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CN115418429B - 一种aod炉冶炼200系不锈钢的方法 - Google Patents

一种aod炉冶炼200系不锈钢的方法 Download PDF

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CN115418429B CN202211021908.1A CN202211021908A CN115418429B CN 115418429 B CN115418429 B CN 115418429B CN 202211021908 A CN202211021908 A CN 202211021908A CN 115418429 B CN115418429 B CN 115418429B
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Abstract

本发明属于炼钢领域，具体涉及一种AOD炉冶炼200系不锈钢的方法，依次包括以下步骤：(1)一次扒渣：在AOD炉中加入铁水，造渣剂和高碳铬铁后扒渣；(2)加入高碳锰铁：扒渣后加入造渣剂，在1600～1630℃加入≥40kg/t的高碳锰铁；(3)脱碳保锰：控制脱碳温度为1630～1685℃，随着脱碳温度升高，降低脱碳气体中氧气的比例，待钢水中C含量低于0.1wt％时结束脱碳；(4)还原：加入还原剂和造渣剂，吹炼，出渣，检测钢水温度及成分，通入氩气吹炼后出钢；所述方法将高碳锰铁用量提高到40kg/t以上，并控制冶炼时间≤125min，满足大生产要求同时有效降低了电解锰单耗。

Description

一种AOD炉冶炼200系不锈钢的方法
技术领域
本发明属于炼钢领域，具体涉及一种AOD炉冶炼200系不锈钢的方法。
背景技术
锰是钢铁生产中不可或缺的元素之一，锰元素是炼钢重要的合金元素，锰元素在钢中，主要改善钢的机械性能，增加钢的强度、硬度、延展性和耐磨性等。锰在200系不锈钢种成分占比较大，因而用到较大量的锰系合金。
AOD炉冶炼200系不锈钢所使用的锰系合金包括高硅硅锰、普硅硅锰、高碳锰铁、低碳锰铁、电解锰等，其中电解锰根据钢种不同吨钢单耗在30kg/t～50kg/t之间。
2021年原材料市场形势瞬息万变，原料价格不断上涨，200系不锈钢生产成本也跟着不断上升。而原材料中，2021年初电解锰的价格上涨尤为严重，由10000元/吨涨到接近40000元/每吨，成为了生产200系不锈钢中影响成本最主要的因素之一。
炼钢厂AOD冶炼时间和连铸拉钢速率需要相匹配，根据不锈钢生产情况，AOD冶炼时间控制一般不能超过125分钟，否则不能应用于大生产。目前AOD冶炼200系不锈钢增加高碳锰铁用量尚未有较成熟稳定的工艺，冶炼时间控制在125分钟以内时，高碳锰铁平均单耗仅有约13kg/t。若要增加高碳锰铁用量，钢水中锰含量大幅度提升，脱碳效率下降，脱碳时间增加，则冶炼周期明显增加，不能在大生产中推行。
所以，在不增加冶炼时间的同时提高高碳锰铁的用量，对目前AOD冶炼200系不锈钢降本增效及完成国家“能耗双控”目标具有重要意义。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种AOD炉冶炼200系不锈钢的方法，该方法可把AOD炉冶炼200系不锈钢的高碳锰铁用量提高到40kg/t以上，比如40～70kg/t，并将冶炼时间控制在125分钟以内，满足大生产要求的同时能够有效降低电解锰单耗，实现降本增效。
一种AOD炉冶炼200系不锈钢的方法，所述方法依次包括以下步骤：
(1)一次扒渣：在AOD炉中加入铁水和造渣剂进行吹炼，升温至1580～1620℃(例如1590℃、1600℃、1610℃)，加入高碳铬铁继续吹炼，当钢水温度至1510～1580℃(例如1520℃、1530℃、1540℃、1550℃、1560℃、1570℃)进行扒渣；
(2)加入高碳锰铁：扒渣后加入造渣剂，升温至1600～1630℃(例如1605℃、1610℃、1615℃、1620℃、1625℃)后按照大于等于40kg/t的量向钢水中加入高碳锰铁；
(3)脱碳保锰：控制脱碳温度为1630～1685℃(例如1640℃、1650℃、1660℃、1670℃、1680℃)，脱碳气体为氧气和惰性气体，随着脱碳温度升高，降低所述脱碳气体中氧气的含量，以体积百分比计，脱碳气体中氧气的初始含量为60％～100％(例如65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％)，当温度达到1650℃后，开始降低氧气在脱碳气体中的含量，氧气的最终含量为18～23％(例如19％、20％、21％、22％)，待钢水中C含量低于0.1wt％时结束脱碳；
