钢水总氧含量30ppm，钢水过热度30℃，拉速1.1m/min。
连铸坯中氧化物夹杂内部析出了大量富Al2O3的大尺寸镁铝尖晶石。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，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创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种硅脱氧不锈钢避免夹杂物析晶镁铝尖晶石的冶炼方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：电弧炉或中频炉熔炼，根据钢种所需成分配料，获得S≤0.0035％的钢水兑入AOD冶炼；
步骤2：AOD冶炼，底吹O2/N2混合气体进行脱碳升温以及氮合金化；在碳含量达到目标含量后，采用低铝硅铁合金还原渣中Cr2O3并进行脱氧及合金化；造渣、搅拌后出钢，将钢包运至LF处理；
步骤3：LF精炼，调整钢水中Ni、Mo和B元素达到目标含量，添加碳化硅对炉渣进行扩散脱氧，并调整钢包顶渣碱度；向钢液喂入硅钙线后开始软吹，温度达标后加入覆盖剂再运至模铸或连铸；
步骤4：模铸或连铸，全程氩气罩保护浇注。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：
底吹O2/N2混合气体进行脱碳升温，以及氮的合金化；
在碳含量达到不锈钢钢种所要求的目标含量后，采用低铝硅铁合金还原渣中Cr2O3并进行脱氧及合金化，以控制钢中低铝含量；
采用石灰+萤石造渣，以达到快速脱硫的效果；
造新渣后，底吹氩气搅拌5～10min，出钢，将钢包运至LF处理。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述低铝硅铁合金中Al含量≤0.004％，钢液Al含量≤0.010％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，AOD还原期结束扒渣后，加入石灰和萤石；AOD冶炼温度控制在1670℃～1750℃。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：
通电升温，添加镍板、钼铁和硼铁调整钢水中Ni、Mo和B元素达到钢种的目标含量；
添加碳化硅对炉渣进行扩散脱氧，并添加石英砂或硅石调整钢包顶渣碱度；
向钢液喂入硅钙线后，开始软吹；
钢水温度达标后，向钢包渣面加入覆盖剂，然后运至模铸或连铸。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳化硅加入量为1.0～1.5kg/t，加石英砂或硅石调整钢包顶渣碱度CaO/SiO2＝1.3～1.8，渣中MgO含量4～7％、Al2O3含量≤3％，FeO+MnO含量＜1.0％，渣钢比范围为0.03～0.06。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，LF精炼石墨电极通电升温，LF精炼全程钢液温度1520～1610℃，LF精炼加的合金料均为低铝合金，控制钢液Al含量≤0.010％，Mg含量≤0.0007％。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，LF精炼底吹软搅拌前，喂0.2～0.4kg/t硅钙线对钢液进行弱钙处理，控制钢液钙含量0.0004％～0.0012％；LF精炼底吹软搅拌时间20～30min，底吹流量30～80NL/min；LF精炼出钢前，向钢包渣面均匀加入覆盖剂，避免使用含镁覆盖剂。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当采用模铸工艺，模铸采用全程保护浇注，浇注温度＝钢的液相线温度+50～80℃；当采用连铸工艺，钢水过热度25～40℃。模铸/连铸全程保护浇注，钢水总氧含量≤35ppm。
10.一种硅脱氧不锈钢，其特征在于，所述硅脱氧不锈钢采用根据权利要求1至9中任一项所述的冶炼方法制备获得。
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