TWI396748B - 製造具高錳及低碳含量的鋼的方法與熔煉設備 - Google Patents

Description

製造具高錳及低碳含量的鋼的方法與熔煉設備

本發明有關於一種以熔化生鐵或熔化鋼和熔渣形成成分為基礎之用於製造高錳和低碳鋼的方法和熔煉設備。

具高錳含量的鋼主要是以弧爐中之廢鐵為基礎來製造者(Gigacher,Doppler,Bernard Krieger等人於「冶金論壇」Leoben,2003，發表之論文)。在製造期間，將錳載體加入以鐵合金為形式的熔化液之中。結果，問題接著產生：具低碳含量的錳鐵(FeMn)之成本為具有高碳含量之相同產物的300倍。然而，具低碳含量的FeMn係合乎最佳產生之目的者。

以電弧爐之外的容器來產生具高錳含量之鋼是失敗的，因為當氧注入時大量的錳將形成熔渣，這是因為當鋼進行去碳程序時氧將替錳產生較高的親和性。選用先前轉化爐路線所造成的缺點為：由於大量的錳形成熔渣之緣故，所以在鋼中形成的錳含量較低，約16-17%。

在電弧爐當中產生具高錳和低碳含量之鋼的產生會有若干缺點存在：當電弧區的溫度高於3000℃時，許多錳將蒸發。因此，將需要高級和昂貴的廢鐵金屬，以確保低雜質元素的含量。另外，必須使用具低碳含量的昂貴鐵合金。

本發明的目的在於避免先前相關於電弧爐以外之容器處理途徑所產生的缺點，在該容器當中，需使用生鐵和熔 化FeMn負載，以獲得具高錳含量和最低可能碳含量的鋼。

前述的目的可藉由下列程序因此獲得：製程初期，將具有約6%C的熔化錳鐵和約0.1%C的熔化鋼連同必要份量的熔渣形成成分導入FeMn精煉轉化爐之中，透過頂槍和浴底噴嘴的合併注入氧氣，碳含量降低至約0.7-0.8%，之後，來自先前熔煉製程之冷卻最終產物的一部份當作冷卻劑加入，透過底部噴嘴之氧氣的連續注入，碳含量進一步地下降至約0.5-0.1%。冷卻劑的效果以及浴物品表面之下相當低溫的碳燃燒程序之進行，將防止錳的蒸發。以FeMn carburé當作錳載體來使用，將可獲得製造具高錳含量的鋼之低成本途徑。其能夠增加錳含量至約25-30%。生鐵的使用使其更容易符合相關於銅和雜質元素含量的嚴峻需求。使得在組合式熔煉設備當中以添加物產生高錳含量鋼變得同樣是可行的。將不再需要添加包含例如銅、鋅、錫、鉬、鎢等之雜質元素。

其同時是有利的：透過頂槍和/或浴底噴嘴，使用氧氣和氧氣-惰性氣體混合物的合併注入，分壓下降。

為了保持有利的低溫，本發明所提供的所有製程步驟係以1630-1650℃之間的溫度範圍來實施。

本方法的更進一步改善提供：添加SiMn和/或FeAl於熔化液之中，以便調整盛鋼桶精煉爐中的分析。此可促進例如TWIP(成雙誘發塑性)或TRIP(轉化誘發塑性)鋼的產生。

設計實用具體實施例中，將份量約380公斤含6%C(每 噸鋼)之熔化FeMn75 carburé和約530公斤含0.1%C的熔化鋼導入FeMn精煉轉化爐之中，添加必要份量之熔渣形成成分，使得該熔化液含有23.3公斤的碳，此相當的碳含量為C=2.6%C，透過至少頂槍和若干底部噴嘴之合併注入氧氣，碳含量下降至約0.9%，然後約150公斤的先前熔煉操作所形成之冷卻最終產物當作冷卻劑逐漸地添加進去，最後，透過底部噴嘴，注入氧氣和惰性氣體之混合物，使得碳含量更進一步下降至0.05-0.1%。

配置添加熔渣形成成分和雜質元素以供應生鐵或碳鋼來產生高錳成分和低碳成分鋼的熔煉設備，使得在製程途徑中的盛鋼桶精煉爐之前的FeMn精煉轉化爐之材料流上游，在一側有SAF爐或鼓風爐和在另一側有用於碳鋼之煉鋼廠轉化爐或電弧爐被安裝。