(4)还原：加入还原剂和造渣剂，依次通入氧气和氮气吹炼，出渣，检测钢水温度及成分，并根据目标钢种成分要求调整钢水成分，通入氩气吹炼后出钢；若钢水中锰含量低于目标钢种的成分要求，通过补加电解锰来调整钢水中锰的含量使其满足目标钢种成分要求；
所述AOD炉冶炼200系不锈钢的方法的冶炼时间≤125min。
本发明采用“双渣法”AOD炉冶炼工艺，通过控制一倒扒渣条件，实现一倒扒渣量80％以上。在加入高碳锰铁前进行一次扒渣有以下三个方面的好处：第一，可以达到降磷目的，为后续高碳锰铁入炉创造条件。高碳锰铁和硅锰合金均含有较高的磷含量，通过扒渣操作，扒去一部分铁水中的磷，以防终端成分磷超标；第二，高炉铁水和高碳铬铁中的硅在前期就优先氧化进入炉渣，一倒扒渣可把含大量二氧化硅的渣子排出炉外，节约后续的造渣剂(石灰、萤石)消耗；第三，扒渣后后续造渣剂(主要是石灰)加入减少，渣层变薄，利于炉内生成的CO气体的排除,从而促进脱碳保锰。
在上述AOD炉冶炼200系不锈钢的方法中，作为一种优选实施方式，步骤(1)中，所述铁水为高炉铁水，所述高炉铁水的入炉温度为1250～1350℃(例如1260℃、1270℃、1280℃、1290℃、1300℃、1310℃、1320℃、1330℃、1340℃)；优选地，所述高炉铁水的成分以重量百分比计，为：C4％～6％、硅0.5％～1.5％、铬3％～5％、锰0.5％～2.0％、铜0.03％～0.04％、镍1.3％～1.8％、磷<0.05％、硫<0.2％，余量为Fe及不可避免的杂质。
在上述AOD炉冶炼200系不锈钢的方法中，作为一种优选实施方式，步骤(1)中，加入高碳铬铁后，以重量百分比计，调整钢水成分为：C2％～4％、硅0％～0.2％、铬13.5％～15％、锰0.2％～1.5％、铜0.03％～0.04％、镍1.1％～1.6％、磷<0.05％、硫<0.15％，余量为Fe及不可避免的杂质。
在上述AOD炉冶炼200系不锈钢的方法中，作为一种优选实施方式，步骤(1)中，所述吹炼使用的气体为氧气与氮气体积比6:1的混合气体，其中氧气压力为1.7～1.8MPa。
在上述AOD炉冶炼200系不锈钢的方法中，作为一种优选实施方式，步骤(1)中，扒渣时温度在1520～1580℃(例如1530℃、1540℃、1550℃、1560℃、1570℃)之间；优选地，扒渣时熔渣流动性为0.1～0.4Pa·S(例如0.15Pa·S、0.2Pa·S、0.25Pa·S、0.3Pa·S、0.35Pa·S)，熔渣表面无成团物；优选地，扒渣量达到80％以上；优选地，扒渣后炉内渣层厚度小于30mm。
在上述AOD炉冶炼200系不锈钢的方法中，作为一种优选实施方式，步骤(2)中，采用AOD炉顶枪和侧枪同时送氧的方式进行升温；优选地，升温至1600～1630℃(例如1605℃、1610℃、1615℃、1620℃、1625℃)所用的时间小于等于8min；优选地，所述升温至1600～1630℃所用的时间为6～8min(例如6.5min、7min、7.5min)；优选地，加入高碳锰铁量为40～70kg/t(例如45kg/t、50kg/t、55kg/t、60kg/t、65kg/t)。
本发明中，采用AOD炉顶枪和侧枪同时送氧的方式进行顶底复吹，以便迅速升温。迅速提高温度至1600～1630℃，可提高脱碳速率并且提高热量利用率，为加入高碳锰铁或其他冷料创造条件，缩短冶炼时间。
本发明控制加入高碳锰铁的温度为1600～1630℃，锰和碳在炼钢温度下会存在选择性氧化的问题，将温度控制在1600～1630℃，钢水中的碳可以优先于锰氧化；温度低于1600℃时加入高碳锰铁，锰先于碳氧化，碳的氧化受抑制，使脱碳时间延长，锰的氧化以及长时间的脱碳导致锰汽化蒸发，大幅降低了锰的收率。高碳锰铁入炉熔化是一个逐步进行的过程，需要一定的时间。加入温度高于1630℃时，熔池的脱碳速度快，脱碳到终点时可能有部分高碳锰铁尚未熔清进入钢水的可能，根据此时钢水的碳含量判断脱碳结束并进入还原步骤，将会导致终端碳含量超标，导致钢水报废。
在上述AOD炉冶炼200系不锈钢的方法中，作为一种优选实施方式，步骤(3)中，所述惰性气体为氮气或氩气，更优选为炼钢用氮气。
在上述AOD炉冶炼200系不锈钢的方法中，作为一种优选实施方式，步骤(3)中，所述脱碳保锰步骤中采用侧枪吹入氧气和惰性气体。
在上述AOD炉冶炼200系不锈钢的方法中，作为一种优选实施方式，步骤(3)中，脱碳温度达到1650～1660℃(例如1651℃、1652℃、1653℃、1654℃、1655℃、1656℃、1657℃、1658℃、1659℃)后，氧气与惰性气体体积的比例为(0.8～1.2):1(例如0.9:1、1.0:1、1.1:1)；脱碳温度达到1670～1675℃(例如1671℃、1672℃、1673℃、1674℃)后，氧气与惰性气体体积的比例为1:(1.8～2.2)(例如1:1.9、1:2.0、1:2.1)；脱碳温度达到1680～1685℃后，氧气与惰性气体体积的比例为1:(3.8～4.2)(例如1:3.9、1:4.0、1:4.1)。
