一种采用直接还原铁冶炼不锈钢的方法技术

一种采用直接还原铁冶炼不锈钢的方法，属于不锈钢冶炼技术领域。工艺步骤为：电炉熔化直接还原铁，AOD炉精炼合金化，VOD炉精炼，连铸。本发明专利技术与传统冶炼不锈钢的方法相比，具有产品质量高，钢中氧、氮、氢及夹杂物含量低，P含量可以控制在0.02%以下，品种范围广，可以生产低碳和超低碳不锈钢、低P不锈钢及超纯铁素体不锈钢；由于电炉只承担熔化直接还原铁并提供高温粗钢水的任务，铬的综合收得率提高5%左右。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于不锈钢冶炼
，特别是涉及；采用直接还原铁作为冶炼不锈钢的主原料，通过电炉熔化后，AOD炉和VOD炉精炼不锈钢。
技术介绍
目前，国内外冶炼不锈钢的主原料多为普通废钢、不锈废钢和铁水。国外冶炼不锈钢的原料多为不锈废钢，冶炼方法为电炉一AOD炉二步法或者电炉一AOD炉一VOD炉的三步法生产。电炉一AOD炉二步法的冶炼工艺，即以电炉为主要熔炼炉，在电炉中熔化废钢和铬铁、镍铁等合金料，然后在AOD炉中精炼成合格的不锈钢钢水。电炉一AOD炉一VOD炉三步法的冶炼工艺，即电炉负责熔化废钢和合金，AOD炉负责脱碳保铬，VOD炉完成终脱碳及最终成分微调和钢水质量控制。采用以上工艺，冶炼低P钢种，需·在配料过程中将P控制在目标值以下才能实现。同时，废钢质量决定了不锈钢的质量，需要选择优质废钢才能冶炼优质钢种，但往往废钢中含有As、Cu、Pb、Sn等重金属无法去除，影响最终产品质量。由于国内不锈废钢的资源严重短缺，国内冶炼不锈钢的原料多以铁水为主，然后在电炉配加合金，冶炼方法多为脱磷转炉(或铁包铁水三脱)一电炉一AOD炉(一VOD炉)的工艺流程。但是，由于冶炼原料为铁水，需配备焦化、烧结、高炉等长流程工序设施生产铁水。生产流程长，投资大，资源消耗多，环境污染严重。同时，为了降低铁水中P的含量，需配备专用的脱磷炉或铁水三脱设备，铁水脱磷后温度降低到1200°C 1300°C，又增加了后续电炉冶炼的负担。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，克服上述现有技术废钢中含有As、Cu、Pb、Sn等重金属无法去除，影响最终产品质量的不足；并且，设备投资少、资源消耗少、环境污染少。本专利技术的主原料为直接还原铁，只采用一座电炉熔化直接还原铁提供高温合格粗钢水，不锈钢生产的合金化作业主要集中在AOD炉内完成，所生产的不锈钢中P含量低，有害杂质含量低，品种范围广。工艺步骤及控制的技术参数为a、电炉熔炼用偏心炉底电弧炉将直接还原铁熔化，吹氧熔炼后出钢，出钢温度15600C "15800C，P 含量〈O. 02 重量 ％ ；b、AOD炉合金化将步骤a中电炉熔炼后的钢水兑入AOD炉中，初始阶段不加入高碳铬铁，吹氧脱碳升温，至熔池温度上升到1660°C 1680°C时，将高碳铬铁以I 2t/min的速度连续投入AOD炉中合金化，同时复合侧吹02/N2混合气体脱碳保铬；将硅铁按吨钢耗量2飞kg投入钢中，一方面还原渣中Cr2O3，另一方面弥补热量损失，保持熔池温度，钢水终点温度1680。。 17000C，终点碳O. 25% O. 45重量% ；c、VOD炉精炼将钢包运至VOD炉中深脱碳，底吹氩气或者氮气搅拌；d、连铸连铸采用钢包加盖，结晶器电磁搅拌及液面检测及自动控制，氩气保护浇注，凝固末端电磁搅拌。步骤a中冶炼不锈钢的原料为直接还原铁，C含量会2. 0%，金属化率会90%,脉石含量=4.5%，P含量=0.04%。电炉为偏心炉底出钢，采用炉壁集束射流氧枪先进技术，氧气射流速度2. (Γ2. 5马赫数。吹炼过程中，采用炉门碳氧枪复合喷吹，造泡沫渣实现长弧埋弧操作。电炉出钢温度1560°C 1580°C，P含量小于O. 02%。流程中只需配置一座电炉熔化直接还原铁，为AOD炉提供合格粗钢水。步骤b中A0D炉吹炼分为两个阶段，第一阶段为吹炼初始阶段，初始阶段钢水中不存在Cr元素，不存在脱碳保铬的问题，此时应尽快提高熔池温度，为合金化创造条件。此时采用顶吹氧枪，可加快脱碳速度，迅速提高熔池温度，缩短冶炼时间。钢水温度升高至·16600C 1700°C时，进入主吹阶段。此时以I 2t/min的速度加入高碳铬铁，此时为了脱碳保铬，复合侧吹02/N2混合气体，混合比例3:1。高碳铬铁温降系数为2. 600C / (kg*t)，加入·熔池后，会导致熔池温度下降，不利于脱碳保铬。此时，为保持熔池温度恒定，吹炼同时加入发热剂补偿温度损失。