专利名称：：Aod炉冶炼不锈钢高碳区供气方法
技术领域：
：本发明属于不锈钢炼钢领域，特别涉及AOD炉冶炼不锈钢髙碳区供气方法。
背景技术：
：传统AOD炉(氩氧精炼炉)冶炼不锈钢，均是以电炉与AOD炉双联进行冶炼，其中电炉全部以不锈钢废钢、铁合金以及少量普碳钢废钢为主原料，上述主原料在电炉熔化后，形成液态母液并作为AOD炉冶炼不锈钢的主原料。其碳含量一般0.8%1.6%，属于低碳母液，从而使得AOD炉冶炼开始碳含量低、开始温度较高(可达153(TC左右)。针对上述原料(母液)特点，AOD炉一般仅使用侧吹风枪进行冶炼，且随冶炼过程的不断进行，逐歩调整氧气与惰性气体之比例，一般情况，该比例依次为3:1、1:1、1:2、1:3，冶炼周期60分钟75分钟。综上所述，传统AOD炉冶炼不锈钢的高碳区供气方式为1、冶炼开始即开始供氧；2、高碳区供氧过程仅使用侧吹风枪；3、高碳区冶炼过程中，氧气与惰性气体比例较低，仅为3:1。表1传统AOD炉冶炼不锈钢高碳区吹炼方式项目数值起始碳含量0.80%-1.50%高碳区终点碳含量0.28%-0.32%顶枪氧枪流量0Nm3/min侧枪氧枪流暈90NmVmin侧枪惰性气体流量(氮气或氩气)30Nm3/min氧气与惰性气体比例3:1近年来，为了提高AOD炉产能，部分不锈钢生产厂家开发了AOD炉直接使用高炉铁水冶炼不锈钢的方法，如中国专利"全铁水冶炼铁素体不3锈钢的方法"，该方法中，AOD炉以高炉铁水、铁合金为主原料，由于开始温度为铁水温度，其值约1200。C1300。C，温度较低，开始碳含量为铁水碳成分，可达3%以上，因此在冶炼前期引入顶部氧枪以加强供氧强度。由于起始铁水中不含不锈钢所必须包含的铬元素，所以第一阶段冶炼方法类似于普碳钢冶炼方法，只是到熔池温度提升到一定水平如160(TC以上时，方才开始加入含铬铁合金，整个冶炼周期较长，一般AOD炉冶炼周期达100分钟以上。AOD炉以全铁水冶炼不锈钢时，其高碳区供气方式为l.冶炼开始即开始供氧；2.高碳区前段，仅使用侧吹风枪供氧，其功能是氧化加入钢中的硅以升高钢液熔池温度；3.高碳区后段，开始使用侧顶复合方式供气；4.高碳区复合吹炼阶段，氧气与惰性气体比例仍然较低，约7.3:1。表2AOD炉全铁水冶炼不锈钢高碳区吹炼方式<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>现有技术特点见下表3:表3<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>现有技术存在的问题见表4，表4AOD炉传统不锈钢冶炼AOD炉全铁水冶炼因为丌始碳含量较低、丌始温度较高，铬氧化量和冶炼周期均可接受；但当碳含量较高时，若使用同样的操作方式，铬氧化量偏大(增加0.25%左右)、冶炼周期大幅度延长(增加20分钟左右)。因为丌始碳含量较高、开始温度较低且铁水中不含铬元素，其铬氧化量偏大、冶炼周期偏长；当开始母液中含较多铬元素(16%—18%)、开始温度较高时，若使用同样的操作方式，铬氧化量及冶炼周期均有较大降低的空间。
发明内容本发明的目的在于提供一种AOD炉冶炼不锈钢高碳区供气方法，针对电炉、AOD炉及VOD真空装置三步法冶炼不锈钢时，AOD炉处理全过程其熔池均处于高碳区内(约3.0%-0.30%)的工艺条件，通过在AOD炉冶炼开始即进行侧顶复合吹炼，并采用大比例氧气与惰性气体供气的方法来解决现有技术中存在的诸如冶炼时间长、铬元素氧化量较大等难题，最终降低电炉能耗、縮短AOD炉冶炼周期。为达到上述目的，本发明的技术方案是，AOD炉冶炼不锈钢高碳区供气方法，电炉、AOD炉及VOD真空装置三步法冶炼不锈钢、AOD炉以电炉熔化所得母液为主原料时，在AOD炉高碳区从开始供氧到脱碳阶段，即开始熔池碳含量2.5%3.5%时引入顶部氧枪，同时使用顶枪与侧吹风枪即侧顶复合吹方式进行不锈钢冶炼；AOD炉顶枪采用单孔氧枪，出口马赫数设计为2.1;熔池碳含量达到0.40%-0.60%复合吹炼终止；供给熔池的氧气与惰性气体比例为8:112:1，其中，顶枪氧气流量为110Nm3/min130Nm3/min、侦l」枪氧气流量为90Nm3/min~110Nm3/min、侧枪惰性气体流量20Nm3/min30NmVmin，供给熔池的氧气与惰性气体比例=(顶枪氧气流量+侧枪氧气流量)+侧枪惰性气体流量。