本发明的优选实施方式中，在脱碳温度达到1650℃后，根据“C—铬—温度”三相平衡关系，为了保证脱碳顺利进行，需保证铬少氧化，温度一定，要脱碳保锰，必须减少CO分压，通过逐步加大氮气量加快钢水中CO的排出实现CO分压的降低。如果不加大氮气的比例，CO分压大，将抑制脱碳。
在1650℃以上的温度下，钢水碳含量较低，此时若使用纯氧吹炼，氧气用于脱碳的比例比较少，大部分的氧气将氧化钢水中的铬、铁等，导致渣中的氧化铁增多，钢水中的锰也将进一步被氧化或烧损。因此当温度高于1650℃时，采用纯氧吹炼会造成金属的氧化烧损，降低金属收得率。
在上述AOD炉冶炼200系不锈钢的方法中，作为一种优选实施方式，步骤(3)中，脱碳温度达到1630℃，氧气与惰性气体体积的比例为2:1；脱碳温度达到1650℃，氧气与惰性气体体积的比例为1:1；脱碳温度达到1670℃，氧气与惰性气体体积的比例为1:2；脱碳温度达到1680℃，氧气与惰性气体体积的比例为1:4；优选地，脱碳结束后，钢水温度为1650℃～1685℃(例如1655℃、1660℃、1665℃、1670℃、1675℃、1680℃)，炉内渣呈堆起状，堆渣达不到要求时向钢水中补充造渣剂；优选地，步骤(3)中，炉渣碱度，即炉渣中CaO/SiO2质量分数比大于等于3.5。
本发明中，脱碳结束后，检测钢水温度处于1650～1685℃范围内，则终端碳含量可以脱至0.1wt％以下。堆渣达到要求，可以反应脱碳正常，金属氧化物少。
在上述AOD炉冶炼200系不锈钢的方法中，作为一种优选实施方式，步骤(1)，步骤(2)和步骤(3)中所述造渣剂为石灰；优选地，步骤(1)中造渣剂的用量为35～45kg/t(例如37.5kg/t、40kg/t、42.5kg/t)；优选地，步骤(2)中造渣剂的用量为30～40kg/t(例如31kg/t、32kg/t、33kg/t、34kg/t、35kg/t、36kg/t、37kg/t、38kg/t、39kg/t)；优选地，步骤3中造渣剂的用量为25～35kg/t(例如26kg/t、27kg/t、28kg/t、29kg/t、30kg/t、31kg/t、32kg/t、33kg/t、34kg/t)。
本发明中，锰与碳在AOD炉钢水内存在选择性氧化的问题。为了保证碳优先于锰氧化，达到脱碳保锰的效果，必须使高碳锰铁入炉后的熔池温度高于碳和锰的氧化转化温度。在本发明的优选实施方式中，进一步结合高碳锰铁的加入条件和供氧制度：把熔池温度升到1600～1630℃加入高碳锰铁，调整供气比例，减少了终端锰的氧化和烧损，缩短了脱碳时间。
在上述AOD炉冶炼200系不锈钢的方法中，作为一种优选实施方式，步骤(4)中，所述还原剂为硅锰合金；优选地，所述硅锰合金为高硅硅锰，中硅硅锰和普通硅锰中至少一种；优选地，所述硅锰合金的用量为70～95kg/t(例如75kg、80kg、85kg、90kg)。
本发明的优选实施方式中，硅锰合金的用量为70～95kg，硅锰合金中的硅有三个方面的用途，第一主要是用于还原氧化期被氧化的铬、锰、铁等氧化物，提高金属收得率；第二，根据温度控制需要，送氧气氧化一部分硅提高钢水温度；第三，硅锰合金中的硅经过送氧升温消耗一部分，还原氧化物消耗一部分，剩余的硅留在钢水中，进行合金化。200系不锈钢钢水中硅含量要求0.3％～0.7％，因而需要综合考虑硅锰合金中的硅经过升温和还原后，还有合适的量进行合金化。当加入硅锰合金的量少，硅不足量，可能由于无硅造成无硅渣中氧化物还原不回来，铬、锰氧化物浪费，收得率低以及钢水中硅的含量低于0.3％，成分不合格；如果多加，硅含量富余过多，留在钢水中导致终端硅含量超出0.7％，成分超标不合格。
在上述AOD炉冶炼200系不锈钢的方法中，作为一种优选实施方式，步骤(4)中，通入氧气吹炼的时间为1～4min；优选地，通入氮气吹炼的时间为5～7min；优选地，通入氩气吹炼的时间为2～4min。
在上述AOD炉冶炼200系不锈钢的方法中，作为一种优选实施方式，步骤(4)中，炉渣碱度，即炉渣中CaO/SiO2质量分数比控制在1.8～2.4(例如1.9、2.0、2.1、2.2、2.3)；优选地，所述造渣剂为萤石球、萤石矿、硅铁中的至少一种；优选地，所述造渣剂为萤石球；优选地，所述萤石球用量为18～22kg/t(例如19kg/t、20kg/t、21kg/t)；优选地，控制还原剂全部入炉后温度为1550～1600℃(例如1560℃、1570℃、1580℃、1590℃)；优选地，出渣时AOD炉内炉渣全部液态化，具有流动性，取出炉渣观察炉渣为灰白或白色；优选地，出钢温度大于等于1530℃。
