利用GOR转炉冶炼低碳不锈钢的方法与流程

本发明涉及不锈钢冶炼工艺，尤其涉及一种利用gor转炉冶炼低碳不锈钢的方法。
背景技术：
：现有低碳不锈钢冶炼技术主要有以下几种：1)aod炉冶炼法该技术通过侧吹混合气体，控制氧气和侧吹气体的比例，利用aod侧吹强大的供气能力，将不锈钢熔池中的c含量控制在0.0100%左右，实现生产低碳不锈钢的目的。2)vod真空法将不锈钢粗炼钢水置于钢包中，将钢包置于真空罐内，利用真空泵使钢包处于相对真空状态，利用真空降低钢包内co分压，实现脱碳保铬的目标，将熔池中的c可以降低至0.0060%以下。3)转炉+rh法该方法的代表专利为中国专利号cn201310171216.x公开的一种制造低碳不锈钢的方法。该方法包括下述依次的步骤：ⅰ、预处理铁水；ⅱ、k～obm～s转炉冶炼；ⅲ、一次lf钢包精炼；ⅳ、钢液循环真空脱碳：a）rh用普通钢热罐；b）接底吹氩气管开始抽真空；c）降低真空压强并吹氧脱碳，脱碳值为0.025～0.035%；d）吹氧结束时真空值降低到40mbar；e）碳含量达到目标值0.025～0.035%，在rh工位进行还原操作：f）进行微调,微调后钢水质量百分比达到规定的要求出站。本制造低碳不锈钢的方法脱碳效率高，可使成品碳脱至0.03%。以上三种生产低碳不锈钢的方法均为目前比较常用的方法，其中，由于aod的侧吹大流量，导致对炉衬耐材侵蚀十分严重，炉龄普遍不高一般在90～150炉之间，耐材成本较高；vod炉和rh炉均需要利用真空设备进行冶炼，需要建设专用装备，同时也需要电炉、aod或转炉作为粗炼炉生产粗炼钢水进行低碳不锈钢的生产，生产流程长成本高，但在冶炼超低碳不锈钢（c含量小于0.015%）方面具有较高的优势，因此一般用于生产超低碳不锈钢为主。而针对生产c含量大于0.015%且小于0.030%以下的低碳不锈钢不具备效率和成本优势。除上述三种主流的低碳不锈钢冶炼方法外，gor转炉也可用于低碳不锈钢的冶炼。gor转炉是一种带顶枪的底吹转炉，gor转炉法是利用底吹氧氮氩混合气体进行冶炼不锈钢的技术。利用gor转炉底吹模式有别与aod的侧吹模式，通常gor转炉底吹枪设置3至5支，流量上受制于熔池深度，为防止底吹流量过大，导致熔池击穿达不到良好的动力学条件，导致冶炼效果降低，并且在低碳区脱碳时发生大量cr的氧化，合金收得率低，成本高，同时因需要更多的硅铁投加进行还原导致增碳，不能稳定地、低成本地生产低碳不锈钢。因此，通常仅用于生产碳含量高于0.030%的不锈钢，特别当不锈钢cr含量大于16%时更难生产。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种利用gor转炉冶炼低碳不锈钢的方法。实现本发明目的的技术方案是：一种利用gor转炉冶炼低碳不锈钢的方法，其包括以下步骤：s1：将温度在1500℃～1550℃不锈钢粗炼钢水兑入gor炉内；所述gor炉炉顶布置一支顶枪，炉底布置有八支底枪，八支底枪的分布位置按照以炉底中心点为基准设立十字坐标，横坐标轴两侧分别对称布置四支底枪，每侧的四支底枪呈等腰梯形排布，位于等腰梯形的下底的底枪靠近横坐标轴设置，等腰梯形的两腰相对纵坐标轴对称设置，八支底枪围绕中心点呈井字型布置，并和顶枪吹氧的冲击区基本重合；s2：主脱碳第一阶段：将gor炉的顶枪氧气流量按90～100nm3/min；底吹氧气流量按80～90nm3/min，底吹氮/氩气流量按5～10nm3/min进行吹炼，该阶段脱碳供氧量以熔池中的碳含量降低至1.0±0.1%为限；s3：主脱碳第二阶段：控制熔池温度在1620～1650℃、吹入的氧氮气体比值为3:1，将gor炉的顶枪氧气流量按80～100nm3/min，底吹氧气流量按40～50nm3/min进行吹炼，底吹氮/氩气流量按40～50nm3/min，进行吹炼，该阶段脱碳供氧量以熔池中的碳含量降低至0.35±0.03%为限