該等圖式所表示的本發明之具體實施例，將在下文中以更詳細的內容說明之。

如圖1所示，一種以熔化生鐵2或熔化鋼3和熔渣形成成分4為基礎(同時參閱圖2當中位在此位置的熔渣層)用於產生具高錳含量和低碳含量的鋼1之方法被提供。於製程初期，將具有約6%C的熔化錳鐵5和約0.1%C的熔化鋼3或碳鋼3a連同必要份量的熔渣形成成分4導入FeMn精煉轉化爐6a之中。然後，透過至少頂槍8和浴底噴嘴9的合併注入氧氣7，碳含量降低至約0.7-0.8%。同時，先前熔煉操作之冷卻最終產物的一部份當作冷卻劑10加入。 在此步驟當中，透過底部噴嘴9之氧氣7的連續注入，碳成分進一步地下降至約0.05-0.1%。

透過底部噴嘴9和頂槍8，使用氧氣7和氧氣-惰性氣體混合物11的連續注入，在熔化液中之氧的分壓可下降。所有製程步驟係以1630-1650℃之間的(低)溫度範圍來實施。

添加SiMn和/或FeAl於熔化液13之中，以便調整盛鋼桶精煉爐12中的分析。

如圖2所示，用來產生高錳含量和低碳含量鋼1的熔煉設備係與生鐵或碳鋼14供應及鋼之熔渣形成成分4和雜質元素15的添加一起操作。還原爐16(具沒入電極)或鼓風爐17用於生鐵2，或者煉鋼廠轉化爐6或電弧爐18用於碳鋼3a，此些係安置於FeMn精煉轉化爐6a之材料流上游。盛鋼桶精煉爐12係接在精煉轉化爐6a之後。

配置依據本發明之方法的具體實施例：在第1步驟，將份量約380公斤含6%C(每噸鋼)之熔化FeMn75 carburé和約530公斤含0.1%C的熔化鋼及必要份量之熔渣形成成分4導入FeMn精煉轉化爐6a之中，使得該熔化液13含有23.3公斤的碳，此相當的碳含量為C=2.6%。在第2步驟，透過至少頂槍8和若干底部噴嘴9之合併注入氧氣，碳含量下降至約0.7%。在第3步驟，約150公斤(每噸鋼)的先前熔煉操作所形成之冷卻最終產物當作冷卻劑10連續地添加進去。在第4步驟，透過底部噴嘴9，注入氧氣-惰性氣體混合物11(惰性氣體具有保護噴嘴和產生擾流的 功能)，使得碳含量進一步下降至約0.1%。

透過輕金屬(Si、Al及類似物)之添加，該分析(TWIP或TRIP鋼)被調整，結果，隨著Al和Si的添加，該具有高錳含量和低碳含量的鋼1也同樣可在結合型熔煉設備中產生。

1‧‧‧具高錳和低碳含量鋼

2‧‧‧熔化生鐵

3‧‧‧熔化鋼

3a‧‧‧熔化碳鋼

4‧‧‧熔渣形成成分

5‧‧‧熔化錳鐵

6‧‧‧煉鋼廠轉化爐

6a‧‧‧FeMn煉製轉化爐

7‧‧‧氧氣

8‧‧‧頂槍

9‧‧‧浴底噴嘴

10‧‧‧冷卻劑

11‧‧‧氧氣-惰性氣體混合物

12‧‧‧盛鋼桶精煉爐

13‧‧‧熔化液

14‧‧‧生鐵或碳鋼供應

15‧‧‧雜質元素

16‧‧‧還原爐(SAF)

17‧‧‧鼓風爐

18‧‧‧電弧爐

圖1係用於進料操作(上部分)和依據時間之去碳方法程序(底部分)的流程圖。

圖2係具有將原料加進熔煉設備之途徑的流程圖。

1‧‧‧具高錳和低碳含量鋼

2‧‧‧熔化生鐵

3a‧‧‧熔化碳鋼

4‧‧‧熔渣形成成分

6‧‧‧煉鋼廠轉化爐

6a‧‧‧FeMn煉製轉化爐

7‧‧‧氧氣

8‧‧‧頂槍

9‧‧‧浴底噴嘴

11‧‧‧氧氣-惰性氣體混合物

12‧‧‧盛鋼桶精煉爐

14‧‧‧生鐵或碳鋼供應

15‧‧‧雜質元素

16‧‧‧還原爐(SAF)

17‧‧‧鼓風爐

18‧‧‧電弧爐

Claims (10)