本发明的优选实施方式中，还原期通过碱度控制、温度控制和加料控制促进锰氧化物的还原，从而提高锰的收得率，实现AOD提高高碳锰铁用量减少电解锰消耗的目的。采用硅锰合金为还原剂，以合金中的硅还原炉内铬、锰等氧化物并去除杂质，送入氧气烧硅升温1～4分钟，控制还原料全部入炉后熔池温度在1550～1600℃之间；停止送氧气，切换氮气还原5～7分钟，炉内渣子全部液态化、具有流动性，取渣子观察渣色灰渣或白渣，出渣。氩气还原2～4分钟，控制温度大于1530℃，出钢。锰收得率达到93％以上。
有益效果：
本发明适用于AOD炉冶炼200系不锈钢，可提高高碳锰铁用量至40～70kg/t，并控制冶炼时间小于等于125min，满足了AOD炉使用高碳锰铁冶炼200系不锈钢的大生产需求。
本发明可提高高碳锰铁用量，有效实现冶炼不锈钢降低成本、提高质量的目的，对指导200系不锈钢大生产具有重要意义。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
本发明实施例中使用的硅锰合金的主要成分，以重量百分比计为：
高硅硅锰：C0.20％、Mn61％、Si28％、P0.10％，其余为铁及不可避免的杂质；中硅硅锰：C0.90％、Mn65％、Si20％、P0.10％，其余为铁及不可避免的杂质。普硅硅锰：C1.50％、Mn65％、Si18％、P0.18％，其余为铁及不可避免的杂质。
本发明实施例中使用的高碳锰铁，以重量百分比计为：C7％、锰71％、磷0.16％、硫0.01％、硅0.35％，其余为铁及不可避免杂质。
本发明实施例中使用的高碳铬铁，以重量百分比计为：C7.4％、铬52％、硅3.5％、磷0.022％、硫0.029％，其余为铁及不可避免杂质。
以下实施例中未特别说明的％为质量百分比。
实施例1
本实施例所冶炼的200系钢种成分要求为：C0.11％～0.16％、硅0.3％～0.7％、铬13.0％～13.4％、锰9.70％～10.5％、镍1.0％～1.8％、磷<0.05％、硫<0.005％。
(1)AOD炉兑入高炉铁水56吨，铁水成分：C4.5％、硅0.85％、铬4.32％、锰1.23％、镍1.46％、磷0.04％、硫0.13％、铜0.035％，加入石灰40kg/t，以氧气：氮气为6：1的比例吹炼至氧气消耗1300m3时(温度达到1603℃)加入高碳铬铁合金(铬含量52wt％)15吨，调节钢水成分为：C3.02％、硅0.011％、铬13.76％、锰0.76％、铜0.031％、镍1.23％、磷0.039％、硫0.076％。，继续同样气体比例吹炼到氧气消耗2260m3(温度达到1511℃)，进行扒渣操作，扒渣时熔渣流动性为0.2Pa·S，熔渣表面无成团物，一倒扒渣完，检测渣层厚度约25mm。
(2)一倒扒渣后加入石灰40kg/t，采用AOD炉顶枪和侧枪同时送氧气的方式进行顶底复吹，快速升温到1620℃，加入高碳锰铁56kg/t。
(3)继续升温，脱碳温度达到1641℃，氧气与惰性气体的比例为2:1；脱碳温度达到1655℃，氧气与惰性气体的比例为1:1，并加入石灰27kg/t；脱碳温度达到1671℃，氧气与惰性气体的比例为1:2；脱碳温度达到1683℃，氧气与惰性气体的比例为1:4。检测钢水碳含量0.08％，钢水温度1681℃。
(4)加入高硅硅锰60kg/t，普硅硅锰13kg/t，萤石球22kg/t，送氧气2分钟，氮气7分钟，出渣；钢水测温1575℃，检测钢水成分，补充4.12kg/t电解锰后钢水成分为：C0.11％、硅0.46％、铬13.23％、锰9.75％、镍1.10％、磷0.046％、硫0.002％，送氩气3分钟出钢，本炉于116分钟完成冶炼。
电解锰单耗降到4.12kg/t，锰收得率94.22％，并且在125分钟内完成冶炼，说明此炉钢提高高碳锰铁用量冶炼成功。
实施例2
本实施例所冶炼的200系钢种成分要求为：C0.10％～0.13％、硅0.3％～0.7％、铬13.5％～14％、锰9.50％～10.2％、镍1.0％～1.8％、磷<0.05％、硫<0.005％。
(1)AOD炉兑入高炉铁水56吨，铁水成分：C4.7％、硅0.96％、铬4.01％、锰1.03％、镍1.43％、磷0.040％、硫0.13％、铜含量0.034％，加入石灰40kg/t，以氧气：氮气为6：1的比例吹炼至氧气消耗1210m3时(温度达到1586℃)加入高碳铬铁(52％)15.3吨，调节钢水成分为：C2.78％、硅0.08％、铬13.95％、锰0.69％、铜0.032％、镍1.25％、磷0.038％、硫0.056％。继续同样气体比例吹炼到氧气消耗2360m3(温度达到1533℃)，进行扒渣操作，扒渣时熔渣流动性为0.3Pa·S，熔渣表面无成团物，一倒扒渣完，检测渣层厚度约16mm。
(2)一倒扒渣后加入石灰40kg/t，采用AOD炉顶枪和侧枪同时送氧气的方式进行顶底复吹，快速升温到1622℃，加入高碳锰铁47kg/t。
