利用紅土鎳礦冶煉的奧氏體不鏽鋼及其生產工藝的製作方法

2023-09-27 05:41:05

本發明涉及一種不鏽鋼冶煉工藝，更具體的說，本發明主要涉及一種利用紅土鎳礦冶煉的奧氏體不鏽鋼及其生產工藝。
背景技術：
：奧氏體不鏽鋼生產由來已久，但傳統不鏽鋼生產方法都是礦熱爐生產出的粗鎳鐵合金澆鑄為鎳鐵塊，鎳鐵塊再在電弧爐熔化作為冶煉不鏽鋼的主要原料，通過aod爐與高鉻、造渣劑、返回料等其他原料按一定比例配比，通過脫碳、脫硫脫氧等過程後，再進行最終精煉，aod冶煉成分、溫度的鋼水出鋼送至lf鋼包精煉爐進行成分和溫度的調整，最後通過連鑄澆鑄成不鏽鋼板坯。在此生產工藝過程中，粗鎳合金塊作為主要原料：必需建設鑄鐵機、電弧爐等設備，設備投資大；電弧爐生產電耗高、粉塵大、噪音大；且生產工序多，工業廢物排放大，產品成材時間長，產能低。因而有必要針對奧氏體不鏽鋼的冶煉工藝做進一步的研究和改進。技術實現要素：本發明的目的之一在於針對上述不足，提供一種利用紅土鎳礦冶煉的奧氏體不鏽鋼及其生產工藝，以期望解決現有技術中奧氏體不鏽鋼生產成本高，設備投資大，生產工序多，產品成材時間長，產能底下等技術問題。為解決上述的技術問題，本發明採用如下技術方案：本發明一方面提供了一種利用紅土鎳礦冶煉的奧氏體不鏽鋼，所述不鏽鋼中各元素的質量百分比為：c：0.030％～0.060％，si：0.35％～0.60％，mn：1.0％～1.3％，cr：18.00％～18.50％，ni：8.00％～8.10％，n：0.025％～0.050％，cu：０～0.5％，p：０～0.045％，s：０～0.0060％，o：０～0.0050％，ti：０～0.010％，mo：０～0.5％，其餘為fe和不可避免的雜質元素；所述不鏽鋼的dg值為6.0～8.0之間；所述的dg值由下式得出：dg=((cr+mo+1.5*si+2*ti+18)/(ni+30*c+30*n+0.5*mn+36)+0.262)×161-161。本發明另一方面提供了一種權利要求1所述利用紅土鎳礦冶煉的低碳含鉬奧氏體不鏽鋼的生產工藝，所述的生產工藝包括如下步驟：步驟1、根據aod冶煉需求，通過搭配不同種類紅土鎳礦配煤及熔劑，儘量降低p及微量雜質元素含量，經乾燥窯、迴轉窯乾燥及預還原、礦熱爐還原熔煉成成分、溫度合適的鎳鐵水；步驟2、鎳鐵水出爐，倒入鐵包，鐵包上投入碳化稻殼覆蓋，降低鎳鐵水溫降；步驟3、行車吊運紅送鎳鐵水至aod爐，在aod爐的爐底鋪好石灰、鎂鈣砂，並從高位料倉加入高鉻合金，兌入連鑄鋼包留渣；步驟4、aod爐進行化鋼操作，使合金充分融化，化鋼溫度、渣鹼度（cao/sio2）達到要求，扒渣；步驟5、aod爐進行脫碳保鉻及精煉操作，使出鋼溫度、成分、渣鹼度等達到目標要求；步驟6、將合格的aod鋼水倒入鋼包，鋪好碳化稻殼送至lf鋼包精煉爐進行冶煉；步驟7、lf爐進行成分、溫度和頂渣渣性微調後，調整氬氣攪拌強度餵入矽鈣線進行夾雜物改性處理，並保證軟吹、鎮靜時間；步驟8、大包鋼水吊運至連鑄迴轉臺，控制合適的中間包溫度，並保證恆拉速澆鑄成板坯；所述中間包進行加高，並在中間包中使用雙擋渣壩。作為優選，進一步的技術方案是：所述步驟8中連鑄全程保護澆鑄，控制大包留渣量減少下渣，控制轉包時間保證中包噸位。