进一步，所述的侧枪惰性气体根据钢种在氮气与氩气间选择一种。AOD开始温度为149(TC1530。C。所述的AOD炉顶枪采用单孔氧枪；所述的AOD炉顶枪出口马赫数设计为2.12.2。本发明与现有技术的不同之处在于1、冶炼的开始条件不同，见表5:表5<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>2、供氧方式的不同，参见表6:表6<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>本发明主要基于电炉与AOD炉及VOD(真空吹氧脱碳，VacuumOxyqenDecarburization)真空装置三步法冶炼不锈钢的工艺方法，但与传统电炉和AOD炉冶炼不锈钢所不同的是，一方面电炉引入了经脱磷处理的高炉铁水作为其主原料之一；另一方面，AOD炉整个处理过程中熔池碳含量均较高，达0.30%以上，属于全过程高碳区冶炼。如此一来，经脱磷处理的高炉铁水、不锈钢废钢及部分铁合金经电炉熔化、升温并进入AOD炉后，其母液碳含量可达3%以上，温度约1530。C，属于高碳母液，且母液中含有铬元素，既不同于传统电炉与AOD炉双联冶炼的工艺条件，也不同于AOD炉全铁水冶炼不锈钢的工艺条件。此时，若采用传统电炉与AOD炉双联冶炼不锈钢时AOD炉的操作方法，由于母液碳含量很高、AOD炉侧吹风枪供氧强度低，AOD炉冶炼周期将大大延长；若采用AOD炉全铁水冶炼不锈钢的方法，又由于AOD炉起始温度较高(约1530°C)且起始母液中含有极易氧化的络元素，虽可引入顶部氧枪以加强AOD炉供氧强度、縮短AOD炉供氧时间，但有关的高碳区供气方式则与原料条件不相符合，极易造成钢水中的铬元素大量氧化。在AOD炉冶炼不锈钢开始条件不同时，针对其开始温度高、开始碳含量高、开始成分中含有铬元素等特点，通过从AOD炉开始供氧即采用顶部氧枪与侧部氧枪复合吹炼的方法，并采用大比例(氧气与惰性气体的流量比)控制手段，克服了现有AOD炉高碳区供氧技术带来的铬氧化量偏大、冶炼周期偏长等问题，取得了较好的效果。本发明的有益效果在起始碳含量高达3%、母液中含有极易氧化的铬元素且起始温度达153(TC的条件下，AOD炉通过采用本发明所阐释的侧顶复合吹炼方法，由于合理设置了AOD炉高碳区的侧顶复合吹炼模式以及顶枪供氧时期，在加强AOD炉熔池供氧强度的同时，避免了熔池中铬元素的大量氧化。这样一来，本发明一方面克服了传统电炉与AOD炉双联冶炼不锈钢时，仅使用侧吹风枪而导致AOD炉供氧强度不足、冶炼时间偏长且电炉电耗高的情况；另一方面，也克服了AOD炉直接使用经脱磷处理的高炉铁水冶炼不锈钢时，开吹时通过加入升温材料、冶炼过程中加入大量铁合金来补偿熔池温度不足以及铁水中不含铬元素引起的成分不足的问题，从而极大縮短了AOD炉冶炼周期。具体实施方式本发明分别冶炼410S、304及430等三类不锈钢，各钢种成分规格如表l、表2及表3所示，冶炼实施效果如表4所示。实施例1:(下限参数实施)熔池开始碳含量2.52%;复合吹炼终点碳含量0.41%;复合吹炼阶段顶枪氧气流量130Nm3/min;复合吹炼阶段侧枪氧气总流量110Nm3/min;复合吹炼阶段侧枪惰性气体总流量30NmVmin;复合吹炼阶段氧气与惰性气体比例(130+110)Nm3/min:30Nm3/min=8:l。实施例2:(上限参数实施)熔池开始碳含量3.47%;复合吹炼终点碳含量0.58%;复合吹炼阶段顶枪氧气流量130Nm3/min;复合吹炼阶段侧枪氧气总流量100NmVmin;复合吹炼阶段侧枪惰性气体总流量20NmVmin;复合吹炼阶段氧气与惰性气体比例(130+100)Nm3/min:20Nm3/min=12:l。实施例3:(中限参数实施)熔池开始碳含量2.94%;复合吹炼终点碳含量0.51%;复合吹炼阶段顶枪氧气流量110Nm3/min;复合吹炼阶段侧枪氧气总流量卯NmVmin;复合吹炼阶段侧枪惰性气体总流量20Nm3/min;复合吹炼阶段氧气与惰性气体比例(110+90)Nm3/min:20Nm3/min=10.5:l。