专利名称：一种奥氏体不锈钢的顶底复吹转炉冶炼方法
技术领域：
本发明涉及一种冶金行业奥氏体不锈钢的冶炼方法，特别是一种奥氏体不锈钢的顶底复吹转炉冶炼方法。
背景技术：
不锈钢是常见的合金钢，一般可分为奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢和双相不锈钢。
奥氏体不锈钢通常是指镍含量占组成重量百分比在3％以上的钢，为面心立方体晶体结构，有些用于特殊用途的不锈钢也含有氮、铜、硅和其它元素。通过添加合金，主要是镍，还有锰和氮，抑制奥氏体/铁素体转化温度，使常温下奥氏体相呈稳定状态。一般情况下没有磁性，冷加工可使其显著硬化，具有优异的成型性能和焊接性能，与碳钢相比具有导热率低、强度高、热膨涨系数大的优点。奥氏体不锈钢主要是S30400(304)，含18％--20％Cr、8％--10.5％Ni，其余是Fe，目的是生产18-8不锈钢，一般常用的奥氏体不锈钢含Ni量在8-28％之间。稳定的奥氏体不锈钢，在低温下，仍能保持很高的冲击韧性，因而又是很好的低温结构材料，这类不锈钢不具有铁磁性，故也是无磁材料，因此用途广泛。其主要用途是制造各种类型的设备，包括工业产品生产和加工行业所用的容器和管材，以及建筑、公用设施、装饰及许多生活方面的消费品，由于镍元素价格昂贵，所以这类钢价格也较高。
目前奥氏体不锈钢的冶炼方法有两种一种是20世纪70年代初开发的“两步法”，即EAF+AOD或VOD法；另一种是20世纪80年代开发的“三步法”，即EAF+转炉(MRP，K-OBM或LD-OB)+VOD法。这两种方法各具特点。“二步法”主要是EAF+AOD多在专业化不锈钢生产厂采用，其优点是冶炼钢种基本上不受限制(除C+N≤250ppm)，与连铸匹配比较容易，投资和生产成本较低，其不足是氩气消耗高，转炉的炉衬寿命短，“二步法”约占不锈钢总产量的70％。“三步法”的主要优点是可以节省氩气消耗，转炉的炉衬寿命比AOD高，同时由于有VOD，因而可以更容易的冶炼超低碳、氮、高铝和含钛的不锈钢。目前“二步法”和“三步法”各占不锈钢总冶炼量的70％和20％。“三步法”中的转炉是对从EAF熔化后的合金铁水以及预处理后的铁水混合进行脱碳粗炼，减少铬的氧化，提高脱碳速度，当钢中的含碳量约达到0.3％时，经过还原后出钢送入VOD炉进行精炼。
以上冶炼方法，由于没有将顶底复吹转炉作为主要的不锈钢冶炼设备，且具有一定量的Ni含量，故生产出的奥氏体不锈钢成本较高，低温下性能有一定不足，钢中的硫磺物、氧化物、硅酸盐、点状非金属夹杂物级别高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可降低奥氏体不锈钢的生产成本，提高其低温下性能，降低钢中硫化物、氧化物、硅酸盐、点状非金属夹杂物级别，且不含镍的奥氏体不锈钢的顶底复吹转炉冶炼方法。
为达到以上目的，本发明所采用的技术方案是该奥氏体不锈钢的顶底复吹转炉冶炼方法，采用高炉铁水、经转炉吹炼和精炼炉精炼步骤进行生产，高炉铁水经过预处理后，温度控制在1260--1300℃，铁水含渣量≤0.08％，铁水硫磺含量≤0.010％，铁水磷含量≤0.080％，其特征在于所述的转炉吹炼采用双联法对预处理后的高炉铁水进行吹炼，转炉设1#转炉和2#转炉，经过处理后的高炉铁水首先兑入1#转炉，下氧枪吹炼，吹炼5-6分钟，倒掉前期渣，继续下氧枪吹炼，吹炼终点，碳含量控制在0.03-0.05％，通过1#转炉的吹炼达到脱除磷的目的；在1#转炉吹炼完的钢水再兑入2#转炉，2#转炉为顶底复吹转炉，继续吹炼，2#转炉吹炼终点要求终点碳小于0.02％，钢水温度在1750℃-1780℃，通过1#和2#转炉的吹炼，可脱磷和脱碳，这和现有技术“三步法”中的顶底复吹转炉的作用有较大不同，然后将在2#转炉吹炼完的钢水通过钢包到精炼炉进行精炼，在精炼前和精炼过程中适时的加入各种合金和添加剂，而不加镍、铁。
