CN1876857A - 一种以铁水为主原料冶炼不锈钢的方法 - Google Patents

Abstract

一种以铁水为主原料冶炼不锈钢的方法，步骤依次如下：一、预处理铁水，经铁水脱硅与脱磷脱硫后，成分(重量百分数)达下述要求C3.8－4.9(％)、Si≤0.025、P0.013(％)、S≤0.025(％)、Mn≤0.05(％)；二、用顶底复吹转炉进行初步脱碳，铁水成分(重量百分数)达下述要求后，倒入钢包C≤0.25(％)、Si≤0.1(％)、P0.025(％)、S≤0.015(％)、Mn≤0.12(％)、Cr≥10(％)；三、将倒入铁水的钢包吹氩；四、精炼脱碳，化学成分(重量百分数)达下述要求后，出炉铸坯，C≤0.25(％)、Si≤0.1(％)、P0.025(％)、S≤0.015(％)、Mn≤0.12(％)、Cr≥10(％)。本发明能以碳含量较高、使用铁水比例高的的铁水为主原料冶炼不锈钢。

Description

一种以铁水为主原料冶炼不锈钢的方法

技术领域

本发明涉及一种以铁水为主原料冶炼不锈钢的方法。

背景技术

二十世纪八十年代后期由于一些国家的不锈钢废钢资源紧张，以铁水为主要原料的转炉三步法不锈钢生产工艺(HM De-P+K-BOP+RH/VOD、HMDe-P+MRP-L+VOD、HM De-P+K-OBM-S+VOD)在长流程钢铁联合企业中得到了发展。

世界上已经使用铁水冶炼不锈钢的生产厂分别有日本新日铁八幡厂、川崎千叶厂和巴西的Acesita厂。其主要工艺流程是HM De-P+转炉+VOD，但由于每个工厂的具体条件不同，转炉所采用工艺各有特点。如新日铁八幡厂为LD-OB转炉；川崎千叶厂为二座K-BOP转炉，其中一座用于熔融还原铬铁球团，另一座用于脱碳；Acesita厂原为MRP转炉，属于底部吹入惰性气体的弱搅拌法。。

上述用铁水为主原料冶炼不锈钢的方法及设备适于高炉铁水硅含量较低的情况，还不能用于碳含量较高、硅含量较高的铁水，如碳含量4％～6％，硅含量0.4％～0.8％的铁水，而且铁水比例小。

发明内容

为了克服现有以铁水为主原料冶炼不锈钢方法的上述不足，本发明提供一种能以碳含量较高、使用铁水比例高的铁水为主原料冶炼不锈钢的方法。

本发明的构思是根据不锈钢生产所需铁水的要求，我公司高炉铁水硅含量较高(0.4％～0.8％)，因此对炼铁厂的铁水进行预处理，即进行脱硅、脱磷与脱硫。在炼铁厂高炉炉前安装了预脱硅喷粉装置进行预脱硅处理，降低铁水中的硅含量，为进一步脱磷创造有利条件。其二，采用包中预加铁磷、联合喷吹以及顶加氧化铁工艺，建了二套铁水脱磷装置，同时脱硫。

本发明的以铁水为主原料冶炼不锈钢的方法为下述三种方法。简称为一步法、二步法与三步法。

一步法：主要冶炼碳含量较高([C]≥0.10％)、合金含量较低(∑Me≤15.0％)钢种，如1～3Cr13。

二步法：主要冶炼碳含量较高([C]≥0.05％)、合金含量较高(∑Me≥15.0％)钢种，如0Cr18Ni9、1Cr18Ni9。

三步法

三步法：主要冶炼碳含量较低([C]≤0.05％)、合金含量较高的铬镍钢。

不用电炉的三步法：主要冶炼碳含量较低([C]≤0.05％)合金含量较低(∑Me≤15.0％)的钢种，如0Cr13、00Cr12Ti系。

本发明的以铁水为主原料冶炼不锈钢的方法步骤依次如下：

一  预处理铁水

对高炉铁水进行初步脱硅与脱磷及脱硫，使铁水达到顶底复吹转炉进行初步脱碳保铬和合金化的要求。

a 铁水脱硅

将炼铁高炉的主要化学成分为下述的(重量百分数)铁水

C 4.0-8.0(％)    Si 0.5-0.7(％)    P 0.05-0.07(％)

