一种不锈钢的高纯净冶炼方法技术

本发明专利技术公开了一种不锈钢的高纯净冶炼方法，该不锈钢的冶炼方法包括以下步骤：在高纯氩气保护下采用电弧进行母合金熔炼、AOD+LF炉外精炼、VD真空精炼、模铸钢锭过程，即可获得低杂质含量的不锈钢钢锭。本发明专利技术通过电弧进行冶炼，在冶炼的过程中通入高纯氩气，可以有效防止合金被氧化，阻止杂质元素的进入，降低易挥发元素的烧损；同时，在冶炼过程中通过大渣量，多次流渣等方法，降低钢中P的含量；LF精炼加铝粒预脱氧。该不锈钢的冶炼制备方法应用于工业化生产过程中不锈钢的生产。

【技术实现步骤摘要】
一种不锈钢的高纯净冶炼方法
本专利技术公开了一种不锈钢的高纯净冶炼方法，属于不锈钢制备领域。
技术介绍
在不锈钢的冶炼过程中，内生夹杂主要是进行脱氧合金化操作时，加入到钢液中的脱氧剂(Al、FeSi、SiMn等)被氧化生成Al2O3、SiO2以及MgO·Al2O3、SiO2-MnO、Al2O3-SiO2-MnO等复合脱氧产物；合金元素(Cr、Ti、Si、Mn)部分被氧化形成FeO·Cr2O3、SiO2-Cr2O3、A12O3-Cr2O3、Cr2O3-MnS、TiO2等夹杂；钢液在冷却凝固结晶过程中，由于温度下降及局部成分偏析还会形成二次脱氧产物等。当这些产物来不及从钢液内排出，便残留在钢中形成内生夹杂。Al具有较强的脱氧能力，但其脱氧产物从Al2O3对多数牌号的不锈钢性能有不良影响，因此在不锈钢冶炼过程中的使用受到很大限制。从国内外相关研究中发现，在综合考虑不锈钢液的脱氧、脱硫和脱磷效果时，可以选择含有碱土金属元素(钡、钙和镁)和稀土等的复合精炼剂，它们不仅有很强的脱氧、脱硫和还原脱磷能力，而且其脱氧产物的上浮速度快，在钢中几乎没有残留。遗憾的是，这方面的研究目前还多处在实验室研究阶段，很少在不锈钢的实际生产中得到应用和推广。不锈钢成品中的外来夹杂是在冶炼和浇注过程中，耐火材料的冲刷和侵蚀带入钢液的大型夹杂物、混入钢液的炉渣(如AOD出钢过程的钢渣混出)以及在钢液的运输和浇注过程中的二次氧化等。不锈钢液中的氮化物主要是以TiN的形式出现的，它是溶解于钢中的[N]以及冶炼、浇注过程中，钢液吸入空气中的N2，与钢中[Ti]作用的产物。另外，在钢液的凝固过程中，还会有CrN、Cr2N等其它类型的氮化物产生。总之，在冶炼的过程中，钢中O、N、S、N等含量较高时，会导致钢锭宏观组织缩孔缩松，甚至形成气泡，还可能形成氧化物和氮化物等夹杂，成为裂纹产生和扩展的有利位置，严重降低不锈钢的力学性能。因此，需对钢液进行纯净化处理，将O、N、S含量控制在较低的范围内。然而，对于选定的原材料，熔炼坩埚的稳定性和合金熔炼工艺是控制杂质含量的关键所在。专利[CN200410017115.8]公布了一种含N双相不锈钢的冶炼生产方法，采用“电弧炉初炼+AOD炉精炼”的方式，在AOD炉冶炼时，通过吹入钢液中的氮气的时间、流量控制，控制钢液中氮的含量，所需精炼温度高、精炼时间长，容易造成某些真空下易挥发元素(如Al等)的烧损，而且脱气效果并不理想，气体含量无法降到期望的水平。
技术实现思路
