CN85101003B - 低磷高铬不锈钢及超低磷高铬不锈钢的脱磷工艺 - Google Patents
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Abstract
研究一种好的脱磷剂加入法，提高其利用率，是提高高铬不锈钢脱磷率的关键。本发明用喷射冶金的方法，以碱或碱土金属及其合金的粉剂作脱磷剂喷入钢包或钢包精炼炉内的高铬不锈钢液中进行脱磷。工业条件下，脱磷率达到７１～８９％，钢中磷含量可降到０．００５％。可以用普通高铬不锈钢返回料或普通铁铬合金生产低磷或超低磷高铬不锈钢。
Description
一般碳素钢和低合金钢种，应用氧化法脱磷原理，很容易将钢中磷含量降低到极低的水平。但氧化法对于高铬或高锰，或高铬锰、高氮含量的钢种，则很难将磷从钢液中除去。近年来，日本制钢所室兰制作所应用还原脱磷的原理，用上置法，在钢包包底导入氩气搅拌钢液的条件下，分批加入脱磷剂CaC2于钢包内的钢液表面，对含铬量28～45%的熔钢进行脱磷处理，工业试验条件下，脱磷率达到42～66%〔竹之内朋夫等，日本金属学会会报，第23卷，第4号（1984）P267〕。这项技术的缺点是：脱磷剂与钢液接触界面面积小，有效作用时间短，脱磷剂钙的蒸发损失大，脱磷过程时间长，脱磷效果较差。
本发明的目的在于：应用喷射冶金的方法，将粉状脱磷剂喷入钢包或钢包精炼炉内的高铬不锈钢钢液深处，增大脱磷剂与钢液接触界面面积，增长脱磷剂与钢液有效的脱磷作用时间，缩短脱磷操作过程的时间，减少脱磷剂的蒸发损失，提高脱磷率。
对于低磷高铬不锈钢的脱磷工艺，用在高铬（〔Cr〕≥4.0%）或高锰（〔Mn〕≥2.0%），或高铬、锰，高氮含量（〔N〕≥0.10%）系列不锈钢、耐磨钢、超低温钢炉料化清后，测温，可在钢液温度为1560～1580℃时脱氧，扒除熔化渣。再可按占钢液重量的3～5%，以6∶2∶2，加入CaO+CaC2+CaF2渣料造新渣。化渣后，测温定氧，可在钢液温度为1550～1580℃，氧含量低于30～100ppm时，带渣出钢到钢包或钢包精炼炉中，其包衬可为碱性耐火材料打结而成，所说的碱性耐火材料可为镁砂或白云石。出钢过程中，可往钢包或钢包精炼炉内加铝0.5公斤/吨钢补充脱氧。钢包或钢包精炼炉在使用前，最好经过仔细烘烤。
钢液出到钢包或钢包精炼炉后，最好加盖密封，从其上部往钢包或钢包精炼炉内熔池上方吹惰性或还原性保护气体，例如氩气，吹氩压力可为0.5～0.8大气压（表压）。
测温定氧，最好在钢液温度为1500～1560℃，钢中氧含量低于30～100ppm时，用碱或碱土金属及其合金的粉剂作为脱磷剂，进行喷粉脱磷操作。所说的碱或碱土金属及其合金的粉剂可为CaC2+CaSi混合粉剂，或CaC2、或CaSi单一粉剂。载气最好用氩气。喷入量可以控制在2.0～5.0%（钢液重量百分比），喷粉速度可为10～30公斤/吨钢·分，喷粉设备可用公知的粉料分配器，自耗式单孔喷枪或一孔及一孔以上多孔永久型喷枪，及其供气调节***。
喷粉脱磷后，最好继续在加盖密封、吹氩保护的条件下，将处理好的钢液，注入一个精炼装置中，但要注意防止脱磷渣进入精炼装置，这个精炼装置可以是带吹氧***的钢包精炼炉或VOD、或AOD炉。在精炼炉中进行吹氧脱碳和其它精炼工序。
本发明同室兰制作所的技术比较，具有脱磷过程时间短，脱磷剂利用率高，脱磷效果好。经工业试验，本发明的脱磷率，对于18-8型不锈钢，达到74～89%，对于1Cr18Mn9Ni4Mo3Cu2N不锈钢，达到71～78%。同时，还能大幅度地降低钢中氧、硫、氮以及砷、铅、锑等有害元素的含量。