S ≤0.040(％)    Mn≤0.10(％)    温度≥1310℃ 含渣量0.7％

倒入铁水包中，用扒渣机扒渣后，测量铁水液面，测量铁水温度，用粉剂吹喷法，将以氧化铁为主的铁鳞球，用传送带送入铁水包中，也可用以氧化铁为主的铁鳞粉用粉剂吹喷法，用氮气为载气喷粉枪喷入铁水中，经倒包、扒渣，由铁磷中的固体氧或气体氧与铁水中的Si的氧化反应，进行化学反应脱硅，化学反应机如下：

    

脱硅后的铁水的主要化学成分(重量百分数)为

C 4.0(％)        Si≤0.005(％)    P 0.05-0.07(％)

S ≤0.040(％)    Mn≤0.10(％)    温度≥1350℃。

b 铁水脱磷脱硫

将脱硅后的铁水经扒渣后倒入铁水包中，用粉剂吹喷法，将主要成分为石灰和萤石的脱磷剂用氮气为载气喷粉枪以30-90Kg/min剂量喷入铁水中，喷粉枪口距铁水包底300mm，进行化学反应脱磷和脱硫，化学反应机理如下：

   

脱磷反应最终生成稳定的P₂O₅·(CaO)₄化合物进入渣中。

经测量铁水的温度并取铁水化验后，脱硅并脱磷及脱硫化的铁水的主要化学成分(重量百分数)达下述要求后

C 3.8-4.5(％)    Si≤0.005(％)

P 0.013(％)      S≤0.025(％)  Mn≤0.05(％)

温度≥1290℃        含渣量  2.7％

用扒渣机扒渣。

在脱磷脱硫过程中，终渣碱度控制在3.5-4.5时，脱磷达到最佳效果，一般钢种脱磷目标要求达到0.008％以下，特殊钢种达到0.005％以下。用顶吹氧枪将气体氧吹入铁水液面上，气体氧除与铁水中的元素氧化反应外，还与CO发生反应进行二次燃烧，该热量可以补偿铁水温度损失。脱硅、脱磷与脱硫后的铁水满足了顶底复转炉入炉成分稳定、重量准确的要求，满足了转炉冶炼热平衡的需要，有利于提高合金收得率、缩短冶炼时间、降低生产成本。

二  用顶底复吹转炉进行初步脱碳保铬和合金化(简称K-OBM-S)

a 把脱硅和脱磷并脱硫三脱后的铁水倒入顶底复吹转炉进行初步脱碳保铬和合金化，顶底复吹转炉对入炉铁水的成分(重量百分数)要求为

C 3.4-4.5(％)    Si ≤0.20(％)

P ≤0.025(％)    S ≤0.030(％)