更進一步的技術方案是：所述的生產工藝中還包括步驟10、針對煉鋼、連鑄過程異常板坯，實行等級判定，必要時進行表面修磨處理；步驟11、板坯入庫後，按照工藝穩定性進行板坯用途碼標識，做到適才適用。更進一步的技術方案是：所述控制大包殘留量為2.5～4.0噸；交接爐次轉包時間＜1分50秒，且保證中包噸位＞22噸。更進一步的技術方案是：所述步驟1中紅土鎳礦中質量百分比的p＜0.010％，ni：1.3～1.6％，fe：20.0～26.0％，將紅土鎳礦的sio2/mgo值控制在2.0～3.0，水分＜25.0％；迴轉窯焙砂的溫度控制在600～900℃，焙砂的sio2/mgo值控制在1.7～2.0，水分＜1.0％。更進一步的技術方案是：所述步驟2中的鎳鐵水出爐的溫度為1450～1550℃；鎳渣的溫度為1550～1570℃，sio2/mgo值為1.60～1.70，鹼度為0.3～0.6；所述步驟3所述原料質量配比為紅送鎳鐵水使用量50％～70％，高鉻加入量為15％～25％，石灰與白雲石的加入總量為6％～8％。更進一步的技術方案是：所述步驟5中的出鋼溫度為1550℃～1650℃，渣鹼度（cao/sio2）為2.0～2.2。更進一步的技術方案是：所述步驟7中的改性處理為根據渣的流動性和s含量加入適量改製劑，必要時加少量螢石，軟吹時間＞12min，鎮靜時間＞15min，矽鈣線餵入110m。更進一步的技術方案是：所述步驟8中的中間包溫度為1480～1495℃，恆拉速控制在1.40～1.45m/min。與現有技術相比，本發明主要具有如下有益效果：1）採用均化工藝，並首次引用「sio2/mgo」等及其它工藝參數的渣型操作，達到穩定的渣熔點溫度以及導電性，極大的降低了能耗；2）紅土鎳礦的選配，較低的p、s、pb、sn、as含量，充分的精煉，dg值的合理控制，配合熱軋加工工藝，減少板坯內部及表層裂紋的產生，大幅降低了鋼卷熱加工脫皮缺陷，改善了產品質量，提高了成品率；3）紅土鎳礦經迴轉窯、礦熱爐與aod雙聯冶煉，較傳統冶煉相比，減少了鎳鐵水澆鑄和電爐重熔兩個中間工序，減少設備、人員投入，還可以避免堆放場地引起的環境汙染，且極大的縮短了工藝流程，減少了成材時間，提高不鏽鋼產能；4）通過加高中間包進而提高鋼水裝載量，改變中間包擋渣壩和擋渣牆的位置及高度從而改善鋼水在中間包的流場，保證夾雜物充分上浮，另外控制大包下渣，儘量減少大包下渣到中間包，從源頭和冶煉過程控制夾雜物；5）整個過程因對鋼液夾雜物的有效遏制、去除，提高了鋼水純淨度，改善了鋼坯內部品質，降低不鏽鋼熱軋、冷軋加工過程中出現的表面缺陷問題，提升產品的市場競爭力。具體實施方式發明人為了解決生產工藝過程中使用粗鎳合金塊作為主要原料引發的一系列問題，從而進一步提高不鏽鋼的產能，降低能耗降低生產成本，減少廢棄物排放保護環境，經調研發現，採用紅土鎳礦，進行不同品味配比，經迴轉窯、礦熱爐工藝生產粗鎳合金，通過對渣溫、鐵水溫度及保溫控制等措施，直接送入aod爐雙聯精煉生產不同成分不鏽鋼的工藝技術尚不成熟。因此，發明人在生產工藝方面進行優化，採用紅土鎳礦經礦熱爐與aod爐雙聯冶煉不鏽鋼的生產工藝，減少生產中間粗鎳合金澆鑄、電弧爐重熔等環節，充分利用粗鎳合金鐵水熱能，使其進入aod爐精煉時達到aod化鋼的溫度要求，並在aod還原精煉、lf精煉及中間包冶金等技術進行試驗及工業性生產，摸索出了採用紅土鎳礦經礦熱爐與aod爐雙聯冶煉奧氏體不鏽鋼的生產工藝，並通過對aod、lf及連鑄進行製程控制，生產出高品質奧氏體不鏽鋼。