(3)继续升温，脱碳温度达到1635℃，氧气与惰性气体的比例为2:1；脱碳温度达到1656℃，氧气与惰性气体的比例为1:1，并加入石灰26kg/t；脱碳温度达到1673℃后，氧气与惰性气体的比例为1:2；脱碳温度达到1685℃后，氧气与惰性气体的比例为1:4。检测钢水碳含量0.07％，钢水温度1679℃。
(4)加入高硅硅锰33kg/t，普硅硅锰60kg/t，萤石球20kg/t，送氧气2分钟，氮气7分钟，出渣；钢水测温1578℃，检测钢水成分为：C0.12％、硅0.52％、铬13.64％、锰9.85％、镍1.08％、磷0.048％、硫0.002％，不再补充电解锰，送氩气搅拌3分钟出钢，本炉于112分钟完成冶炼。
电解锰单耗降到0kg/t，锰收得率94.01％，并且在125分钟内完成冶炼，说明此炉钢提高高碳锰铁用量冶炼成功。
实施例3
本实施例所冶炼的200系钢种成分要求为：C0.11％～0.16％、硅0.3％～0.7％、铬13.0％～13.4％、锰9.70％～10.5％、镍1.0％～1.8％、磷<0.05％、硫<0.005％。
(1)AOD炉兑入高炉铁水57吨，铁水成分：C5.1％、硅0.79％、铬3.96％、锰1.24％、镍1.45％、磷0.038％、硫0.09％、铜含量0.035％，加入石灰43kg/t，以氧气：氮气为6：1的比例吹炼至氧气消耗1169m3时(温度达到1598℃)加入高碳铬铁(52％)16.1吨，调节钢水成分为：C3.31％、硅0.13％、铬13.67％、锰0.77％、铜0.032％、镍1.26％、磷0.037％、硫0.046％。，继续同样气体比例吹炼到氧气消耗2280m3(温度达到1523℃)，进行扒渣操作，扒渣时熔渣流动性为0.2Pa·S，熔渣表面无成团物，一倒扒渣完，检测渣层厚度约15mm。
(2)一倒扒渣后加入石灰40kg/t，采用AOD炉顶枪和侧枪同时送氧气的方式进行顶底复吹，快速升温到1628℃，加入高碳锰铁53kg/t。
(3)继续升温，脱碳温度达到1639℃，氧气与惰性气体的比例为2:1；脱碳温度达到1652℃，氧气与惰性气体的比例为1:1，并加入石灰26kg/t；脱碳温度达到1671℃后，氧气与惰性气体的比例为1:2；脱碳温度达到1681℃后，氧气与惰性气体的比例为1:4。检测钢水碳含量0.08％，钢水温度1679℃。
(4)加入中硅硅锰91kg/t，萤石球21kg/t，送氧气2分钟，氮气7分钟，出渣；钢水测温1578℃，检测钢水成分为：C0.12％、硅0.36％、铬13.16％、锰9.91％、镍1.05％、磷0.044％、硫0.001％，不再补充电解锰，送氩气搅拌3分钟出钢，本炉于117分钟完成冶炼。
电解锰单耗降到0kg/t，锰收得率93.11％，并且在125分钟内完成冶炼，说明此炉钢提高高碳锰铁用量冶炼成功。
对比例1
本对比例所冶炼的200系钢种成分要求为：C0.11％～0.16％、硅0.3％～0.7％、铬13.0％～13.4％、锰9.70％～10.5％、镍1.0％～1.8％、磷<0.05％、硫<0.005％。
(1)AOD炉兑入高炉铁水57吨，铁水成分：C5％、硅0.92％、铬4.23％、锰1.08％、镍1.41％、磷0.042％、硫0.16％、铜0.036％，加入石灰40kg/t，以氧气：氮气为6：1的比例吹炼至氧气消耗1600m3时(温度达到1615℃)加入高碳铬铁(52％)15.3吨，调节钢水成分为：C2.35％、硅0.16％、铬13.66％、锰0.65％、铜0.031％、镍1.22％、磷0.040％、硫0.053％，继续同样气体比例吹炼到氧气消耗2560m3(温度达到1566℃)进行扒渣操作，扒渣时熔渣流动性为0.35Pa·S，熔渣表面无成团物，一倒扒渣完，检测渣层厚度约50mm。
(2)一倒扒渣后加入石灰40kg/t，采用AOD炉顶枪和侧枪同时送氧气的方式进行顶底复吹，快速升温到1613℃，加入高碳锰铁60kg/t。
(3)继续升温，脱碳温度达到1630℃后，氧气与惰性气体的比例为2:1；脱碳温度达到1650℃后，氧气与惰性气体的比例为1:1，并加入石灰26.67kg/t；脱碳温度达到1670℃后，氧气与惰性气体的比例为1:2；脱碳温度达到1680℃后，氧气与惰性气体的比例为1:4。检测钢水碳含量0.10％，钢水温度1723℃。
(4)加入高硅硅锰66.67kg/t，普硅硅锰13.33kg/t，萤石球20kg/t，送氧气1分钟，氮气7分钟，出渣；钢水测温1618℃，钢水成分：C0.12％、硅0.56％、铬13.03％、锰9.25％、镍1.13％、磷0.049％、硫0.003％，补加电解锰400kg，送氩气搅拌3分钟出钢，本炉于135分钟完成冶炼。
因为扒渣量不达标，脱碳效率低，金属氧化严重放热量高，导致脱碳结束后钢水温度过高，冶炼时间超过125分钟，同时锰收得率91.3％，说明此炉钢提高高碳锰铁用量冶炼未成功。