Mn ≤0.05        熔池温度≥1350℃。

b 往熔池里加入合金

c 采用顶氧枪高强度向顶底复吹转炉内的铁水供氧(最大顶供氧强度220Nm³/min)进行脱碳保铬，同时在顶底复吹转炉底的均匀分布的5支吹嘴向炉内供氩气或氮气。可以在不增加铬氧化的情况下，提高脱碳速度，缩短冶炼时间。通过设定顶枪枪位的高低，控制CO二次燃烧的比例，调节转炉内的热平衡，为避免铬氧化，顶底复吹转炉内熔池的温度控制在1650～1710℃。炉底供气强度大(≥40Nm³/min)，熔池内搅拌强烈，成分均匀快，反应动力学条件好。同时向熔池底部吹氩气或氮气稀释CO降低P_CO，实现了在较低温度下迅速脱碳而不造成铬的大量氧化，从而较好地解决了“脱碳”和“保铬”的矛盾。K-OBM-S转炉冶炼不锈钢工艺正是通过底吹惰性气体使气相中P_CO降低来促进脱碳反应的进行，降低反应温度，减少铬的氧化，达到“脱碳保铬”的目的。通过前期顶枪高强度供氧(同时底部高强度搅拌)解决高碳原料在高碳区的快速脱碳，后期低碳区([％C]≤0.50％)通过底供氧提高了氧气利用率，同时通过底部风嘴吹入N₂或Ar，稀释钢中和炉气中P_CO分压，达到促进脱碳和减少Cr的氧化目的，另外底吹N₂或Ar的一个重要作用是提供对底吹风嘴的冷却保护。

在熔池的温度达1630℃后，加入造渣剂，造渣剂有石灰、萤石与轻烧镁球。

顶底复吹转炉中碳、铬选择性氧化的平衡关系为：

经测量铁水的温度并取铁水化验后，顶底复吹转炉脱碳后的铁水的主要化学成分(重量百分数)达下述要求后，倒入钢包

C ≤0.25(％)     Si ≤0.1(％)

P 0.025(％)      S ≤0.015(％)

Mn ≤0.12(％)    Cr≥10(％)

熔池温度  1650℃-1700℃。

三  将倒入铁水的钢包送到吹氩站，钢包底的吹氩枪与氩气管连接通，吹入氩气，把钢包内的铁水由氩气搅拌均匀，出炉铸坯。必要时，把吹氩后的铁水倒入LF钢包精炼炉进行保温，出炉铸坯。

要点是到站钢水钢包内液面以上空间为1200～1400mm；完成测温取样后，调节底吹氩，钢水翻动处直径大于300mm，钢水翻滚不剧烈方可送电。

四  连铸

把吹氩后的钢水或LF钢包精炼炉的钢水用意大利达涅利公司的方板坯兼容连铸机，铸成方坯或板坯。连铸坯规格为：

方坯175×215mm和220×220mm，板坯(900～1320)×180或220mm；长度：铸机方坯最大定尺长度为3600mm，板坯最大定尺为10500mm。

在连铸过程中保护浇注，大包至中包：气动机械手把持保护套管，连接处Ar封保护；中包到结晶器：浸入式水口保护浇注。

在连铸板坯时要换水口操作，换水口应在大包开浇10分钟后和浇注结束前15分钟内进行，过热度控制在40-45℃。水口烘烤时间大于60分钟，温度大于1000℃。换水口结束后稳定2-3分钟，开始渐升拉速，每次0.05m/min，稳定时间30-40秒，直至正常拉速。浇注结束：中包为9-10吨时开始降拉速至0.1-0.3m/min，进行封顶操作。

对于含碳量较高的不锈钢吹氩气后即可连铸成方坯或板坯。

上述是本以铁水为主原料冶炼不锈钢的方法的一步法。下述的二步法与一步法的不同之处是脱硅、脱磷与脱硫三脱之后铁水加入顶底复转炉的同时，把超高功率电炉熔炼的钢水也加入顶底复转炉中同时进行初脱碳。单纯用转炉生产不锈钢时，因冷态铬、镍合金加入量大，热量难以平衡。台湾中钢公司采用在冶炼过程中加入焦碳实现热平衡，导致冶炼周期延长，与连铸不匹配，制约了实际生产应用。为此设置30吨20000KW超高功率电炉，用以熔化固态合金。合金液兑入经预处理脱磷后的铁水包中进行混合，一并装入转炉，再进行冶炼，有利于缩短冶炼周期，实现和其它工序的良好匹配。