下面結合具體的實施例對本發明的技術方案作進一步闡述。實施例1本實施例提供了一種利用紅土鎳礦冶煉奧氏體不鏽鋼，其化學成分重量百分配比為：c：0.042%，si：0.49%，mn：1.02%，cr：18.07%，ni：8.03%，n：0.044%，cu：0.02%，p：0.0287%，s：0.0026%，o：0.0042%，ti：0.008%，mo：0.025%，其餘為fe和不可避免的雜質元素；dg值=6.98。上述的奧氏體不鏽鋼的生產工藝如下：現以在φ5×40m乾燥窯、φ4.4×100m迴轉窯、33000kva礦熱爐，75taod爐，lf鋼包精煉爐、一機一流200*1600mm板坯連鑄機生產奧氏體不鏽鋼為例，來敘述本發明的生產工藝：（1）搭配不同品味的紅土鎳礦，使紅土鎳礦中的ni在1.3~1.6%，fe在20.0~26.0%，p<0.01%；（2）使用乾燥窯煤粉做燃料，使紅土礦含水從35~40%降低到20~25%左右，大致成分如下；（3）迴轉窯完全脫去紅土礦所含的表面水，結晶水降低到0.5~0.7%，對礦中所含鐵、鎳等氧化物預還原，出窯焙砂溫度在680~850℃，以窯內不結料圈的最高溫度為宜，成分如下；（4）礦熱爐綜合考慮電耗及需鐵量，出鋼ni在8.5~10.5%，出鋼p<0.025%，s<0.4%；（5）鎳鐵水倒入鐵包，鐵包上投入用碳化稻殼蓋住，鐵水溫度1450~1500℃為宜，控制渣中sio2/mgo：1.60~1.70，大致鎳鐵渣成分如下；（6）每包鎳鐵水兌鋼量48~60噸；（7）行車吊運紅送至aod爐，進行冶煉，其中合金及造渣劑加入量計算：a）合金加入量計算：高碳鉻鐵加入量：75000*18.07%/58%=23366（kg）；b）氧化期石灰加入量：石灰加入量={[%si]*75000*2.14*r}/(%cao)有效，其中[%si]是鋼水中矽含量；r=(%cao)/(%sio2)表示鹼度；(%cao)有效——石灰中有效cao含量。（8）aod化鋼階段，兌入鎳鐵水後，加入22~25噸58%高碳鉻鐵及石灰、白雲石進行吹煉，化鋼溫度達到1400~1500℃，化鋼鹼度控制在1.0以上，渣中mgo控制在5.0~7.0%，鋼液成分大致如下：（9）aod氧化、還原及精煉按規範進行，確保出鋼溫度1550~1650℃，出鋼渣鹼度r=2.0~2.2，鋼液總o含量<0.0050%，大致出鋼成分如下：成分csimnpscrnin質量%0.025~0.0450.3~0.51.0~1.2≤0.045≤0.00618.1~18.48.00~8.100.025~0.045（10）將合格的aod鋼水倒入鋼包，鋪好碳化稻殼送至lf鋼包精煉爐進行冶煉；（11）lf爐進行成分、溫度微調後，進行夾雜物改性處理，並進行軟吹、鎮靜操作；a）鋼水進站後，打開氬氣調整壓力1.0~1.4mpa破開渣面，然後調整壓力0.7~0.9mpa強攪拌使鋼水充分混勻，測溫取樣；b）送電化渣升溫，根據渣稀稠狀況補加少量石灰螢石調整渣性，鋼樣含s<0.003%加入改製劑50~100kg調整渣鹼度，根據進站取樣成分微調至目標成分，為保證中包樣dg值控制6.0~8.0之間，lf調整dg值=6.5~8.0；c）調整氬氣壓力0.4~0.6mpa，餵矽鈣線110m，進行深脫氧及夾雜物改性處理；d）再調整氬氣壓力0.2~0.4mpa，進行軟吹操作14min，以渣面輕微波動但鋼液不裸露為宜；e）停氣鎮靜鋼水18min，保證夾雜物充分上浮，提高鋼水純淨度。