对于超低磷高铬不锈钢的脱磷工艺，日本制钢所室兰制作所应用双联冶炼法，即高铬合金应用还原法脱磷原理，钢液出炉后，置于钢包中，在从包底导入氩气搅拌钢液的条件下，用上置法，将脱磷剂CaC2分批加入钢包内钢液表面，进行脱磷处理;在另一台电弧炉内冶炼碳素钢液，用氧化法脱磷原理，在炉内进行氧化脱磷。经过脱磷处理的高铬合金钢液，从钢包中注入VOD炉，在VOD炉内进行真空吹氧脱碳。然后，同已经脱磷处理的碳钢钢液一起注入钢包精炼炉，在钢包精炼炉内混合成低磷高铬不锈钢液（〔P〕＜0.010%），加热，真空精炼〔竹之内朋夫等，日本金属学会会报，第23卷，第4号（1984）P267）。如前所述，上述方法存在高铬合金钢液脱磷处理时间长，脱磷剂利用率较低，脱磷效果较差，因而很难生产超低磷高铬不锈钢（〔P〕≤0.005%）。
本发明的目的在于应用喷射冶金法，取代用上置法、分批加入脱磷剂的工艺，因此，缩短了脱磷处理时间，提高了脱磷剂的利用率，获得了更高的脱磷效果。不仅可以生产低磷（〔P〕＜0.010%）高铬不锈钢，而且可以生产超低磷（〔P〕≤0.005%）高铬不锈钢。
对于超低磷高铬不锈钢的脱磷工艺，用在高铬（〔Cr〕≥4.0%）或高锰（〔Mn〕≥2.0%），或高铬、锰、高氮含量（〔N〕≥0.10%）系列的不锈钢、耐磨钢、超低温钢，炉料化清后，测温，可在温度为1560～1580℃时进行脱氧处理，脱氧后，最好扒除熔化渣，加入CaO+CaC2+CaF2渣料，可按6∶2∶2的比值，加入量可控制在3～5%（钢液重量百分比）造新渣。化渣后，测温定氧，可以在温度1550～1580℃，钢中氧含量低于30～100ppm时，带渣出钢到钢包或钢包精炼炉中。所说的钢包或钢包精炼炉的包衬，可以为碱性耐火材料打结而成，这类碱性耐火材料可以是镁砂或白云石。出钢过程中，可往钢包或钢包精炼炉内加铝0.5公斤/吨钢补充脱氧。钢包或钢包精炼炉在使用前，最好经过仔细烘烤。
钢液出到钢包或钢包精炼炉后，最好加盖密封，可以从其上部往钢包或钢包精炼炉内熔池上方吹惰性或还原性保护气体，例如氩气，吹氩压力可控制在0.5～0.8大气压（表压）。
测温定氧。最好在钢液温度为1500～1560℃，氧含量低于30～100ppm时，以碱或碱土金属及其合金粉剂作为脱磷剂，进行喷粉脱磷操作。所说的碱或碱土金属及其合金粉剂可为CaC2+CaSi混合粉剂，或CaC2，或CaSi单一粉剂。喷粉设备可与前面所述的一样，载气亦最好采用氩气。喷入量可以控制为4.0～5.5%（钢液重量百分比），喷粉速度可控制为10～30公斤/吨钢·分。
喷粉脱磷后，将处理好的钢液注入精炼装置中，这个精炼装置可以是带吹氧***的钢包精炼炉，在其中进行真空吹氧脱碳。在钢液注入钢包精炼炉的过程中，最好是继续加盖密封、吹氩保护，并注意防止脱磷渣进入钢包精炼炉。
碳钢钢液在另一台炼钢炉内熔制，可以是电弧炉。钢液化清后，测温。可在温度为1500～1560℃时，扒除部分熔化渣，可按占钢液重量2-4%，以8∶2的比值，加入CaO+CaF2渣料造新渣。化渣后，测温，用氧化法脱磷原理，用喷射冶金的方法，往炉内喷粉脱磷。喷粉开始钢液温度可为1500～1560℃，脱磷粉剂最好用CaO+CaF2+Fe2O3，其比值可按6∶2∶2，喷入量可按2.0～5.0%（钢液重量百分比）控制。载气最好用氧化性气体如氧气，喷粉速度可为6.0～10.0公斤/吨钢·分。喷粉脱磷后，将钢液出到一个精炼装置中，同已经过脱磷、脱碳处理的高铬合金钢液混合，加热，真空精炼。这个精炼装置可以是钢包精炼炉。