本专利技术的目的针对不锈钢工业冶炼生产过程中易出现的各种缺陷、夹杂、以及成分偏析等问题，提供一种不锈钢的高纯净冶炼方法，在高纯氩气保护下采用电弧进行母合金熔炼、AOD+LF炉外精炼、VD真空精炼、模铸钢锭等过程，即可获得低杂质含量的不锈钢钢锭。具体实现本专利技术的技术方案是：一种不锈钢的高纯净冶炼方法，包括以下步骤：第一步，将经过充分烘烤的废钢，生铁进行电弧冶炼：电弧冶炼中，采用大渣量，多次流渣，控制电炉冶炼过程的有害元素P≤0.05％，Si≤0.4％，As≤0.007％，Sn≤0.004％，Sb≤0.010％，Pb≤0.001％，Bi≤0.001％，Cu≤0.20％且电炉出钢温度≥1600℃；第二步：进行AOD+LF炉外精炼；在AOD炉通过调整氧在混合气体中的分压进行脱碳；在LF炉通过还原性渣实现强制脱氧以及氧化铬的还原，充入惰性气体氩气加速钢-渣之间的还原反应；第三步：VD真空精炼将第二步的产物倒渣后转到VD炉进行抽真空，保持真空度67Pa以下；真空保持15分钟，保证合金元素在钢液中分布均匀，随后进行精炼，精炼温度≥1600℃，软吹氩15分钟，软吹氩温度≥1600℃，吊包镇静；第四步：浇注过程浇注条件具体为：当温度≥1580℃开始浇注，锭身注速600m3/h，冒口注速280m3/h，脱模时间8.5小时，完成不锈钢的高纯净冶炼。进一步的，大渣量为废钢≥600kg/t。进一步的，第二步AOD炉脱碳过程中：经电炉冶炼的钢水通过钢包送入AOD炉，向熔池喷吹氧气和氩气；当AOD炉中的温度≥1600℃后分批加入铬铁、钼铁，根据烟气及火焰测温度，进行测温取样；当w([C])≥0.7％时，在AOD采用纯氧吹炼，温度>1580℃时，w[(Cr)]＝20％，氧化碳；当w([C])≤0.7％，采用O2、Ar连续变化方式脱碳，O2：Ar＝(2～3)：1，当w([C])≤0.10％，用纯氩吹炼，用钢中余氧及渣中的Cr2O3进一步脱碳，通过调整氩氧比例，O2：Ar＝1：(2～3.5)控制终点C≤0.06％的同时，减少铬的氧化；当w([C])≤0.03％时，采用纯氩气吹炼5～15min，使钢液中溶解氧继续脱碳去除有害气体杂质，还可以减少还原剂Fe-Si的用量进一步的，根据钢液中硅的含量加入石灰，保持[Si]＝石灰加入量/[(3.2～4.3)G]，其中，G为钢液的总重量；其中，Cr的收得率≥96％，Mn的收得率≥88％，总的合金收得率≥96％本专利技术相对于现有技术相比具有如下优点：(1)本专利技术在高纯氩气保护下采用电弧进行钢液的初步熔炼，可有效控制合金熔化过程中的污染，降低夹杂的含量。(2)本专利技术精炼过程中采用AOD+LF炉外精炼。在脱碳期，通过调整氧在混合气体中的分压，实现脱碳的作用；在还原期，通过充入惰性气体氩气实现强制脱氧，实现氧化铬的还原。(3)本专利技术合金冶炼过程中采用VD真空精炼，钢液在此过程中充分扩散，同时软吹氩气的过程可以进一步的防止钢液的氧化，减少夹杂。附图说明图1是本专利技术不锈钢熔炼流程图；图2是本专利技术不锈钢冶炼过程全[O]的变化图；图3是本专利技术不锈钢冶炼过程夹杂物尺寸和数量变化图；图4是本专利技术制得不锈钢组织形貌图。具体实施方式下面结合实施例和附图详述本专利技术。一种不锈钢的高纯净冶炼方法，在惰性气体气氛保护条件下采用电弧设备熔炼在高真空下通过电弧设备快速升温、降温，并通过AOD+LF炉外精炼，VD真空精炼，可获得低杂质、高纯净的不锈钢。实施例具所体参数如下：某钢铁厂通过实施本专利技术实验方法，生产6炉410S不锈钢，其具体成分见表1。其中，有害杂质元素As≤0.007％，Sn≤0.004％，Sb≤0.010％，Pb≤0.001％，Bi≤0.001％，P≤0.0020％，Al≤0.015％，中心疏松＜1.0级，硫化物≤1.0级，氧化物≤1.5级。成分见表1表1不锈钢化学成分(wt.％)项目钢液成分C0.018～0.035Si0.30～0.45Mn0.25～0.35P≤0.033S≤0.005Ni≤0.30Cr12.00-13.25N≤0.030实施例1将经过充分烘烤的废钢，生铁进行电弧冶炼，采用废钢、生铁作为不锈钢的原料供应具有较大的灵活性，可根据市场镍价和不锈钢返回料价格的波动以及供应情况调整铁水和不锈钢返回料的比例。