对比例2
本对比例所冶炼的200系钢种成分要求为：C0.11％～0.16％、硅0.3％～0.7％、铬13.0％～13.4％、锰9.70％～10.5％、镍1.0％～1.8％、磷<0.05％、硫<0.005％。
(1)AOD炉兑入高炉铁水58吨，铁水成分：C5.11％、硅0.66％、铬3.85％、锰0.96％、镍1.41％、磷0.038％、硫0.15％、铜0.034％，加入石灰40kg/t，以氧气：氮气为6：1的比例吹炼至氧气消耗1309m3(温度达到1589℃)时加入高碳铬铁(52％)15.5吨，调节钢水成分为：C3.35％、硅0.09％、铬13.75％、锰0.72％、铜0.032％、镍1.22％、磷0.041％、硫0.063％，继续同样气体比例吹炼到氧气消耗2360m3(温度达到1522℃)进行扒渣操作，扒渣时熔渣流动性为0.25Pa·S，熔渣表面无成团物，一倒扒渣完，检测渣层厚度约20mm。
(2)一倒扒渣后加入石灰40kg/t，采用AOD炉顶枪和侧枪同时送氧气的方式进行顶底复吹，快速升温到1613℃，加入高碳锰铁53.33kg/t。
(3)继续升温，脱碳温度达到1639℃，氧气与惰性气体的比例为2:1；脱碳温度达到1650℃后，氧气与惰性气体的比例为1:1，并加入石灰26.67kg/t；脱碳温度达到1691℃后，氧气与惰性气体的比例为1:2；脱碳温度达到1708℃后，氧气与惰性气体的比例为1:4。检测钢水碳含量0.09％，钢水温度1709℃。
(4)加入高硅硅锰26.67kg/t，普硅硅锰66.67kg/t，萤石球18.67kg/t，送氧气1分钟，氮气7分钟，出渣；钢水测温1623℃，钢水成分：C0.14％、硅0.59％、铬13.03％、锰9.05％、镍1.06％、磷0.047％、硫0.002％，补加电解锰600kg，送氩气搅拌3分钟出钢，本炉于138分钟完成冶炼。
因为脱碳后期熔池温度达到1670℃调整氧气供气比例较大，过量的氧气氧化钢水中的金属，导致金属氧化严重，冶炼时间超过125分钟，同时锰收得率90.2％，说明此炉钢提高高碳锰铁用量冶炼未成功。
对比例3
本对比例所冶炼的200系钢种成分要求为：C0.11％～0.16％、硅0.3％～0.7％、铬13.0％～13.4％、锰9.70％～10.5％、镍1.0％～1.8％、磷<0.05％、硫<0.005％。
(1)与实施例1基本相同，区别仅在于，将步骤(2)中高碳锰铁56kg/t跟随一倒扒渣后的40kg/t石灰(熔池温度1511℃时)一起加入炉内。
(2)继续升温，脱碳温度达到1641℃，氧气与惰性气体的比例为2:1；脱碳温度达到1655℃，氧气与惰性气体的比例为1:1，并加入石灰27kg/t；脱碳温度达到1671℃，氧气与惰性气体的比例为1:2；脱碳温度达到1683℃，氧气与惰性气体的比例为1:4。此时检测钢水碳含量0.18％，钢水温度1685℃。此时炉内渣堆不达到要求，渣堆平铺，补加石灰9kg/t，氧气与惰性气体的比例为1:4吹炼11分钟后，检测钢水碳含量0.09％，钢水温度1675℃。
(3)加入高硅硅锰60kg/t，普硅硅锰13kg/t，萤石球22kg/t，送氧气2分钟，氮气7分钟，出渣；钢水测温1596℃，检测钢水成分，补充7.30kg/t电解锰后钢水成分为：C0.13％、硅0.42％、铬13.12％、锰9.79％、镍1.09％、磷0.048％、硫0.002％，送氩气3分钟出钢，本炉于133分钟完成冶炼。
电解锰单耗增加到7.30kg/t，锰收得率91.02％，并且超出125分钟才完成冶炼，说明此炉钢提高高碳锰铁用量冶炼未成功。
对比例4
本对比例所冶炼的200系钢种成分要求为：C0.11％～0.16％、硅0.3％～0.7％、铬13.0％～13.4％、锰9.70％～10.5％、镍1.0％～1.8％、磷<0.05％、硫<0.005％。
(1)与实施例3基本相同，区别仅在于，将步骤(2)中高碳锰铁53kg/t推迟到步骤(3)中脱碳温度达到1681℃后加入。按照实施例3的步骤，脱碳温度达到1681℃后，加入高碳锰铁53kg/t，氧气与惰性气体的比例为1:4。吹炼7分钟后，检测钢水碳含量0.07％，钢水温度1661℃。
(2)加入中硅硅锰91kg/t，萤石球21kg/t，送氧气2分钟，氮气7分钟，出渣；钢水测温1548℃，检测钢水成分为：C0.28％、硅0.62％、铬13.16％、锰9.97％、镍1.05％、磷0.046％、硫0.001％。
该炉钢高碳锰铁加入过晚，在炉内尚未完全熔清，步骤(3)中检测碳含量0.07％，待还原剂加入炉内，炉渣熔化后，未熔清的高碳锰铁进入钢水，其带入的碳导致终端碳含量超标0.12％，碳成分不合格造成钢水报废，回炉处理。说明此炉钢提高高碳锰铁用量冶炼未成功。
最后应说明的是，以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (33)