本发明同室兰制作所的技术比较，由于采用喷射冶金法喷入脱磷粉剂，钢包或钢包精炼炉加盖密封，并从其上部吹入氩气，缩短了脱磷处理时间，提高了脱磷剂的利用率，获得了高的脱磷效果，并大幅度降低了氧、硫、氮以及砷、铅、锑、锡等微量杂质的含量如前面所述外，应用本发明可以采用普通不锈钢返回料和一般铁铬合金，生产含磷量低于0.005%的超低磷高铬不锈钢。
实施例1
1Cr18Ni9Ti的脱磷
1.装料：在3吨电弧炉内装18-8返回料～5吨、加入电极5公斤。
2.通电、熔化（通知炉后慢火烤钢包）
3.化清（通知炉后大火烤钢包）
取钢样①
渣样①
气样①
4.加还原剂
5.测温T＝1600℃，插Al脱氧。
6.扒渣
7.加新渣料：CaO∶CaC2∶CaF2＝6∶2∶2，加入量4%（钢液重量百分比），分批加入。
8.化渣。
9.测温定氧，T＝1575℃，〔O〕＝12ppm。
10.取气样②
11.出钢。出钢中往钢包加Al0.5公斤/吨钢
12.在包内取钢样②渣样②气样③
13.测温定氧。
14.加钢包盖。
15.吹氩保护。（氩气压力为0.5大气压）
16.喷粉。（同时往钢包精炼炉内加渣料CaO∶CaF2＝8∶2按钢液重量2～4%加入）
粉剂：CaC2+CaSi，配比3∶2
喷入量：44.8公斤/吨钢
喷粉速度：10.7公斤/吨钢·分
喷粉罐压：4大气压（表压）
主吹压力：3.7大气压（表压）
17.喷粉结束，继续吹氩保护，钢液注入钢包精炼炉，要注意防止脱磷渣注入钢包精炼炉，吹氩压力为0.8大气压（表压）。
18.在注流中取钢样③气样④
19.在钢包内取渣样③
20.回炉毕
21.在钢包精炼炉内取钢样④、渣样④、气样⑤
22 在钢包精炼炉内完成其它通常工艺要求的工序。
脱磷结果如表1
| 序 号 | 钢水量 （吨） | 脱磷粉剂 类型 | 喷入量 % | 钢中含磷量% | 脱磷率% | |
| 喷前 | 喷后 | |||||
| 1 2 3 4 | 5.5 5.5 5.5 5.5 | CaC2+CaSi ″ ″ ″ | 4.48 4.5 5.0 5.0 | 0.038 0.040 0.045 0.039 | 0.010 0.005 0.005 0.005 | 74 88 89 87 |
实施例2
1Cr18Mn9Ni4MO3Cu2N不锈钢的脱磷
1.装料，本钢回炉料和本钢钢屑，电极头5公斤。
2.通电（通知炉后慢火烘包）
3.化清（通知炉后大火烘包）
4.取钢样①、渣样①、气样①
5.加还原剂
6.测温·T＝1480℃
7.插铝脱氧，加还原剂
8.测温定氧，T＝1520℃ 〔O〕＝7ppm
9.扒渣
10.加新渣料：CaO∶CaC2∶CaF2＝6∶2∶2，按钢液重量4%加入。
11.化渣
12.测温 T＝1530℃ 〔O〕＝12ppm
13.出钢，往钢包内加Al0.5公斤/吨钢
14.钢包内取钢样②
渣样②
气样②
15.加钢包盖
16.吹氩保护（吹氩压力为0.5大气压（表压））
17.喷粉（同时往钢包精炼炉内加渣料CaO∶CaF2＝8∶2，按钢液量3%加入）。
粉剂：CaC2+CaSi，配比3∶2
喷入量：50公斤/吨钢
喷粉速度：11.9公斤/吨钢·分
喷粉罐压：4大气压（表压）
主吹压力：3.7大气压（表压）
18.喷粉结束，钢液注入钢包精炼炉，吹氩压力0.8大气压（表压）。