(1)电弧冶炼采用真空电弧炉进行熔炼，当真空感应熔炼炉真空度达60Pa时，通入高纯氩气至0.1MPa时快速升温至炉料完全熔化。为了获得较低的出钢P，采用大渣量(≥600kg/t)，多次流渣的方法，电炉出钢：P≤0.05％，Si≤0.4％，电炉出钢温度≥1600℃。电炉冶炼过程作杂质元素分析并做记录，有害元素As≤0.007％，Sn≤0.004％，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种不锈钢的高纯净冶炼方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，将经过充分烘烤的废钢，生铁进行电弧冶炼：电弧冶炼中，采用大渣量，多次流渣，控制电炉冶炼过程的有害元素P≤0.05％，Si≤0.4％，As≤0.007％，Sn≤0.004％，Sb≤0.010％，Pb≤0.001％，Bi≤0.001％，Cu≤0.20％且电炉出钢温度≥1600℃；第二步：进行AOD+LF炉外精炼；在AOD炉通过调整氧在混合气体中的分压进行脱碳；在LF炉通过还原性渣实现强制脱氧以及氧化铬的还原，充入惰性气体氩气加速钢‑渣之间的还原反应；第三步：VD真空精炼将第二步的产物倒渣后转到VD炉进行抽真空，保持真空度67Pa以下；真空保持15分钟，保证合金元素在钢液中分布均匀，随后进行精炼，精炼温度≥1600℃，软吹氩15分钟，软吹氩温度≥1600℃，吊包镇静；第四步：浇注过程浇注条件具体为：当温度≥1580℃开始浇注，锭身注速600m3/h，冒口注速280m3/h，脱模时间8.5小时，完成不锈钢的高纯净冶炼。

【技术特征摘要】
1.一种不锈钢的高纯净冶炼方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，将经过充分烘烤的废钢，生铁进行电弧冶炼：电弧冶炼中，采用大渣量，多次流渣，控制电炉冶炼过程的有害元素P≤0.05％，Si≤0.4％，As≤0.007％，Sn≤0.004％，Sb≤0.010％，Pb≤0.001％，Bi≤0.001％，Cu≤0.20％且电炉出钢温度≥1600℃；第二步：进行AOD+LF炉外精炼；在AOD炉通过调整氧在混合气体中的分压进行脱碳；在LF炉通过还原性渣实现强制脱氧以及氧化铬的还原，充入惰性气体氩气加速钢-渣之间的还原反应；第三步：VD真空精炼将第二步的产物倒渣后转到VD炉进行抽真空，保持真空度67Pa以下；真空保持15分钟，保证合金元素在钢液中分布均匀，随后进行精炼，精炼温度≥1600℃，软吹氩15分钟，软吹氩温度≥1600℃，吊包镇静；第四步：浇注过程浇注条件具体为：当温度≥1580℃开始浇注，锭身注速600m3/h，冒口注速280m3/h，脱模时间8.5小时，完成不锈钢的高纯净冶炼。2.根据权利要求1所述的不锈钢的高纯净冶炼方法，其特征在于，第一步中，大渣量为废钢≥600kg/t。3.根据权利要求1所述的不锈钢的高纯净冶炼方法，其特征在于，第二步AOD炉脱碳过程中：经电炉冶炼的钢水通...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈光，冯亚亚，卜春成，徐驰，潘曦，苏翔，韩娣娟，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32