一種超純鐵素體不鏽鋼的雙工位真空吹氧脫碳冶煉方法與流程
2024-02-22 06:32:15 2
本發明屬於不鏽鋼冶煉技術領域，具體涉及一種超純鐵素體不鏽鋼的雙工位真空吹氧脫碳（VOD）冶煉方法。
背景技術：
超純鐵素體不鏽鋼通常是指間隙元素C、N的總含量小於150ppm的鐵素體不鏽鋼，其工業生產過程包括鐵水預處理、AOD（氬氧復吹爐）階段、VOD（真空吹氧脫碳爐）階段+LF(鋼包精煉爐)階段、和CCM（連鑄）階段，其中VOD階段是控制終點C、N含量最為關鍵的工序。VOD階段的工藝過程包括以下4個步驟：（1）脫矽；（2）吹氧脫碳：①主吹階段；②動態吹氧階段；（3）真空碳脫氧（VCD）階段；（4）渣還原。國內外專利為了縮短該VOD階段的處理時間、降低超純鐵素體不鏽鋼冶煉成本，對其工藝過程作了進一步改進，其中日本專利（公開號JP11106823）使用增大底吹氣體流量對鋼液進行大攪拌的方法來提高VOD階段的脫碳和脫氮效率，在全球得到了廣泛的應用；韓國專利（公開號KR20030003846）提出了在停氧後的高真空自由脫碳過程中噴吹石灰的方法來提高脫碳速率並防止石灰向鋼液增碳；中國專利（申請號201410025984.9）提出了一種少渣冶煉超純鐵素體不鏽鋼的方法，通過縮短真空處理時間，並穩定控制鋼液碳含量小於60ppm，實現了超純鐵素體不鏽鋼的低成本高效率VOD冶煉；中國專利（申請號201110124649.0）涉及一種鎂鈣質不鏽鋼鋼包真空精煉爐的精煉方法，可將不鏽鋼鋼包的使用壽命提高到12次至14次，從而降低不鏽鋼冶煉成本，但上述工藝均使用單一VOD爐處理，不鏽鋼冶煉周期仍然較長。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種超純鐵素體不鏽鋼的雙工位VOD冶煉方法，以解決超體鐵素體不鏽鋼生產周期長的問題。本發明利用雙工位VOD冶煉超純鐵素體不鏽鋼的方法，當裝滿不鏽鋼鋼液的1號鋼包進入VOD階段後放入1號真空罐，利用由3臺水環泵和一個蒸汽噴射器組成的低真空度部分進行靜態和動態吹氧脫碳，然後停止真空泵，轉換液壓開關的連接位置，將1號真空罐連接到由常規5級蒸汽噴射泵和水環泵（水環泵做為後備）組成的高真空度部分抽真空進行VCD和還原階段，與此同時，當2號鋼包進入VOD階段後放入2號真空罐，進行前述的靜態和動態吹氧脫碳後轉入後高真空度部分進行VCD和還原階段；如此便可實現雙工位同時操作，通過如上技術改進，在保證終點C+N≤150ppm的前提下，可以縮短VOD平均冶煉周期。其具體步驟如下：（1)1號鋼包進入真空吹氧脫碳階段後放入1號真空罐，設置罐壓＜100Pa，以質量百分比計算，鋼液初始鉻含量為11.5-21.0%，碳含量為0.25-0.40%，氮含量≤0.01%，鋼液初始溫度≥1620℃，渣厚≤40mm，根據渣厚，加入0-500kg石灰，鋼包淨空＞1250mm；（2）抽真空並頂吹氧脫碳：①初吹3-4min，真空度120-130torr，氧槍流量1000-1200m3/h，槍位1500mm，底吹氬氣流量200-300L/min；②主吹氧10-15min，真空度100-120torr，氧槍流量1400-1450m3/h，槍位1450mm，底吹氬氣流量250-300L/min；③動態脫碳期1：吹氧12-15min，真空度70-80torr，氧槍流量1400-1500m3/h，槍位1400mm，底吹氬氣流量300-350L/min；④動態脫碳期2：吹氧3-5min，真空度50-55torr，氧槍流量1300-1500m3/h，槍位1350mm，底吹氬氣流量400-450L/min；⑤動態脫碳期3：吹