（12）大包鋼水吊運至連鑄迴轉臺，控制中間包溫度1485~1495℃，保證恆拉速1.4m/min，澆鑄成板坯；在前述的操作中，通過加高中間包的高度，並使用雙擋渣壩等提升中間包冶金能力；（13）連鑄全程保護澆鑄，交接爐控制大包下渣，使鋼包殘留鋼渣重2.5~4.0t，換包時間控制在1′45″，保證中包噸位23.9t；（14）針對煉鋼、連鑄過程異常板坯，如頭尾坯、換水口坯、拉速波動坯實行等級判定，表面缺陷嚴重鋼坯降級，必要時進行表面修磨處理；（15）板坯入庫後，按照工藝穩定性進行板坯用途碼標識，鋼坯標註h、ch、c、cb、cba、cbp用途碼，從而做到適才適用。實施例2本實施例提供了一種利用紅土鎳礦冶煉奧氏體不鏽鋼，其化學成分重量百分配比為：c：0.040%，si：0.54%，mn：1.05%，cr：18.12%，ni：8.04%，n：0.046%，cu:0.04%，p：0.0264%，s：0.0039%，o：0.0037%，ti：0.007%，mo：0.024%，其餘為fe和不可避免的雜質元素；dg值=7.38。本實施例中的奧氏體不鏽鋼的生產工藝如下：現以在φ5×40m乾燥窯、φ4.4×100m迴轉窯、33000kva礦熱爐，75taod爐，lf鋼包精煉爐、一機一流200*1600mm板坯連鑄機生產奧氏體不鏽鋼為例，來敘述本發明的生產工藝：（1）搭配不同品味紅土鎳礦，ni在1.3~1.6%，fe在20.0~26.0%，p<0.01%；（2）乾燥窯煤粉做燃料，使紅土礦含水從35~40%降低到20~25%左右，大致成分如下；（3）迴轉窯完全脫去紅土礦所含的表面水，結晶水降低到0.5~0.7%，對礦中所含鐵、鎳等氧化物預還原，出窯焙砂溫度在680~850℃，以窯內不結料圈的最高溫度為宜，成分如下；（4）礦熱爐綜合考慮電耗及需鐵量，出鋼ni在8.5~10.5%，出鋼p<0.025%，s<0.4%；（5）鎳鐵水倒入鐵包，鐵包上投入用碳化稻殼蓋住，鐵水溫度1450~1500℃為宜，控制渣中sio2/mgo：1.60~1.70，大致鎳鐵渣成分如下；（6）每包鎳鐵水兌鋼量48~60噸；（7）行車吊運紅送至aod爐，進行冶煉，其中合金及造渣劑加入量計算：a）合金加入量計算：高碳鉻鐵加入量：75000*18.12%/60%=22650（kg）；b)氧化期石灰加入量：石灰加入量={[%si]*75000*2.14*r}/(%cao)有效，其中[%si]是鋼水中矽含量；r=(%cao)/(%sio2)表示鹼度；(%cao)有效——石灰中有效cao含量。