超高功率电炉预熔液

工艺流程：配料→装料→熔炼→出钢。

a  配料

主要金属料构成

(1)废钢：碳素废钢、不锈钢废钢返回料

(2)铁合金  其中包括高碳铬铁、中碳铬铁、低碳铬铁、板、镍豆、镍铁、镍铜、高碳锰铁、中碳锰铁、低碳锰铁、硅 铁如FeSi75。

b 将上述材料加入超高功率电炉中 c 熔炼

无返回废钢50分钟，配加返回废钢45分钟，与相关工序相匹配。测温取样化验，使铁水的化学成分(重量百分数)达到顶底复转炉的入炉要求。

如冶炼0Cr18Ni9，无返回废钢时

C 4.8-5.2(％)     Si 0.1-0.2(％)     P ≤0.035(％)

S  ≤0.035(％)    Cr 58.0-62.0(％)

使用返回废钢时

C 1.6-2.0(％)    Si 0.1-0.2(％)        P ≤0.035(％)

S ≤0.035(％)    Cr 28.0-32.0(％)      Ni 0～6(％)

d 与三脱后的铁水加入顶底复吹转炉，合金熔液与三脱后的铁水混匀后，达到顶底复吹转炉的对入炉液的要求。

上述是本以铁水为主原料冶炼不锈钢的方法的一步法与二步法，下述的三步法与二步法的不同之处是顶底复吹转炉熔炼后的钢水经吹氩后，再由VOD真空吹氧脱碳精炼炉进一步脱碳后，才出钢连铸。顶底复吹转炉熔炼后的钢水应符合真空吹氧精炼炉的入炉要求。

真空吹氧脱碳精炼炉脱碳

VOD真空吹氧脱碳精炼炉冶炼不锈钢也存在着脱碳保铬的问题，它是采用抽真空的方式来降低CO分压，从而达到脱碳保铬的目的。

入炉条件控制包括成分、温度、渣厚、钢包状况，表1是几种典型钢种的到站要求：

表1

钢种	温度℃	渣厚mm	C％	Si％	S％	P％	其他合金成分
								0Cr18Ni9	≥1590	≤50	0.20-0.30	0.1-0.15	≤0.015	≤0.025	下限+0.1％
201Cu	≥1590	≤50	0.15-0.25	0.1-0.15	≤0.010	≤0.035	下限+0.1％
								00Cr12Ti	≥1600	≤50	0.35-0.40	0.1-0.15	≤0.010	≤0.020	下限+0.1％
0Cr13	≥1600	≤50	0.20-0.30	0.1-0.15	≤0.015	≤0.025	下限+0.1％

成分控制：主要控制初始碳和硅，初始碳和硅高则升温速度快，利于脱碳保铬，但太高则延长VOD处理时间，不利于生产组织；同时初始硅高增加造渣料消耗。温度控制：初始温度高，利于脱碳保铬，但峰值温度提高，增加耐材的消耗；前部工序的升温压力增加，对设备的要求提高。渣厚控制：初始渣太厚降低氧气利用率，延长吹氧时间，增加VOD总渣量。

VOD真空吹氧脱碳精炼炉真空度控制见表2

表2

脱碳		脱氮
				成品碳含量(％)	极限真空度(torr)	成品氮(ppm)	极限真空度(torr)
≤0.04	≤5	≤100	≤5
				0.05-0.07	≤10	100-200	≤10
碳未达到目标要求，只能补吹一次		200-300	≤20

VOD真空吹氧脱碳精炼炉精炼分为真空吹氧脱碳、真空沸腾脱碳、还原和调整温度成分四个阶段。主要是真空吹氧脱碳和真空沸腾脱碳。

a 真空吹氧脱碳

将吹氧脱碳过程分为：预吹、主吹、动吹1、动吹2，动吹3、动吹4六阶段，阶段的关键是枪位和流量等主要参数的控制。

正常情况下，吹氧过程中真空度、氧气流量、氧枪枪位、吹氧量根据二级系统计算值进行设定；吹氧过程的6个阶段见表3

b 吹氧结束后进行真空沸腾脱碳

真空度控制在小于1torr，在此真空度下保持时间≥8分钟。

表3

阶段	枪位(mm)	真空度(torr)
			初吹	1800	120
主吹	1700	120
			动吹1	1700	80
动吹2	1650	70
			动吹3	1650	50
动吹4	1600	50

c 沸腾后还原及合金化

还原时使用石灰(或合成渣)、萤石(若使用合成渣则不加萤石)和硅铁。合金化硅铁使用量根据钢种而定。表4、表5分别为0Cr18Ni9典型炉号氧化渣和还原渣的成分和脱碳前后钢水中成分的变化。