1. 一種用於以熔化生鐵(2)或熔化鋼(3)和熔渣形成成分(4)為基礎產生具高錳和低碳含量的鋼(1)之方法，其特徵在於：製程初期，將含約6%C的熔化錳鐵(5)和含約0.1%C的熔化鋼(3；3a)連同必要份量的熔渣形成成分(4)導入FeMn精煉轉化爐(6a)之中；透過頂槍(8)和浴底噴嘴(9)的合併注入氧氣(7)，使碳含量降低至約0.7-0.8%；之後，將來自先前熔煉製程之冷卻最終產物的一部份當作冷卻劑(10)加入；然後透過底部噴嘴(9)之連續注入氧氣(7)，使碳含量進一步下降至約0.05-0.1%。
2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其特徵在於：藉由透過頂槍(8)和/或浴底噴嘴(9)之氧氣(7)和氧氣-惰性氣體混合物(11)的合併注入，使分壓下降。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之方法，其特徵在於：所有製程步驟係以1630-1650℃之間的溫度範圍來實施。
4. 如申請專利範圍第1或2項所述之方法，其特徵在於：將SiMn和/或FeAl添加至熔化液(13)，以便調整盛鋼桶精煉爐(12)中的分析。
5. 如申請專利範圍第3項所述之方法，其特徵在於：將SiMn和/或FeAl添加至熔化液(13)，以便調整盛鋼桶精煉爐(12)中的分析。
6. 如申請專利範圍第1或2項所述之方法，其特徵在於：將份量約380公斤含6%C(每噸鋼)的 熔化FeMn75 carburé和份量約530公斤含0.1%C的熔化鋼導入FeMn精煉轉化爐(6a)之中；添加必要份量之熔渣形成成分(4)，使得熔化液(13)含有23.3公斤的碳，此相當於碳含量C=2.6%C；藉由透過至少一頂槍(8)和若干底部噴嘴(9)之合併注入氧氣，使碳含量下降至約0.7%；然後將約150公斤的先前熔煉操作之冷卻最終產物當作冷卻劑(10)逐漸地添加進去；藉由透過底部噴嘴(9)注入氧氣-惰性氣體混合物(11)，使碳含量進一步下降至0.05-0.1%。
7. 如申請專利範圍第3項所述之方法，其特徵在於：將份量約380公斤含6%C(每噸鋼)的熔化FeMn75 carburé和份量約530公斤含0.1%C的熔化鋼導入FeMn精煉轉化爐(6a)之中；添加必要份量之熔渣形成成分(4)，使得熔化液(13)含有23.3公斤的碳，此相當於碳含量C=2.6%C；藉由透過至少一頂槍(8)和若干底部噴嘴(9)之合併注入氧氣，使碳含量下降至約0.7%；然後將約150公斤的先前熔煉操作之冷卻最終產物當作冷卻劑(10)逐漸地添加進去；藉由透過底部噴嘴(9)注入氧氣-惰性氣體混合物(11)，使碳含量進一步下降至0.05-0.1%。
8. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其特徵在於：將份量約380公斤含6%C(每噸鋼)的熔化FeMn75 carburé和份量約530公斤含0.1%C的熔化鋼導入FeMn精煉轉化爐(6a)之中；添加必要份量之熔渣形成成分(4)，使得熔化液(13)含有23.3公斤的碳，此相當於碳含量C=2.6%C；藉由透過至少一頂槍(8)和若干底部噴嘴(9) 之合併注入氧氣，使碳含量下降至約0.7%；然後將約150公斤的先前熔煉操作之冷卻最終產物當作冷卻劑(10)逐漸地添加進去；藉由透過底部噴嘴(9)注入氧氣-惰性氣體混合物(11)，使碳含量進一步下降至0.05-0.1%。
9. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其特徵在於：將份量約380公斤含6%C(每噸鋼)的熔化FeMn75 carburé和份量約530公斤含0.1%C的熔化鋼導入FeMn精煉轉化爐(6a)之中；添加必要份量之熔渣形成成分(4)，使得熔化液(13)含有23.3公斤的碳，此相當於碳含量C=2.6%C；藉由透過至少一頂槍(8)和若干底部噴嘴(9)之合併注入氧氣，使碳含量下降至約0.7%；然後將約150公斤的先前熔煉操作之冷卻最終產物當作冷卻劑(10)逐漸地添加進去；藉由透過底部噴嘴(9)注入氧氣-惰性氣體混合物(11)，使碳含量進一步下降至0.05-0.1%。
10. 一種產生具高錳成分和低碳成分之鋼(1)的熔煉設備，其具有生鐵或碳鋼供應(14)及熔渣形成成分(4)和雜質元素(15)的添加，其特徵在於：在一側有使用於生鐵(2)的還原爐(16)或鼓風爐(17)，而用於碳鋼(3a)之煉鋼廠轉化爐(6)或電弧爐(18)則安置於FeMn精煉轉化爐(6a)之材料流上游，其後在製程途徑中接有盛鋼桶精煉爐(12)。