1.一种AOD炉冶炼200系不锈钢的方法，其特征在于，所述方法依次包括以下步骤：
（1）一次扒渣：在AOD炉中加入铁水和造渣剂进行吹炼，升温至1580~1620℃，加入高碳铬铁继续吹炼，当钢水温度至1510~1580℃进行扒渣；
（2）加入高碳锰铁：扒渣后加入造渣剂，升温至1600~1630℃后按照大于等于40kg/t的量向钢水中加入高碳锰铁；
（3）脱碳保锰：控制脱碳温度为1630~1685℃，脱碳气体为氧气和惰性气体，随着脱碳温度升高，降低所述脱碳气体中氧气的含量，以体积百分比计，脱碳气体中氧气的初始含量为60%~100%，当温度达到1650℃后，开始降低氧气在脱碳气体中的含量，氧气的最终含量为18~23%，待钢水中C含量低于0.1wt%时结束脱碳；
（4）还原：加入还原剂和造渣剂，依次通入氧气和氮气吹炼，出渣，检测钢水温度及成分，并根据目标钢种成分要求调整钢水成分，通入氩气吹炼后出钢；若钢水中锰含量低于目标钢种的成分要求，通过补加电解锰来调整钢水中锰的含量使其满足目标钢种成分要求；
所述AOD炉冶炼200系不锈钢的方法的冶炼时间≤125min。
2.如权利要求1所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述铁水为高炉铁水，所述高炉铁水的入炉温度为1250~1350℃。
3.如权利要求2所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法，其特征在于，所述高炉铁水的成分以重量百分比计，为：C4%~6%、硅0.5%~1.5%、铬3%~5%、锰0.5%~2.0%、铜0.03%~0.04%、镍1.3%~1.8%、磷<0.05%、硫<0.2%，余量为Fe及不可避免的杂质。
4.如权利要求1所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法，其特征在于，步骤（1）中，加入高碳铬铁后，以重量百分比计，调整钢水成分为：C 2%~4%、硅0%~0.2%、铬13.5%~15%、锰0.2%~1.5%、铜0.03%~0.04%、镍1.1%~1.6%、磷<0.05%、硫<0.15%，余量为Fe及不可避免的杂质。
5.如权利要求1所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述吹炼使用的气体为氧气与氮气体积比6:1的混合气体，其中氧气压力为1.7~1.8MPa。
6.如权利要求1所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法，其特征在于，步骤（1）中，扒渣时温度在1520~1580℃之间。
7.如权利要求1所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法，其特征在于，扒渣时熔渣流动性为0.1~0.4Pa·S，熔渣表面无成团物。
8.如权利要求1所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法，其特征在于，扒渣量达到80%以上。
9.如权利要求1所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法，其特征在于，扒渣后炉内渣层厚度小于30mm。
10.如权利要求1所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法，其特征在于，步骤（2）中，采用AOD炉顶枪和侧枪同时送氧的方式进行升温。
11.如权利要求1所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法，其特征在于，步骤（2）中，升温至1600~1630℃所用的时间小于等于8min。
12.如权利要求11所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述升温至1600~1630℃所用的时间为6~8min。
13.如权利要求1所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法，其特征在于，加入高碳锰铁量为40~70kg/t。
14.如权利要求1所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法，其特征在于，步骤（3）中，所述惰性气体为氮气或氩气。
15.如权利要求14所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法，其特征在于，所述氮气为炼钢用氮气。
