专利名称：一种双相不锈钢的锰合金化方法
技术领域：
本发明涉及一种双相不锈钢的锰合金化方法，具体讲是S32101双相不锈钢的锰
合金化方法。
背景技术：
S32101 (EN1. 4162)双相不锈钢是一种低镍、低钥、高锰、高氮经济型不锈钢，被设计用于替代304型不锈钢。双相不锈钢兼具铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢的优点，S32101与304不锈钢比较，具有优越的耐晶间腐蚀、耐氯化物应力腐蚀断裂性能、耐点蚀和更高的强度，同时因镍含量很低，因此具有较低的价格，在石油化工、桥梁制造、建筑屋顶等领域得到越来越多的应用。表1:S32101双相不锈钢和304不锈钢的成分对比与304相比,S32101具有较高的猛、氮含量,镍含量远低于304、且要求较低的碳含量。采用AOD工艺冶炼不锈钢，为降低生产成本，一般使用高碳铬铁、高碳锰铁进行合金化。高碳合金需要在脱碳前期加入。比如在AOD冶炼中脱碳如分为6期，一般高碳合金在脱碳3期以前加入炉内。S32101双相不锈钢产品要求[Mn] 4. 0_6. 0 %，按照现有双相不锈钢的锰合金化方法，需要在脱碳2、脱碳3期加入高碳锰铁进行合金化，熔池中[Mn]将达到约7%，而锰较碳更易氧化，将严重影响脱碳反应的进行，大大延长脱碳时间，从而造成冶炼时间延长、生产成本的大幅升闻。锰、铬均为易氧化元素，在不锈钢冶炼正常温度1550-1700°C范围内，锰、铬优先于碳被氧化。S32101因具有较高的锰、铬含量和较低的碳含量，因此脱碳难度远高于304。通常304不锈钢平均供氧脱碳时间为35分钟，而现有S32101双相不锈钢的锰合金化方法平均供氧脱碳时间太长为110-120分钟，导致生产效率低，成本高。
发明内容
为了克服现有S32101双相不锈钢的锰合金化方法的上述不足，本发明提供一种脱碳时间短的S32101双相不锈钢的锰合金化方法，从而提高生产效率，降低生产成本。本发明是在S32101双相不锈钢冶炼过程中，使用不含碳的[Mn]彡99%的电解锰或使用[Mn] >95%的金属锰铁合金代替高碳锰铁用于锰合金化；(脱碳期不加入锰铁合金)，锰合金化采用的电解锰或金属锰铁合金，全部在还原期加入。
本S32101双相不锈钢的锰合金化方法包括的步骤为I AOD兑钢、II AOD脱碳、铬合金化与III还原、锰合金化，其特征是它(使用的)的锰合金化材料是在还原期全部加A (即只在还原期加入)，锰合金化材料是不含碳的锰含量> 99%的电解锰或不含碳的含猛量> 95%的金属猛铁合金。进一步讲，本S32101双相不锈钢的锰合金化方法包括下述依次的步骤步骤I AOD兑钢将电炉熔化的不锈钢母液兑入AOD炉，不锈钢母液的成分的质量百分比为C1. 2-2. 0% ；Si ( 0. 30% ；Mn 0. 2-1. 0% ；P ( 0. 030% ；S 彡 0. 030% ；Cr 18. 0-22. 0% ；Ni ^ 0. 30% ；Cu ^ 0. 20% ；其余为Fe与不可避免的杂质。步骤11 AOD脱碳、铬合金化由顶枪与侧枪向熔池吹入氧气与氮气的混合气进行脱碳，脱碳期(按照冶炼控制模型计算结果，一般冶炼不锈钢均有计算机控制模型参与计算控制，根据入AOD炉钢液的成分、温度来计算需要加入的合金料和造渣材料数量)加入石灰与轻烧白云石造渣，每吨钢水加石灰121 ± 20kg，轻烧白云石30 ± 2kg，脱碳期每吨钢水加45 ± 2kg高碳铬铁(Cr61% )，加入 10 ± Ikg 镍豆(Ni99. 