所述的在精炼前和精炼过程中加入的各种合金为微碳铬铁、电解锰、硅铁、铌铁、氮化铬金、稀土合金；所述的在精炼前和精炼过程中加入的添加剂为1#添加剂、2#添加剂和3#添加剂；1#添加剂的成分比例为Ti占50.0％，V占13.0％，其他37.0％；2#添加剂的成分比例为Al占30.0％，Ce占25.0％，其他45.0％；3#添加剂的成分比例为Mo占55.0％，La占26.5％，其他18.5％。
添加剂的基本成分如下表1#添加剂基本成分含量表
2#添加剂基本成分含量表
3#添加剂基本成分含量表
所述的在精炼前和精炼过程中适时的加入各种合金和添加剂可按以下时间顺序进行(1)、2#转炉钢水预脱氧完后加入微碳铬铁；(2)、微碳铬铁加完后，开始加入电解锰；(3)、电解锰加入完后开始加入2#添加剂，加入量为5.3公斤/吨钢；(4)、钢水开至精炼区精炼，根据升温情况，分批次加入硅铁；(5)、硅铁加完后再加入铌铁；(6)、铌铁加完后加入1#添加剂，加入量为3公斤/吨钢；(7)、1#添加剂加完后加入3#添加剂，加入量为1公斤/吨钢；(8)、3#添加剂加完后加入氮化铬铁；(9)、最后加入稀土合金。
该方法生产出的奥氏体不锈钢，经检测，其技术指标为C＜0.07％，Si为1.3-1.6％，Mn为15-18％，P≤0.035％，S≤0.030％，N为0.01-0.03％，Cu＝2％，Nb为0.3-0.6％，Cr≥12％，Al≤0.025％，硫化物≤1级，氧化物≤1.5级，点状非金属夹杂物≤1级，与现有冶炼法生产的奥氏体不锈钢相比，硫化物低0.5级，氧化物低0.5级，点状非金属夹杂物低0.5级，不含Ni。(本发明与现有技术冶炼的奥氏体不锈钢成分的对比见附表)本发明的有益效果在于与目前冶炼生产奥氏体不锈钢的方法相比，由于钢中的硫磺物、氧化物、硅酸盐、点状非金属夹杂物级别低，且不含有Ni，并采用顶底复吹转炉，故使生产出的奥氏体不锈钢，生产成本较低廉，具有较大的成本优势，特别是低温下性能更加优异，轧制出的成品性能符合用户质量标准。
具体实施方案实施例在本公司的炼钢厂实施本方案，生产STGL3牌号的奥氏体不锈钢(C＜0.07％，Si为1.3～1.6％，Mn为15～18％，P≤0.035％，S≤0.030％，N为0.01～0.03％，Cu＝2％，Nb为0.3～0.6％，Cr≥12％；A1≤0.025％；硫化物≤1级，氧化物≤1.5级，点状非金属夹杂物≤1级)。
1、铁水预处理预处理后高炉铁水的含碳量不高于3％，Si含量控制在0.4-0.6％，硫磺物含量小于0.010％，磷含量小于0.080％，处理后的铁水温度控制在1260--1300℃，铁水含渣量小于0.08％；2、预处理后的铁水兑入转炉吹炼采用双联法，转炉设1#转炉和2#转炉，先兑入1#转炉，1#转炉做到溅渣层良好，炉口的积渣厚度大于100mm，利于判断吹炼情况和保护水冷炉口，下氧枪吹炼，开吹第一批料加入420公斤/吨钢石灰，同时配加210公斤/吨钢白云石，保证前期的碱度在3.1；随后加入适量萤石；吹炼2-5分钟续加7.5公斤/吨钢白云石，同时配加部分萤石；开吹5-6分钟，根据开渣情况，倒炉倒掉前期渣；倒完渣后，继续起炉吹炼，陆续加入30公斤/吨钢石灰，配加少量萤石；1#转炉终点达到碳含量0.03-0.05％，终点磷小于0.010％；加入硅铁等脱氧剂对钢水进行脱氧。再将1#转炉钢水兑入2#转炉继续吹炼2#转炉为顶底复吹转炉，根据炉型和装入量定准吹炼枪位，石灰按照55公斤/吨钢加入，氧压10.7公斤，开吹后按照40公斤/吨钢加入白云石，配加少量萤石化渣，吹炼4-6分钟倒掉前期渣，进一步去磷；后续吹炼过程加石灰和萤石；终点一倒，终点碳控制在0.03％以下，S控制在0.020％以下，磷严格控制在0.010％以下；最终终点出钢前碳控制在0.02％以下，出钢温度大于1700℃；3、出钢过程中以硅铁和含硅的复合脱氧剂作为主要的脱氧合金，钢包温度控制在1660-1800℃，出钢过程中严禁下渣；4、钢包钢水进入精炼炉精炼工序进行升温和调整合金精炼在精炼工序按照温度情况和规定的合金加入