实施例4:(下限参数实施)熔池开始碳含量2.51%;复合吹炼终点碳含量0.43%;复合吹炼阶段顶枪氧气流量130Nm3/min;复合吹炼阶段侧枪氧气总流量110Nm3/min;复合吹炼阶段侧枪惰性气体总流量30Nm3/min;复合吹炼阶段氧气与惰性气体比例(130+110)Nm3/min:30Nm3/min=8:l。实施例5:(下限参数实施)熔池开始碳含量2.53%;复合吹炼终点碳含量0.40%;复合吹炼阶段顶枪氧气流量130Nm3/min;复合吹炼阶段侧枪氧气总流量110Nm3/min;复合吹炼阶段侧枪惰性气体总流量30Nm3/min;复合吹炼阶段氧气与惰性气体比例(130+110)NmVmin:30Nm3/min=8:l。实施效果如表7所示表7AOD炉冶炼不锈钢高碳区供气方法实施效果铬收得率%镍收得率%氩气消耗Nm3/t钢还原硅消耗kg/t钢复合吹炼时间min冶炼周期min实施例197.81—15.810.3016.370实施例297.7298.7112.311.5421.772实施例397.60—15.010.8518.671从表中可以看出，使用本发明方法后1)AOD炉冶炼周期大大縮短，其冶炼周期基本控制在70分钟左右，较同等条件下、不采用本发明的方法縮短时间20分钟以上；2)钢水中络元素氧化量有所降低，一方面体现在铬收得率上，传统不锈钢冶炼方法的铬收得率约97.5%、全铁水不锈钢冶炼方法的铬收得率约96.5%，而本发明的铬收得率则均大于97.5%，另一方面体现在还原硅消耗上，其它不锈钢冶炼方法的还原硅消耗均大于12.5kg/t，而采用本发明方法后，还原硅消耗己降低到12.0kg/t以下，还原剂用量的大幅度降低表明钢水中的铬氧化量降幅较大。权利要求1.AOD炉冶炼不锈钢高碳区供气方法，电炉、AOD炉及VOD真空装置三步法冶炼不锈钢、AOD炉以电炉熔化所得母液为主原料时，在AOD炉高碳区从开始供氧到脱碳阶段，即开始熔池碳含量2.5％～3.5％时引入顶部氧枪，同时使用顶枪与侧吹风枪即侧顶复合吹方式进行不锈钢冶炼；熔池碳含量达到0.40％-0.60％复合吹炼终止；供给熔池的氧气与惰性气体比例为8:1～12:1，其中，顶枪氧气流量为110Nm3/min～130Nm3/min、侧枪氧气流量为90Nm3/min～110Nm3/min、侧枪惰性气体流量20Nm3/min～30Nm3/min，供给熔池的氧气与惰性气体比例＝(顶枪氧气流量+侧枪氧气流量)÷侧枪惰性气体流量。2.如权利要求1所述的AOD炉冶炼不锈钢高碳区供气方法，其特征是，所述的侧枪惰性气体根据钢种在氮气与氩气间选择一种。3.如权利要求l所述的AOD炉冶炼不锈钢高碳区供气方法，其特征是，AOD开始温度为1490。C1530。C。4.如权利要求l所述的AOD炉冶炼不锈钢高碳区供气方法，其特征是，所述的AOD炉顶枪采用单孔氧枪。5.如权利要求1或4所述的AOD炉冶炼不锈钢高碳区供气方法，其特征是，所述的AOD炉顶枪出口马赫数设计为2.12.2。全文摘要AOD炉冶炼不锈钢高碳区供气方法，电炉、AOD炉及VOD真空装置三步法冶炼不锈钢、AOD炉以电炉熔化所得母液为主原料，在AOD炉高碳区从开始供氧到脱碳阶段，即熔池碳含量2.5％～3.5％时引入顶部氧枪，同时使用侧顶复合吹方式进行不锈钢冶炼；碳含量0.40％-0.60％复合吹炼终止；氧气与惰性气体比为8∶1～12∶1；顶枪氧气流量110～130Nm<sup>3</sup>/min、侧枪氧气90～110Nm<sup>3</sup>/min、侧枪惰性气体20～30Nm<sup>3</sup>/min。本发明针对AOD炉处理全过程熔池均处于高碳区内，在冶炼开始即进行侧顶复合吹炼，采用大比例氧气与惰性气体供气，解决现有技术中冶炼时间长、铬元素氧化量较大等难题，最终降低电炉能耗、缩短AOD炉冶炼周期。文档编号C21C5/30GK101519709SQ200810033920公开日2009年9月2日申请日期2008年2月26日优先权日2008年2月26日发明者李冬刚,池和冰,祝方义申请人:宝山钢铁股份有限公司