5% )。脱碳持续95±6分钟，倒炉取样分析钢水成分，确认熔池中钢水碳含量达到0. 03%以下，脱碳期结束，进入还原期；步骤III还原、 猛合金化进入还原期，(按照冶炼控制模型计算结果)，加入低碳硅铁(Si 76%)、电解锰(Mn 99%)、钥铁(Mo 55% )、石灰与萤石合金化，每吨钢水的加入量分别为低碳硅铁39±2kg、电解锰53±2kg、钥铁3. 6±0. 6kg、石灰6±0. 6kg与萤石19. 4±0. 6kg，先侧吹氮气然后切换氩气进行还原，还原时间为8-10分钟，取样分析，钢水成分的质量百分比达下述要求出钢C 彡 0. 04 ；Si (1. 00 ；Mn 4. 0-6. 0 ；P ^ 0. 030 ；S ( 0. 005 ；Cr 21. 0-22. 0 ；Ni1. 35-1. 70 ；Cu 0. 1-0. 8 ；Mo 0. 1-0. 8 ；N 0. 20-0. 25 ;其余为Fe与不可避免的杂质。上述的S32101双相不锈钢的锰合金化方法，其特征是步骤II AOD脱碳、铬合金化时，由顶枪与侧枪向熔池吹入氧气与氮气的混合气中，氧气/氮气配比从3 :1到1: 5随脱碳进程调节。上述的S32101双相不锈钢的锰合金化方法，其特征是步骤III还原、锰合金化先侧吹氮气然后切换氩气进行还原，侧吹氮的时间不超过6分钟。上述的S32101双相不锈钢的锰合金化方法，其特征是步骤II AOD脱碳、铬合金化中分为六个脱碳期，六个脱碳期每吨钢水所加的原料分别为脱碳I期加石灰30 ± 2kg，加轻烧白云石12 ± 2kg ；脱碳2期加石灰18 ± 2kg，加轻烧白云石6±0. 5kg，高碳铬铁24± 2kg ；脱碳3期加石灰18 ± 2kg，加轻烧白云石6 ±0.5kg t，高碳铬铁21 ± 2kg ;脱碳4期加石灰18 ± 2kg，加轻烧白云石6±0. 5kg ；脱碳5期加石灰18 ± 2kg，加镍豆10. 8±4kg ;
脱碳6期加石灰18 ± 2kg。本发明优化调整了锰合金化的方法，将锰铁合金由高碳锰铁改为不含碳的[Mn] ^ 99%电解锰(亦可使用[Mn]彡95%的金属锰)，因而锰合金可以在脱碳结束的还原期加入。因脱碳期熔池中锰含量在0.6%以下，避免了熔池中锰含量高而造成脱碳困难，从而实现缩短脱碳时间的目的。本发明与现有双相不锈钢的锰合金化方法的对比见表2。表2 :本发明与现有工艺锰合金化方法对比
锰合金加入时间
使用锰合金
___脱碳2期脱碳3期还原期
现有工艺高碳锰铁__50%__50%__微调
本发明__电解猛或金属镜__0__0__100%本发明根据S32101不锈钢的成分特点，用电解锰替代高碳锰铁用于锰合金化，在脱碳期不加入锰铁合金，电解锰全部在脱碳结束后的还原期加入，避免了原工艺脱碳过程中因熔池中锰含量高而造成的脱碳困难，可缩短脱碳时间15-20分钟，脱碳时间由现有方法的110-120分钟/炉，缩短15-20分钟达到90-100分钟/炉，从而提高生产效率降低生产成本。
具体实施例方式下面结合实施例详细说明本发明的具体实施方式
，但本发明的具体实施方式