19.在注流中取钢样③气样③
20.在钢包内取渣样③
21.回炉毕
22.在钢包精炼炉内取钢样④、渣样④、气样④
23.测温
24.在钢包炉内完成其他通常精炼工序。
处理结果见表3
| 序 号 | 钢水量 （吨） | 脱磷粉剂 类型 | 喷入量 % | 钢中磷含量% | 脱磷率 % | |
| 喷粉前 | 喷粉后 | |||||
| 1 | 7.5 | CaC2+CaSi | 4.5 | 0.045 | 0.013 | 71 |
| 2 | 5.5 | ″ | 5.0 | 0.074 | 0.014 | 78 |
Claims (6)
1、低磷高铬不锈钢的脱磷工艺，应用还原法脱磷原理，钢液出炉后，置于钢包中，添加脱磷剂于钢液里，进行脱磷。本发明的特征是：对于高铬（〔Cr〕≥4.0%）或高锰（〔Mn〕≥2.0%）或高铬、锰、高氮含量（〔N〕≥0.1%）系列不锈钢，耐磨钢，超低温钢进行脱磷处理。所说的脱磷工艺是用喷射冶金的方法，在钢液出到钢包或钢包精炼炉中，在控制钢液温度、含氧量和在新造的盖渣保护下，加盖密封，並从钢液上方吹入惰性或还原性保护气体的条件下，以惰性气体（例如氩气）作为载体，将脱磷剂喷入钢液深处，进行脱磷。所说的脱磷剂是CaC2+CaSi混合粉剂，或CaC2，或CaSi单一粉剂，所说的钢包或钢包精炼炉应以镁砂或其他碱性耐火材料为内衬。
2、根据权利要求1的低磷高铬不锈钢的脱磷工艺，其特征是所说的喷粉处理前钢液中氧含量控制在低于30～100PPm，钢液温度控制在1500～1560℃，喷粉时，脱磷剂的喷入速度控制为10～30公斤/吨钢·分，脱磷剂喷入量为2.0～5.0%（占钢液重量百分比）。
3、根据权利要求1的低磷高铬不锈钢的脱磷工艺，其特征是所说的新造的盖渣成分为按占钢液重量的3～5%，以6∶2∶2加入CaO+CaC2+CaF2渣料造成。
4、超低磷高铬不锈钢的脱磷工艺，采用双联冶炼法，即高铬合金钢液，应用还原法脱磷，钢液出炉后，置于钢包中，添加脱磷剂于钢液中，进行脱磷;在另一台炼钢炉内冶炼炭素钢，並应用氧化法脱磷，应用喷射冶金方法，将氧化脱磷剂加入炉内钢液中，对炭素钢液进行脱磷处理。以上两种钢液，倒入一个精炼装置中，混合精炼。本发明的特征是：对于高铬（〔Cr〕≥4.0%）或高锰（〔Mn〕≥2.0%）或高铬、锰、高氮含量（〔N〕≥0.1%）系列不锈钢、耐磨钢、超低温钢进行脱磷处理。所说的脱磷工艺是用喷射冶金的方法，在钢液出到钢包或钢包精炼炉中，在控制钢液温度、含氧量和在新造的盖渣保护下，加盖密封，並从钢液上方吹入惰性或还原性保护气体的条件下，以惰性气体（例如氩气）作为载体，将脱磷剂喷入钢液深处，进行脱磷。所说的脱磷剂是CaC2+CaSi混合粉剂，或CaC2，或CaSi单一粉剂，所说的钢包或钢包精炼炉应以镁砂或其他碱性耐火材料为内衬。
5、根据权利要求4的超低磷高铬不锈钢的脱磷工艺，其特征是所说的高铬合金钢液在喷粉处理前，钢液中氧含量控制低于30～100PPm，钢液温度控制在1500～1560℃，喷粉时，脱磷剂的喷入速度采用10～30公斤/吨钢·分，粉剂喷入量为4.0～5.5%（占钢液重量百分比）。
6、根据权利要求4的超低磷高铬不锈钢的脱磷工艺，其特征是所说的高铬合金钢液的新造的盖渣成分可按占钢液重量的3～5%，以6∶2∶2加入CaO+CaC2+CaF2渣料造成。
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