表4

成分	TFe	FeO	SiO2	Al2O3	CaO	MgO	MnO	S	Cr2O3
										氧化渣	2.74	5.45	19.26	3.42	19.6	15.44	0.73	0.020	23.68
还原渣	0.21	0.67	15.26	15.61	51.91	11.42	0	0.240	0.43

由上表可以看出，经过充分还原后渣中FeO和Cr₂O₃还原率可达98％以上。

表5

成分	C	Si	Mn	P	S	Cr	Ni
								初始	0.17	0.01	1.02	0.016	0.013	17.09	8.05
脱碳后	0.039	0.01	0.9	0.02	0.013	16.48	7.96
								还原后	0.041	0.57	1.31	0.021	0.002	17.10	8.01

目前VOD的Cr收得率可达98.7％，镍收得率基本达到100％，平均硫含量为22ppm。

d 经取样化验钢水的主要化学成分(重量百分数)达到所炼钢种的要求后，出钢连铸。

本发明的核心是以铁水代替废钢，采用K-OBM-S复吹转炉进行粗炼或精炼，特别适合于生产高纯铁素体不锈钢，与目前国际上通用冶炼(电炉+氩氧炉或真空精炼炉)不锈钢相比，其主要优点如下：

(1)原料结构灵活、适应性强——使用铁水比例为60％-100％、不锈钢废钢比例为0-40％以下，根据原料的供应情况，动态调整铁水和废钢的使用比例。生产效率高，最短冶炼时间49min、成本低，为AOD二步法的85～90％。

(2)初始碳含量高——入转炉初始碳含量一般为4.0％以上，高出AOD入炉碳含量(一般为1.5～2.0％)两倍以上。

(3)阵字库K-OBM-S复吹转炉脱碳速度快——通过应用顶枪与底枪复合配气制度等技术，实现高强度供氧(顶枪最大顶供氧强度220Nm3/min、底枪最大顶供氧强度40Nm3/min，反应动力学条件好。可以在不增加铬氧化的情况下，提高脱碳速度。

从市场上随机抽取日本、韩国SUS304(0Cr19Ni9)冷轧板试样，与申请人生产的0Cr18Ni9冷轧产品进行成分对比见表6，性能检验对比见表7。

表6

厂别	主要元素(％)
											C	Si	Mn	P	S	Cr	Ni	N	Mo	当量比
	申请人	0.050	0.56	1.26	0.012	0.003	17.14	8.08	0.051	0.01											1.54
日本											0.047	0.49	1.13	0.024	0.002	18.10	8.10	0.036	0.04	1.61
	韩国	0.046	0.35	1.43	0.027	0.003	18.17	8.13	0.043	0.06											1.74

表7

厂别	Rm(MPa)	A(％)	HV
				申请人	661	59.7	175
日本	680	59.3	168
				韩国	710	58	175

具体实施方式

下面结合实施例详细说明本发明的具体实施方式，但本发明的具体实施方式不局限于下述的实施例。

实施例一

本实施例是三步法冶炼0Cr13不锈钢，其冶炼步骤依次如下：

一  预处理铁水

a 铁水脱硅

将炼铁高炉的主要化学成分为下述的(重量百分数)铁水

C 4.1(％)        Si ≤0.4(％)     P≤0.05(％)