不局限于下述的实施例。实施例使用原料电炉预熔不锈钢母液、高碳铬铁、镍豆、电解锰、炼钢石灰、萤石块、低碳娃铁、钥铁、闻压氧气、闻压氣气、闻压気气；反应容器180吨AOD氩氧炉冶炼产品S32101双相不锈钢本实施例的步骤是步骤1:A0D兑钢将电炉熔化的165吨的不锈钢母液兑入AOD炉，不锈钢母液的成分的质量百分比为C1. 35 ；Si 0. 30 ；Mn 0. 50 ；P 0. 030 ；S 0. 025 ；Cr 20. 80 ；Ni 0. 30 ；Cu 0. 20 ；其余为Fe与不可避免的杂质。步骤2 :AOD脱碳、铬合金化由顶枪与侧枪向熔池吹入(氧气+氮气)的混合气进行脱碳，(氧气/氮气配比从3 :1到1: 5随脱碳进程调节)，脱碳期(按照冶炼控制模型计算结果)加入20吨石灰与5.0吨轻烧白云石造渣，脱碳过程加入7. 5吨高碳铬铁(Cr 61%)与1. 8吨镍豆(Ni99. 5% )六个脱碳期所加的原料分别为
脱碳I期加石灰5. Ot，加轻烧白云石2. Ot ；脱碳2期加石灰3. 0t，加轻烧白云石1. Ot,高碳铬铁4. Ot ；脱碳3期加石灰3. 0t，加轻烧白云石1. 0t，高碳铬铁3. 5t ；脱碳4期加石灰3. 0t，加轻烧白云石1. Ot ；脱碳5期加石灰3. 0t，加镍豆1. 8t ；脱碳6期加石灰3. Ot;脱碳持续95分钟，倒炉取样分析钢水成分，确认熔池中钢水碳含量达到0. 03%以下，脱碳期结束，进入还原期；步骤3:还原、猛合金化进入还原期，(按照冶炼控制模型计算结果)，加入6. 5t低碳硅铁(Si76%)、8.8t电解锰(Mn 99% )、0. 6t钥铁(Mo 55% )U.0t石灰与3. 2t萤石，侧吹氮气5分钟、然后切换吹氩气3分钟进行还原，还原时间共8分钟，倒炉取样分析钢水成分，钢水成分的质量百分比达下述要求出钢C 0.035; Si 0. 60 ； Mn 4. 50 ； P 0. 025 ；S 0. 004 ； Cr 21. 80 ； Ni1. 45 ； Cu 0. 18 ；
`
Mo 0. 4 ； NO. 22 ;其余为Fe与不可避免的杂质。
权利要求
1.一种双相不锈钢的锰合金化方法，它是S32101双相不锈钢的锰合金化方法，它包括I AOD兑钢、IIAOD脱碳、铬合金化与III还原、锰合金化，其特征是它的锰合金化材料是在还原期全部加入即只在还原期加入，锰合金化材料是不含碳的锰含量>99%的电解锰或不含碳的含猛量> 95%的金属猛铁合金。
2.根据权利要求1所述的双相不锈钢的锰合金化方法，其特征是它的步骤特征为 IAOD兑钢 将电炉熔化的不锈钢母液兑入AOD炉，不锈钢母液的成分的质量百分比为C1. 2-2. 0% ；Si ( O. 30% ；Mn O. 2-1. 0% ；P ( O. 030% ；S ^ O. 030% ；Cr 18. 0-22. 0% ；Ni ( 0. 30% ；Cu ( 0. 20% ； 其余为Fe与不可避免的杂质； IIAOD脱碳、铬合金化 由顶枪与侧枪向熔池吹入氧气与氮气的混合气进行脱碳，脱碳期加入石灰与轻烧白云石造洛，每吨钢水加石灰121 土 20kg,轻烧白云石30 土 2kg，脱碳期每吨钢水加45 土 2kg高碳络铁，加入10 土 Ikg镇 ； 脱碳持续95±6分钟，倒炉取样分析钢水成分，确认熔池中钢水碳含量达到O. 