；s4：动态脱碳第一阶段：顶枪氧气停止吹炼，并控制熔池温度在1650～1680℃、底吹吹入的氧氮气体比值在1:2、底吹氧气流量按30～40nm3/min、底吹氮/氩气流量按60～80nm3/min，进行吹炼，该阶段脱碳供氧量以熔池中的碳含量降低至0.11±0.01%为限；s5：动态脱碳第二阶段：顶枪氧气继续停止吹炼，控制熔池温度在1680～1700℃、底吹吹入的氧氮气体比值1:3、底吹氧气流量按20～25nm3/min、底吹氮/氩气流量按60～75nm3/min，进行吹炼，该阶段脱碳供氧量以熔池中的碳含量降低至0.04±0.01%为限；s6：动态脱碳第三阶段：顶枪氧气继续停止吹炼，控制熔池温度在1650～1680℃、底吹吹入的氧氮气体比值1:5、底吹氧气流量按10～15nm3/min，底吹氮/氩气流量按50～75nm3/min，进行吹炼，该阶段供氧量以熔池中的碳含量降低至0.010±0.002%为限，而后底枪停止吹炼；s7：还原脱硫；s8：出钢；其中，脱碳过程中的供氧量按照化学方程式：c+o=co进行计算，具体地，供氧量=（（16/12）*c%）/氧气利用系数，所述氧气利用系数为各厂家经验值。本发明通过增加gor转炉内底枪数量并合理排布各底枪位置，八支底枪呈井字形对称分布在炉底上并和顶枪吹氧的冲击区基本重合，这样可以加大底吹流量，提高熔池混匀效率，同时可以利用顶枪吹氧的冲击压制底吹流量过大导致气流击穿熔池的难题，为提高gor的供氧强度和底吹搅拌能力创造了有力条件，实现强脱碳的能力；而后在脱碳阶段通过合理的氧、氩/氮的比例和流量分配，并在动态脱碳阶段通过底吹吹入一定比例混合的氧气和氮气（或氩气），控制熔池中co的分压，达到让熔池中的c优先于cr氧化，提高了脱碳效率，并减少cr的氧化，gor终点时c可以达到0.010%左右，甚至更低，还原后炉渣中的cr2o3含量控制在2%以内，达到aod法的技术指标，并在炉龄水平上要优于aod法，实现经济、稳定生产c含量低于0.030%以下中高铬不锈钢的能力，为顶底复吹gor转炉开辟了一种冶炼生产低碳不锈钢的新方法。附图说明图1为本发明所述炉底底枪分布位置示意图；其中虚线表示每侧的四支底枪的排布呈等腰梯形。具体实施方式以下结合附图对本发明较佳实施例做详细说明。如图1所示，所述gor炉顶炉底布置有八支底枪（11-18），八支底枪的分布位置按照以炉底中心点为基准设立十字坐标，横坐标轴两侧分别对称布置四支底枪（11-14,15-18），每侧的四支底枪呈等腰梯形排布，位于等腰梯形的下底的底枪（13、14、15、16）靠近横坐标轴设置，等腰梯形的两腰相对纵坐标轴对称设置，八支底枪围绕中心点呈井字型布置，并和顶枪吹氧的冲击区基本重合。以90吨gor炉为例，八支底枪的分布位置按照以炉底中心点为基准设立十字坐标，划分为四个区间，其中距离中心线横坐标925mm，纵坐标300mm处分别布置四支底枪，在中心线横坐标600mm，纵坐标1025mm处分别再布置四支底枪。实施例1：炉次号：1907-147钢种：304l实施例1入炉粗炼不锈钢钢水重量：93.2吨，入炉粗炼不锈钢钢水成分（%）如下表所示：csimnpscrnicun2.6520.040.110.0360.25417.716.450.040.03本实施例所述gor转炉冶炼脱碳过程如下：s1：将温度在1500℃的不锈钢粗炼钢水兑入gor炉内；s2:主脱碳第一阶段：顶枪吹氧流量：90nm3/min；底吹流量：氧气80nm3/min，氮气5nm3/min；吹炼时间：16min，至熔池中的碳含量降低至1.0%进入主脱碳第二阶段；s3：主脱碳第二阶段：控制熔池温度在1620～1650℃、吹入的氧氮气体比值为3:1，顶枪吹氧流量：90nm3/min；底吹流量：氧气45nm3/min，氮气45nm3/min，吹炼时间：13min，至熔池中的碳含量降低至0.35%；s4：动态脱碳第一阶段：顶枪