S ≤0.040(％)    Mn ≤0.10(％)    温度≥1300℃ 49吨

倒入铁水包中，用扒渣机扒渣后，测量铁水液面，测量铁水温度，用粉剂吹喷法，将以氧化铁为主的铁鳞球，用传送带送入铁水包中，经倒包、扒渣，由铁磷中的固体氧或气体氧与铁水中的Si的氧化反应脱硅。脱硅后的铁水的主要化学成分(重量百分数)为

C 4.0(％)        Si ≤0.005(％)    P 0.05(％)    S 0.040(％)

Mn ≤0.10(％)

b 铁水脱磷脱硫

将脱硅后的铁水经扒渣后倒入铁水包中，用粉剂吹喷法，将主要成分为石灰和萤石的脱磷剂用氮气为载气喷粉枪以60Kg/min剂量喷入铁水中，喷粉枪口距铁水包底300mm，进行化学反应脱磷和脱硫。铁水的主要化学成分(重量百分数)达下述要求后

C 3.9(％)      Si ≤0.005(％)

P 0.005(％)    S  ≤0.025(％)

Mn ≤0.005(％)  温度1300℃    49吨

用扒渣机扒渣。

二  用顶底复吹转炉进行初步脱碳保铬和合金化

a 把脱硅和脱磷并脱硫三脱后的49吨铁水倒入顶底复吹转炉进行初步脱碳保铬和合金化

同时把炉铁水的成分(重量百分数)为

C 4.1(％)        Si 0.5(％)

P ≤0.035(％)    S ≤0.035(％)

Mn 0.1(％)     温度≥1300℃

的普通铁15吨倒入顶底复吹转炉中与三脱铁水混均匀进行初步脱碳。混匀后的铁水成分(重量百分数)为

C 4(％)         Si 0.05(％)    P ≤0.015(％)

S ≤0.030(％)   Mn 0.05(％)    温度1300℃    62吨。

b 往熔池里加入14.15合金，加入的品种与重分别为：

高铬合金  13吨    高锰  0.15吨    硅铁  1吨

c 采用顶氧枪高强度向顶底复吹转炉内的铁水供氧，顶供氧强度200Nm³/min进行脱碳保铬，同时在顶底复吹转炉底的均匀分布的5支吹喷向炉内供氩气。顶底复吹转炉内熔池的温度控制在1650～1710℃。炉底供气强度≥40Nm³/min。在熔池的温度达1630℃后，加入造渣剂，造渣剂有石灰、萤石与轻烧镁球。

经测量铁水的温度并取铁水化验后，顶底复吹转炉脱碳后的铁水的主要化学成分(重量百分数)达下述要求后，倒入钢包

C 0.25(％)        Si 0.1(％)    P ≤0.025(％)

S  ≤0.015(％)    Mn0.12(％)    Cr 12.3(％)

熔池温度  1650℃    70吨

三  将倒入铁水的钢包送到吹氩站，钢包底的吹氩枪与氩气管连接通，吹入氩气，把钢包内的铁水由氩气搅拌均匀。

四  把吹氩后的铁水倒入真空吹氧脱碳精炼炉脱碳

入炉条件控制包括成分、温度、渣厚、钢包状况，0Cr13钢种的到站要求：

C 0.20-0.30(％)    Si 0.1-0.15(％)    P≤0.025(％)

S ≤0.015(％)      温度≥1600         渣厚≤50mm。

VOD真空吹氧脱碳精炼炉真空度按表2要求控制。

a  真空吹氧脱碳吹氧脱碳过程的预吹、主吹、动吹1、动吹2，动吹3、动吹4六个阶段，吹氧过程中真空度、氧气流量、氧枪枪位、吹氧量个阶段按表3要求控制。

b 吹氧结束后进行真空沸腾脱碳

真空度控制在小于1torr，在此真空度下保持时间10分钟。

c 沸腾后还原及合金化

还原时使用1吨硅铁。

d 经取样化验钢水的主要化学成分(重量百分数)达到下述要求后，出钢连铸。

C 0.03(％)        Si 0.85(％)    P 0.025(％)