氧3-5min，真空度40-45torr，氧槍流量1300-1400m3/h，槍位1300mm，底吹氬氣流量450-550L/min；⑥動態脫碳期4：吹氧10-12min，真空度20-30torr，氧槍流量1250-1350m3/h，槍位1280mm，底吹氬氣流量550-650L/min；（3）VCD階段：繼續抽真空，真空度＜1torr，底吹氬氣流量600-700L/min，處理時間20-25min；（4）還原：真空度＜1torr，底吹氬氣流量100-300L/min，處理過程中首先加入300-500kg鋁粒，1000-1500kg石灰，300-400kg螢石和300-500kg矽鐵，然後加入500-800kg石灰和100-200kg螢石以達到良好的化渣效果，處理時間20-25min；（5）破空：1號鋼包頂吹氧脫碳結束轉入VCD階段後，2號鋼包進入真空吹氧脫碳爐2號真空罐進行上述（1）-（5）的操作。本發明的一種超純鐵素體不鏽鋼的雙工位VOD冶煉方法，通過低、高兩套真空系統，成功實現了超純鐵素體不鏽鋼的雙工位VOD同時處理，在保證終點C+N≤150ppm的前提下縮短了VOD平均冶煉周期，解決了超體鐵素體不鏽鋼生產周期長的問題。具體實施方式為了更好地理解本發明，以下結合具體實施例對本發明作進一步詳細說明。實施例1：本發明的一種超純鐵素體不鏽鋼439的雙工位VOD冶煉方法，設備要求：100tVOD處理爐，極限真空度＜1torr，底部兩個吹氬風口，總吹氣能力為800L/min。具體實施步驟如下：1號鋼包：初始鋼液溫度1620℃，鋼液重量96t，鋼包淨空1200mm，以質量百分比計算，處理前其成分為C：0.40%，Si：0.036%，Cr：18.85%，S：0.0035%，Ni：0.11%，Mn：0.24%，P：0.018%，N：0.0080%，其餘為Fe和其他不可避免的雜質；1）16:49進1號真空罐抽真空；2）16:59加入400kg石灰；3）17:04頂吹氧脫碳開始：①17:05初吹3min，真空度123torr，氧槍流量1100m3/h，槍位1500mm，底吹氬氣流量240L/min；②17:08主吹氧14min，真空120torr，氧槍流量1450m3/h，槍位1450mm，底吹氬氣流量300L/min；③17:22動態脫碳期1吹氧12min，真空度75torr，氧槍流量1450m3/h，槍位1400mm，底吹氬氣流量340L/min；④17:34動態脫碳期2吹氧4min，真空度53torr，氧槍流量1400m3/h，槍位1350mm，底吹氬氣流量420L/min；⑤17:38動態脫碳期3吹氧3min，真空度42torr，氧槍流量1350m3/h，槍位1300mm，底吹氬氣流量480L/min；⑥17:41動態脫碳期4吹氧12min，真空度20torr，氧槍流量1300m3/h，槍位1280mm，底吹氬氣流量560L/min；4）17:55VCD開始：17:55-17:59真空度5torr，底吹氬氣流量600L/min；17:59-18:00真空度3torr，底吹氬氣流量700L/min；18:00-18:01真空度2torr，底吹氬氣流量700L/min；18:01-18:20真空度0.8torr，底吹氬氣流量650L/min；5）18:22還原開始：18:22加入300kg鋁粒，1200kg石灰，350kg螢石和350kg矽鐵，底吹氬氣流量200L/min；18:25-18:30真空度0.7torr，底吹氬氣流量300L/min；18:35加600kg石灰和100kg螢石，底吹氬氣流量100L/min；18:37真空度0.7t...