[发明专利]精确控制N含量的高纯净双相不锈钢冶炼工艺

摘要

本发明公开了一种精确控制N含量的高纯净双相不锈钢冶炼工艺，采用“电弧炉+AOD炉精炼”的冶炼方法。首先在电弧炉中进行熔化初炼，炉料包含本钢返回料、不锈钢返回料、合金、辅料；然后进入AOD炉对钢液精炼，精炼过程中全程吹N，通过对氧氮比、吹入气体的流量和时间的控制，分4次吹入氮氧混合气体进行脱碳，经过还原、造渣、脱硫、调整成分、精确控制N、出钢、浇铸等步骤，实现快速脱C、精确控N，并且将P、S含量、气体含量及氧化物夹杂控制到较低的水平。电弧炉熔炼阶段高配碳，在AOD精炼前期依靠碳氧反应升温；生产出符合标准要求的S32205不锈钢钢锭，大幅提升了生产效率、降低了生产成本。

主权项

1.一种精确控制N含量的高纯净双相不锈钢冶炼工艺，其特征在于：本工艺采用“电弧炉+AOD炉精炼”的冶炼方法，首先在电弧炉中对炉料进行熔化初炼，然后进入AOD炉对钢液精炼，精炼过程中全程吹N，生产出符合标准要求的S32205双相不锈钢钢锭；第一步，在电弧炉内，对包含不锈钢返回料、合金、辅料的炉料进行熔化初炼：1.1炉料包含本钢返回料、不锈钢返回料、低磷软铁，配碳用碎电极块；1.2熔化初炼按一般不锈钢返回吹氧法操作，在熔化后期，补加石灰，控制渣量在3%以上；1.3化清取样全分析，化清C1.00‑1.50%，加适量Ca‑Si粉还原，提温至1600℃，取样全分析；1.4成分控制：根据分析结果调整Ni、Cr至下限，Mn0.4‑0.6%，C1.00‑1.20%，Si0.25‑0.40%，P≤0.025%；1.5出钢温度：1670‑1700℃，扒渣50%，出钢；第二步，在AOD炉内进行双相不锈钢钢液的熔炼：2.1烘炉、兑钢水：烘炉前先开冷却气体，加入钢水重量3%的石灰，烘炉时间≥4小时，烤红烤透；兑入钢水后，控制炉温≥1560℃；2.2吹炼脱C：整个脱C期炉内温度控制在≤1760℃；为避免脱C期温度过高，而还原后期温降太快，Ni、Mo、Mn合金成分调整均在脱C期完成，还原后期只做微调；2.2.1第一步吹炼脱C：向炉内吹入比例关系为O2：N2=4:1的氮氧混合气体，吹炼结束后取碳样分析并测温；调整成分Ni至5.3%，Mo至3.3%，吹气时间约20‑25min，加入50‑100kg/吨钢水的石灰，脱C至0.10‑0.20；2.2.2第二步吹炼：向炉内吹入比例关系为O2：N2=1:1的氮氧混合气体，吹气时间约10‑15min，吹炼结束后取碳样分析并测温；参考碳含量0.1‑0.2%；调整成分Mn至1.3%，加入50‑100kg/吨钢水的石灰，不等碳样，立即进行第三步吹炼，参考C含量0.05‑0.08 %；2.2.3第三步吹炼：向炉内吹入比例关系为O2：N2=1:2.5的氮氧混合气体，吹气时间约5‑10min，吹炼结束后取碳样分析并测温；不等碳样，加入50kg/吨钢水的石灰，立即进行第四步吹炼；2.2.4第四步吹炼：向炉内吹入比例关系为O2：N2=1:5的氮氧混合气体，吹气时间约5‑10min，吹炼结束后取碳样分析并测温，温度控制在≤1760℃，碳控制在C≤0.012%；2.2.5取渣样；2.3还原：控制好温度，此后禁止吹氧；2.3.1加入300‑350kg/吨钢水FeSi还原，主要还原渣为Cr2O3，同时降低钢中氧含量，加入量根据氧化情况微调，如果温度偏低，考虑加入精Si减少温降，使渣中Cr≤1%，还原时间为10‑15分钟；2.3.2若发现渣粘稠，加入50‑100kg/吨钢水的CaF2以增加渣的流动性，提高Cr的回收率；若化渣不好，继续以20‑30kg CaF2/吨钢水分批加入；2.3.3取渣样，扒渣全部；2.4造渣、脱S2.4.1加入石灰造新渣，要求二元碱度CaO/SiO2≥1.8；2.4.2加入铝1.5‑3.0kg/吨钢水进行深脱氧、脱硫，加入Ca‑Si粉15‑30kg/吨钢水，保证渣呈灰白色或者偏绿色；2.4.3取样分析，根据分析结果如需脱S，将脱硫时间控制在10‑20分钟；再次取样分析，根据分析结果若脱S效果不好，继续加入石灰，控制S≤0.002%；观察炉渣，若流动性不好，加入20‑30kg CaF2/吨钢水；2.5调整成分：这一时期避免合金加入过多导致温降过大，注意Cr的控制，避免超出上限；根据分析结果，微调成份使Mn 1.0‑1.3%，Cr规格中限，Ni、Mo规格偏中下限，C 0.015%，Si 0.40‑0.60%，N含量在2300‑3000ppm左右；2.6精确控N、出钢2.6.1吹Ar气脱N，分两步吹入，第一步吹入75%的Ar气，按照每m³Ar气脱氮约16.5ppm计算，取样分析，根据分析结果微调脱N比例；第二步吹入Ar气，应避免过吹，防止N超出下限；控氮范围1600‑1800ppm；2.6.2取样检测、出钢：取样全分析，同时取气体样及渣样；成分符合规格后，炉内温度为1610‑1630℃，出钢；2.6.3成品取样分析：钢包内取成品样进行全分析；2.6.4浇铸：将高温钢液浇铸成钢锭，镇静时间4‑6分钟；浇铸温度：1540‑1550℃。