03%以下，脱碳期结束，进入还原期； III还原、猛合金化 进入还原期，加入低碳硅铁、电解锰、钥铁、石灰与萤石合金化，每吨钢水的加入量分别为低碳娃铁39±2kg、电解猛52±2kg、钥铁3. 6±0. 6kg、石灰6±0. 6kg与萤石19.4±0. 6kg，先侧吹氮气然后切换氩气进行还原，还原时间为8-10分钟，取样分析，钢水成分的质量百分比达下述要求出钢C ≤ O. 04 ；Si ≤1. 00 ；Mn 4. 0-6. O ；P ≤ O. 030 ；S ≤ 0. 005 ；Cr 21. 0-22. 0 ；Ni1. 35-1. 70 ；Cu 0. 1-0. 8 ； Mo 0. 1-0. 8 ；N 0. 20-0. 25 ;其余为Fe与不可避免的杂质。
3.根据权利要求2所述的双相不锈钢的锰合金化方法，其特征是步骤IIAOD脱碳、铬合金化时，由顶枪与侧枪向熔池吹入氧气与氮气的混合气中，氧气/氮气配比从3 :1到1 5随脱碳进程调节。
4.根据权利要求2或3所述的双相不锈钢的锰合金化方法，其特征是步骤III还原、锰合金化先侧吹氮气然后切换氩气进行还原，侧吹氮的时间不超过6分钟。
5.根据权利要求2或3所述的双相不锈钢的锰合金化方法，其特征是步骤IIAOD脱碳、铬合金化中分为六个脱碳期，六个脱碳期每吨钢水所加的原料分别为 脱碳I期加石灰30 ± 2kg，加轻烧白云石12 ± 2kg; 脱碳2期加石灰18 ± 2kg，加轻烧白云石6±0. 5kg，高碳铬铁24± 2kg ； 脱碳3期加石灰18 ± 2kg，加轻烧白云石6±0. 5kg t，高碳铬铁21±2kg ; 脱碳4期加石灰18 ± 2kg，加轻烧白云石6±0. 5kg ； 脱碳5期加石灰18 ± 2kg,加镍豆10. 8±4kg ； 脱碳6期加石灰18 ± 2kg。
6.根据权利要求5所述的双相不锈钢的锰合金化方法，其特征是步骤IIAOD脱碳、铬合金化中分为六个脱碳期，六个脱碳期每吨钢水所加的原料分别为脱碳I期加石灰30 ± 2kg，加轻烧白云石12 ± 2kg ；脱碳2期加石灰18 ± 2kg，加轻烧白云石6±0. 5kg，高碳铬铁24± 2kg ；脱碳3期加石灰18 ± 2kg，加轻烧白云石6 ±O. 5kg t，高碳铬铁21 ± 2kg ；脱碳4期加石灰18 ± 2kg，加轻烧白云石6±0. 5kg ；脱碳5期加石灰18 ± 2kg,加镍豆10. 8±4kg ； 脱碳6期加石灰18 ± 2kg。
全文摘要
一种双相不锈钢的锰合金化方法，它包括I AOD兑钢、II AOD脱碳、铬合金化与III还原、锰合金化；它的锰合金化材料是在还原期全部加入，锰合金化材料是不含碳的锰含量≥99％的电解锰或不含碳的含锰量≥95％的金属锰铁合金。步骤特征为I AOD兑钢将电炉熔化的不锈钢母液兑入AOD炉；II AOD脱碳、铬合金化向熔池吹入氧气与氮气的混合气进行脱碳，脱碳期加入石灰与轻烧白云石造渣，脱碳期加高碳铬铁与镍豆；III还原、锰合金化加入低碳硅铁、电解锰、钼铁、石灰与萤石合金化，先侧吹氮气然后切换氩气进行还原，钢水成分的质量百分比达要求出钢。本双相不锈钢的锰合金化方法高生产效率，降低生产成本。
文档编号C22C33/04GK103031482SQ20111030602
公开日2013年4月10日 申请日期2011年9月30日 优先权日2011年9月30日
发明者刘卫东 申请人:山西太钢不锈钢股份有限公司