氧气停止吹炼，并控制熔池温度在1650～1680℃、底吹吹入的氧氮气体比值在1:2、底吹氧气流量按30nm3/min、底吹氮/氩气流量按60nm3/min，进行吹炼，该阶段脱碳供氧量以熔池中的碳含量降低至0.10%；s5：动态脱碳第二阶段：顶枪氧气继续停止吹炼，控制熔池温度在1680～1700℃、底吹吹入的氧氮气体比值1:3、底吹氧气流量按25nm3/min、底吹氮/氩气流量按75nm3/min，进行吹炼，该阶段脱碳供氧量以熔池中的碳含量降低至0.05%；s6：动态脱碳第三阶段：顶枪氧气继续停止吹炼，控制熔池温度在1650～1680℃、底吹吹入的氧氮气体比值1:5、底吹氧气流量按12nm3/min，底吹氮/氩气流量按60nm3/min，进行吹炼；s7：通过测算脱碳供氧量于熔池中的碳含量降低至0.01%时，底枪停止吹炼，而后进行还原脱硫；根据计算投加3100kg低碳低铝硅铁，1000kg石灰；500kg萤石。采用底吹氮气，搅拌8min，进行脱硫还原，温度和成分合格后出钢；s8：出钢；实施例1的出钢成分（%）如下表所示：csimnpscrnicun0.0190.541.330.0340.00218.247.970.050.034实施例2炉次号：1907-148钢种：304l实施例2入炉粗炼不锈钢钢水重量:91.6吨，入炉粗炼不锈钢钢水成分（%）如下表所示：csimnpscrnicun3.000.230.140.0340.25717.556.470.040.023实施例2的出钢成分（%）csimnpscrnicun0.0230.511.450.0330.00318.287.960.050.047实施例3：炉次号：1907-186钢种：316l实施例3入炉粗炼不锈钢钢水重量92.2吨，入炉粗炼不锈钢钢水成分（%）如下表所示：csimnpscrnicun1.700.370.160.0330.27716.236.700.050.027实施例3的出钢成分（%）如下表所示：csimnpscrnicunmo0.0210.521.430.0340.00416.2310.150.070.0302.038实施例2-3所述gor转炉冶炼脱碳过程与实施例1区别在于各步骤参数不同，具体参数如表1所示。表1：本发明脱碳过程中的供氧量按照化学方程式：c+o=co进行计算，具体地，供氧量=（（16/12）*c%）/氧气利用系数，所述氧气利用系数为各厂家经验值；所述还原脱硫步骤为现有技术，在此不作赘述。本发明在进入动态脱碳阶段由于熔池中的碳已经比较低了，脱碳反应没有在高碳区那么激烈，只要利用底吹供氧的流量就可以满足熔池的脱碳需求，因此停止顶枪吹氧；动态脱碳阶段通过底吹吹入一定比例混合的氧气和氮气（或氩气），控制熔池中co的分压，以使熔池中的c优先于cr氧化，该过程中气体用量需要控制在合理的范围，如果氧气过多会增加熔池中有益元素cr的过量氧化损失，不经济，氧气过低则会大幅度延长吹炼时间。本发明突破了传统gor炉增加底枪会导致的底吹流量过大，导致熔池击穿的技术瓶颈，八支底枪围绕中心点呈井字型布置，并和顶枪吹氧的冲击区基本重合的排布方式，可以加大底吹流量，同时可以利用顶枪吹氧的冲击压制底吹流量过大产生的气流，为提高gor的供氧强度和底吹搅拌能力创造了有力条件，实现强脱碳的能力；同时，脱碳过程中按照一定比例和吹气流量，并通过控制熔池在不同碳含量阶段的温度，达到快速脱碳，并使熔池中的cr元素尽可能的少氧化，较为经济、高效地获得碳含量低于0.03%的中高铬含量的不锈钢产品，总的吹氧时间控制可以控制在60分钟以内，还原后炉渣中的cr2o3含量控制在2%以内，达到aod法的技术指标，并在炉龄水平上要优于aod法。以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的
技术领域：
，均同理包括在本发明的专利保护范围内。当前第1页1 2 3