顺序加入合金，其顺序依次为微碳铬铁--电解锰--2#添加剂--硅铁--铌铁--1#添加剂--3#添加剂--氮化铬铁--稀土合金；5、电极采用2档；6、钢水成分经检测达到标准后进行浇注；7、浇注温度在1460--1480℃，拉速控制在0.9-1.1米/分钟，结晶器水流量宽边95立方米/小时，窄边13立方米/小时，二冷水流量结晶器窄边足辊3m3/h，宽边足辊9m3/h，弯曲段二区10m3/h，三区9.5m3/h，1段内弧2.0m3/h，1段外弧2.2m3/h，2段内弧1.4m3/h，2段外弧1.6m3/h，3-4段内弧1.3m3/h，3-4段外弧1.5m3/h，5-7段内弧0，5-7段外弧0。
用此方法生产出的钢，化学成分完全满足标准要求，性能符合用户质量标准，合格率100％。
附表本发明与现有技术冶炼的奥氏体不锈钢成分对比表
权利要求
1.一种奥氏体不锈钢的顶底复吹转炉冶炼方法，采用高炉铁水、经转炉吹炼和精炼炉精炼步骤进行生产，高炉铁水经过预处理后，温度控制在1260-1300℃，铁水含渣量≤0.08％，铁水硫磺含量≤0.010％，铁水磷含量≤0.080％，其特征在于所述的转炉吹炼采用双联法对预处理后的高炉铁水进行吹炼，转炉设1#转炉和2#转炉，经过处理后的高炉铁水首先兑入1#转炉，下氧枪吹炼，吹炼5 分钟，倒掉前期渣，继续下氧枪吹炼，吹炼终点，碳含量控制在0.03-0.05％，在1#转炉吹炼完的钢水再兑入2#转炉，2#转炉为顶底复吹转炉，继续吹炼，2#转炉吹炼终点要求终点碳小于0.02％，钢水温度在1750℃-1780℃，然后将在2#转炉吹炼完的钢水通过钢包到精炼炉进行精炼，在精炼前和精炼过程中适时的加入各种合金和添加剂，而不加镍、铁。
2.根据权利要求1所述的一种奥氏体不锈钢的顶底复吹转炉冶炼方法，其特征在于所述的在精炼前和精炼过程中加入的各种合金为微碳铬铁、电解锰、硅铁、铌铁、氮化铬金、稀土合金；所述的在精炼前和精炼过程中加入的添加剂为1#添加剂、2#添加剂和3#添加剂；1#添加剂的成分比例为Ti占50.0％，V占13.0％，其他37.0％；2#添加剂的成分比例为Al占30.0％，Ce占25.0％，其他45.0％；3#添加剂的成分比例为Mo占55.0％，La占26.5％，其他18.5％。
3.根据权利要求1或2所述的一种奥氏体不锈钢的顶底复吹转炉冶炼方法，其特征在于所述的在精炼前和精炼过程中适时的加入各种合金和添加剂可按以下时间顺序进行(1)、2#转炉钢水预脱氧完后加入微碳铬铁；(2)、微碳铬铁加完后，开始加入电解锰；(3)、电解锰加入完后开始加入2#添加剂，加入量为5.3公斤/吨钢；(4)、钢水开至精炼区精炼，根据升温情况，分批次加入硅铁；(5)、硅铁加完后再加入铌铁；(6)、铌铁加完后加入1#添加剂，加入量为3公斤/吨钢；(7)、1#添加剂加完后加入3#添加剂，加入量为1公斤/吨钢；(8)、3#添加剂加完后加入氮化铬铁；(9)、最后加入稀土合金。
全文摘要
本发明公开了一种奥氏体不锈钢的顶底复吹转炉冶炼方法，采用高炉铁水、经转炉吹炼和精炼炉精炼步骤进行生产，所述的转炉吹炼采用双联法对预处理后的高炉铁水进行吹炼，经过处理后的高炉铁水首先兑入1#转炉，在1#转炉吹炼完的钢水再兑入2#转炉，2#转炉为顶底复吹转炉，然后将在2#转炉吹炼完的钢水通过钢包到精炼炉进行精炼，在精炼前和精炼过程中适时的加入各种合金和添加剂，而不加镍、铁。该方法由于钢中的硫磺物、氧化物、硅酸盐、点状非金属夹杂物级别低，且不含有Ni，并采用顶底复吹转炉，故使生产出的奥氏体不锈钢，生产成本较低廉，具有较大的成本优势，特别是低温下性能更加优异，轧制出的成品性能符合用户质量标准。
文档编号C21C5/30GK101070559SQ20061004406
公开日2007年11月14日 申请日期2006年5月11日 优先权日2006年5月11日
发明者王守东, 高振民, 陈培敦, 程刚, 焦玉亮, 陈茂宝, 赵刚, 吕圣会 申请人:山东泰山钢铁集团有限公司