（8）aod化鋼階段，兌入鎳鐵水後，加入20~23噸60%高碳鉻鐵及石灰、白雲石進行吹煉，化鋼溫度達到1400~1500℃，化鋼鹼度控制在1.0以上，渣中mgo控制在5.0~7.0%，鋼液成分大致如下：（9）aod氧化、還原及精煉按規範進行，確保出鋼溫度1550~1650℃，出鋼渣鹼度r=2.0~2.2，鋼液總o含量<0.0050%，大致出鋼成分如下：成分csimnpscrnin質量%0.025~0.0450.3~0.51.0~1.2≤0.045≤0.00618.2~18.68.02~8.080.030~0.045（10）將合格的aod鋼水倒入鋼包，鋪好碳化稻殼送至lf鋼包精煉爐進行冶煉；（11）lf爐進行成分、溫度微調後，進行夾雜物改性處理，並進行軟吹、鎮靜操作；a）鋼水進站後，打開氬氣調整壓力1.0~1.4mpa破開渣面，然後調整壓力0.7~0.9mpa強攪拌使鋼水充分混勻，測溫取樣；b）送電化渣升溫，根據渣稀稠狀況補加少量石灰螢石調整渣性，鋼樣含s<0.003%加入改製劑50~100kg調整渣鹼度，根據進站取樣成分微調至目標成分，為保證中包樣dg值控制6.0~8.0之間，lf調整dg值控制6.5~8.0之間；c）調整氬氣壓力0.4~0.6mpa，餵矽鈣線110m，進行深脫氧及夾雜物改性處理；d）再調整氬氣壓力0.2~0.4mpa，進行軟吹操作16min，以渣面輕微波動但鋼液不裸露為宜；e）停氣鎮靜鋼水21min，保證夾雜物充分上浮，提高鋼水純淨度。（12）大包鋼水吊運至連鑄迴轉臺，控制中間包溫度1480~1490℃，保證恆拉速1.45m/min，澆鑄成板坯；在前述的操作中，通過加高中間包的高度，並使用雙擋渣壩等提升中間包冶金能力；（13）連鑄全程保護澆鑄，交接爐控制大包下渣，使鋼包殘留鋼渣重2.5~4.0t，換包時間控制在1′49″保證中包噸位23.1t；（14）針對煉鋼、連鑄過程異常板坯，如頭尾坯、換水口坯、拉速波動坯實行等級判定，表面缺陷嚴重鋼坯降級，必要時進行表面修磨處理；（15）板坯入庫後，按照工藝穩定性進行板坯用途碼標識，鋼坯標註h、ch、c、cb、cba、cbp用途碼，做到適才適用。實施例3本實施例提供了一種利用紅土鎳礦冶煉奧氏體不鏽鋼，其化學成分重量百分配比為：c：0.039%，si：0.43%，mn：1.06%，cr：18.16%，ni：8.07%，n：0.047%，cu：0.04%，p：0.0291%，s：0.0051%，o：0.0045%，ti：0.006%，mo：0.023%，其餘為fe和不可避免的雜質元素；dg值=6.85。本實施例中的奧氏體不鏽鋼的生產工藝如下：現以在φ5×40m乾燥窯、φ4.4×100m迴轉窯、33000kva礦熱爐，75taod爐，lf鋼包精煉爐、一機一流200*1600mm板坯連鑄機生產奧氏體不鏽鋼為例，來敘述本發明的生產工藝：（1）搭配不同品味紅土鎳礦，ni在1.3~1.6%，fe在20.0~26.0%，p<0.01%；（2）乾燥窯煤粉做燃料，使紅土礦含水從35~40%降低到20~25%左右，大致成分如下；（3）迴轉窯完全脫去紅土礦所含的表面水，結晶水降低到0.5~0.7%，對礦中所含鐵、鎳等氧化物預還原，出窯焙砂溫度在680~850℃，以窯內不結料圈的最高溫度為宜，成分如下；（4）礦熱爐綜合考慮電耗及需鐵量，出鋼ni在8.5~10.5%，出鋼p<0.025%，s<0.4%；（5）鎳鐵水倒入鐵包，鐵包上投入用碳化稻殼蓋住，鐵水溫度1450~1500℃為宜，控制渣中sio2/mgo：1.60~1.70，大致鎳鐵渣成分如下；（6）每包鎳鐵水兌鋼量48~60噸；（7）行車吊運紅送至aod爐，進行冶煉，其中合金及造渣劑加入量計算：a）合金加入量計算：高碳鉻鐵加入量：75000*18.16%/59%=23084（kg）；b)氧化期石灰加入量：石灰加入量={[%si]*75000*2.14*r}/(%cao)有效，其中[%si]是鋼水中矽含量；r=(%cao)/(%sio2)表示鹼度；(%cao)有效——石灰中有效cao含量。