Si、Al及C为常用的三种发热剂，其中投入Si产生较大渣量；投入Al产生的Al2O3夹杂影响不锈钢产品质量；投入C发热值较低，消耗量大，而且消耗大量氧气，增加了吹炼时间。因此，综合考虑采用硅铁作为发热剂，Si元素发热参数为210°C /1%，通过加入石灰提高炉渣碱度可以减少产生的SiO2对炉衬的侵蚀，还原结束后倒渣防止回硫。钢水终点温度1680°C 1700°C，终点碳含量O. 25%左右。步骤c中，VOD炉为双工位设计，采用计算机模型控制，底吹氩气或者氮气，氧枪采用阻流设计。本专利技术的有益效果在于本专利技术以直接还原铁作为冶炼不锈钢的主原料，采用了电炉+A0D+V0D的冶炼工艺。由于冶炼原料为直接还原铁，相比国外的采用废钢冶炼不锈钢而言，在P元素控制水平上有明显优势，钢中平均P含量在O. 02%以下。同时，其他有害元素如Cu、Sn、Pb、As等的含量也能控制在很低水平。流程中只需配置一座电炉熔化直接还原铁，为AOD炉提供合格粗钢水。相比国内采用的长流程不锈钢冶炼工艺，设备投资少、资源消耗少、环境污染少。电炉只承担提供高温粗钢水的任务，将不锈钢的合金化的步骤主要集中在AOD炉中进行，相比传统不锈钢冶炼工艺，电炉中铬的氧化减少，铬的综合收得率提高5%左右。本专利技术具有产品质量高，钢中氧、氮、氢及夹杂物含量低，品种范围广，可以生产低碳和超低碳不锈钢、低P不锈钢及超纯铁素体不锈钢的优势。与传统冶炼工艺相比，本方法既提高了合金收得率又降低了电耗，吨钢综合成本降低400元。附图说明图I为本专利技术系统的流程示意图。其中,偏心炉底电弧炉I、钢包2、A0D炉3、扒渣机4、VOD真空精炼炉5、连铸机6。具体实施例方式I)用偏心炉底电弧炉I将直接还原铁熔化，直接还原铁主要成分C I. 4% ;SO.01% ；P O. 04%;全铁含量92%;金属铁含量84. 64% ；FeO 9. 47% ;吹氧熔炼后出钢，出钢温度 15801，？含量0.02 %。2)将步骤I中的钢水通过钢包2兑入AOD炉3中，吹氧脱碳升温，至熔池温度上升到1660°C时，将高碳铬铁以I. 8t/min的速度连续投入AOD炉3中进行合金化，同时复合侦敝02/N2混合气体脱碳保铬；将硅铁投入钢中，一方面还原渣中Cr2O3，另一方面弥补热量损失，保持熔池温度，钢水终点温度1680°C，终点碳O. 25%，然后钢渣混出至钢包2中。3)用起重机将钢包2吊运至扒渣站用扒渣机4进行扒渣作业。将扒渣后的钢包吊运至VOD真空精炼炉5中深脱碳，底吹氩气或者氮气搅拌，达到成分要求时，结束VOD真空精炼。终点碳含量O. 03%,终点温度1700°C4)用起重机将钢包2吊运至连铸机6的钢包回转台上进行连铸作业。·权利要求1.，其特征在于，工艺步骤及控制的技术参数为 a、电炉熔炼用偏心炉底电弧炉将直接还原铁熔化，吹氧熔炼后出钢，出钢温度15600C "15800C，P 含量〈O. 02 重量 ％ ； b、AOD炉合金化将步骤a中电炉熔炼后的钢水兑入AOD炉中，初始阶段不加入高碳铬铁，吹氧脱碳升温，至熔池温度上升到1660°C 1680°C时时，将高碳铬铁以I 2t/min的速度连续投入AOD炉中合金化，同时复合侧吹02/N2混合气体脱碳保铬；将硅铁按吨钢耗量2飞kg投入钢中，一方面还原渣中Cr2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用直接还原铁冶炼不锈钢的方法，其特征在于，工艺步骤及控制的技术参数为：a、电炉熔炼：用偏心炉底电弧炉将直接还原铁熔化，吹氧熔炼后出钢，出钢温度1560℃~1580℃，P含量<0.02重量%；b、AOD炉合金化：将步骤a中电炉熔炼后的钢水兑入AOD炉中，初始阶段不加入高碳铬铁，吹氧脱碳升温，至熔池温度上升到1660℃~1680℃时时，将高碳铬铁以1～2t/min的速度连续投入AOD炉中合金化，同时复合侧吹O2/N2混合气体脱碳保铬；将硅铁按吨钢耗量2~6kg投入钢中，一方面还原渣中Cr2O3，另一方面弥补热量损失，保持熔池温度，钢水终点温度1680℃～1700℃，终点碳0.25%~0.45重量%；c、VOD炉精炼：将钢包运至VOD炉中深脱碳，底吹氩气或者氮气搅拌；d、连铸：连铸采用钢包加盖，结晶器电磁搅拌及液面检测及自动控制，氩气保护浇注，凝固末端电磁搅拌。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：武国平，张德国，张国栋，宋宇，
申请(专利权)人：北京首钢国际工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：