16.如权利要求1所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法，其特征在于，步骤（3）中，所述脱碳保锰步骤中采用侧枪吹入氧气和惰性气体。
17.如权利要求1所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法，其特征在于，步骤（3）中，脱碳温度达到1650~1660℃后，氧气与惰性气体体积的比例为（0.8~1.2）:1；脱碳温度达到1670~1675℃后，氧气与惰性气体体积的比例为1:（1.8~2.2）；脱碳温度达到1680~1685℃后，氧气与惰性气体体积的比例为1:（3.8~4.2）。
18.如权利要求1所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法，其特征在于，步骤（3）中，脱碳温度达到1630℃，氧气与惰性气体体积的比例为2:1；脱碳温度达到1650℃，氧气与惰性气体体积的比例为1:1；脱碳温度达到1670℃，氧气与惰性气体体积的比例为1:2；脱碳温度达到1680℃，氧气与惰性气体体积的比例为1:4。
19.如权利要求1所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法，其特征在于，步骤（3）中，钢水温度为1650℃~1685℃时，炉内渣呈堆起状，堆渣达不到要求时向钢水中补充造渣剂。
20.如权利要求19所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法，其特征在于，所述造渣剂为石灰，用量为25~35kg/t。
21.如权利要求1所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法，其特征在于，步骤（3）中，炉渣碱度，即炉渣中CaO/SiO2质量分数比大于等于3.5。
22.如权利要求1所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法，其特征在于，步骤（1）和步骤（2）中所述造渣剂为石灰。
23.如权利要求22所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法，其特征在于，步骤（1）中造渣剂的用量为35~45kg/t；步骤（2）中造渣剂的用量为30~40kg/t。
24.如权利要求1所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法，其特征在于，步骤（4）中，所述还原剂为硅锰合金。
25.如权利要求24所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法，其特征在于，所述硅锰合金为高硅硅锰，中硅硅锰和普通硅锰中至少一种。
26.如权利要求24所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法，其特征在于，所述硅锰合金的用量为70~95kg/t。
27.如权利要求1所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法，其特征在于，步骤（4）中，通入氧气吹炼的时间为1~4min；通入氮气吹炼的时间为5~7min；通入氩气吹炼的时间为2~4min。
28.如权利要求1所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法，其特征在于，步骤（4）中，炉渣碱度，即炉渣中CaO/SiO2质量分数比控制在1.8~2.4。
29.如权利要求1所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法，其特征在于，步骤（4）中，所述造渣剂为萤石球、萤石矿、硅铁中的至少一种。
30.如权利要求29所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法，其特征在于，所述造渣剂为萤石球；所述萤石球用量为18~22kg/t。
31.如权利要求1所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法，其特征在于，步骤（4）中，控制还原剂全部入炉后温度为1550~1600℃。
32.如权利要求1所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法，其特征在于，步骤（4）中，出渣时AOD炉内炉渣全部液态化，具有流动性，取出炉渣观察炉渣为灰白或白色。
33.如权利要求1所述的AOD炉冶炼200系不锈钢的方法，其特征在于，步骤（4）中，出钢温度大于等于1530℃。
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