（8）aod化鋼階段，兌入鎳鐵水後，加入21~24噸59%高碳鉻鐵及石灰、白雲石進行吹煉，化鋼溫度達到1400~1500℃，化鋼鹼度控制在1.0以上，渣中mgo控制在5.0~7.0%，鋼液成分大致如下：（9）aod氧化、還原及精煉按規範進行，確保出鋼溫度1550~1650℃，出鋼渣鹼度r=2.0~2.2，鋼液總o含量<0.0050%，大致出鋼成分如下：成分csimnpscrnin質量%0.025~0.0450.3~0.51.0~1.2≤0.045≤0.00618.2~18.48.02~8.100.025~0.045（10）將合格的aod鋼水倒入鋼包，鋪好碳化稻殼送至lf鋼包精煉爐進行冶煉；（11）lf爐進行成分、溫度微調後，進行夾雜物改性處理，並進行軟吹、鎮靜操作；a）鋼水進站後，打開氬氣調整壓力1.0~1.4mpa破開渣面，然後調整壓力0.7~0.9mpa強攪拌使鋼水充分混勻，測溫取樣；b）送電化渣升溫，根據渣稀稠狀況補加少量石灰螢石調整渣性，鋼樣含s<0.003%加入改製劑50~100kg調整渣鹼度，根據進站取樣成分微調至目標成分，為保證中包樣dg值控制6.0~8.0之間，lf調整dg值控制6.5~8.0之間；c）調整氬氣壓力0.4~0.6mpa，餵矽鈣線110m，進行深脫氧及夾雜物改性處理；d）再調整氬氣壓力0.2~0.4mpa，進行軟吹操作18min，以渣面輕微波動但鋼液不裸露為宜；e）停氣鎮靜鋼水17min，保證夾雜物充分上浮，提高鋼水純淨度。（12）大包鋼水吊運至連鑄迴轉臺，控制中間包溫度1485~1500℃，保證恆拉速1.35m/min，澆鑄成板坯；在前述的操作中，通過加高中間包的高度，並使用雙擋渣壩等提升中間包冶金能力；（13）連鑄全程保護澆鑄，交接爐控制大包下渣，使鋼包殘留鋼渣重2.5~4.0t，換包時間控制在1′40″保證中包噸位24.2t；（14）針對煉鋼、連鑄過程異常板坯，如頭尾坯、換水口坯、拉速波動坯實行等級判定，表面缺陷嚴重鋼坯降級，必要時進行表面修磨處理；（15）板坯入庫後，按照工藝穩定性進行板坯用途碼標識，鋼坯標註h、ch、c、cb、cba、cbp用途碼，做到適才適用。除上述以外，還需要說明的是在本說明書中所談到的「一個實施例」、「另一個實施例」、「實施例」等，指的是結合該實施例描述的具體特徵、結構或者特點包括在本申請概括性描述的至少一個實施例中。在說明書中多個地方出現同種表述不是一定指的是同一個實施例。進一步來說，結合任一實施例描述一個具體特徵、結構或者特點時，所要主張的是結合其他實施例來實現這種特徵、結構或者特點也落在本發明的範圍內。儘管這裡參照本發明的多個解釋性實施例對本發明進行了描述，但是，應該理解，本領域技術人員可以設計出很多其他的修改和實施方式，這些修改和實施方式將落在本申請公開的原則範圍和精神之內。更具體地說，在本申請公開權利要求的範圍內，可以對主題組合布局的組成部件和/或布局進行多種變型和改進。除了對組成部件和/或布局進行的變型和改進外，對於本領域技術人員來說，其他的用途也將是明顯的。當前第1頁12