S 0.004(％)       Mn 0.12(％)    Cr 12.3(％)

熔池温度  1550℃    70吨。

五  连铸

将精炼后的钢水用意大利达涅利公司的方板坯兼容连铸机，铸成175×215mm的方坯。

实施例二

本实施例是三步法冶炼0Cr18Ni9不锈钢，其冶炼步骤依次如下：

一  预处理铁水

a 铁水脱硅

将炼铁高炉的主要化学成分为下述的(重量百分数)铁水

C 4.1(％)        Si ≤0.4(％)      P ≤0.05(％)

S ≤0.040(％)    Mn ≤0.10(％)    温度≥1300℃    44吨

倒入铁水包中，用扒渣机扒渣后，测量铁水液面，测量铁水温度，用粉剂吹喷法，将以氧化铁为主的铁鳞球，用传送带送入铁水包中，经倒包、扒渣，由铁磷中的固体氧或气体氧与铁水中的Si的氧化反应脱硅。脱硅后的铁水的主要化学成分(重量百分数)为

C 4.0(％)      Si ≤0.005(％)    P 0.05(％)

S 0.040(％)    Mn ≤0.10(％)

b 铁水脱磷脱硫

将脱硅后的铁水经扒渣后倒入铁水包中，用粉剂吹喷法，将主要成分为石灰和萤石的脱磷剂用氮气为载气喷粉枪以60Kg/min剂量喷入铁水中，喷粉枪口距铁水包底300mm，进行化学反应脱磷和脱硫。铁水的主要化学成分(重量百分数)达下述要求后

C 3.9(％)        Si ≤0.005(％)    P 0.005(％)

S ≤0.025(％)    Mn ≤0.005(％)    温度1250℃    42吨用扒渣机扒渣。

二  超高功率电炉预熔液

a 配料(单位吨)

铬17 返回废钢  6   高铬合金3    普通废钢1    硅铁粉0.2

配料成分

C 2.2(％)        Si 0.8(％)    P ≤0.035(％)

S ≤0.035(％)    Mn 0.2(％)    Cr 31(％)

b 将上述材料加入超高功率电炉中

c 熔炼45分钟，与相关工序相匹配。

测温取样化验，使铁水的主要化学成分(重量百分数)达下述要求：

C 1.8(％)        Si 0.1(％)    P ≤0.035(％)

S ≤0.035(％)    Cr 30(％)     Mn 0.1(％)

9.5吨    温度16500℃。

三  用顶底复吹转炉进行初步脱碳保铬和合金化，与相关工序相匹配。

a 把脱硅和脱磷并脱硫三脱后的42吨铁水与9.5吨超高功率电炉预熔液同时倒入顶底复吹转炉，混匀成主要成分(重量百分数)为下述的铁水

C 3.5(％)      Si 0.05(％)    P ≤0.015(％)    S ≤0.025(％)

Mn 0.05(％)    Cr 5(％)        温度1300℃     51吨

b 往熔池里加入22.6吨合金，加入的品种与重分别为：

高铬合金14吨    高锰1.2吨    硅铁1.8吨    镍板5.6吨

c 采用顶氧枪高强度向顶底复吹转炉内的铁水供氧，顶供氧强度200Nm³/min进行脱碳保铬，同时在顶底复吹转炉底的均匀分布的5支吹喷向炉内供氩气。顶底复吹转炉内熔池的温度控制在1650～1710℃。炉底供气强度≥40Nm³/min。在熔池的温度达1630℃后，加入造渣剂，造渣剂有石灰、萤石与轻烧镁球。

经测量铁水的温度并取铁水化验后，顶底复吹转炉脱碳后的铁水的主要化学成分(重量百分数)达下述要求后，倒入钢包

C 0.25(％)     Si 0.1(％)    P ≤0.025(％)

S≤0.015(％)   Mn 1.2(％)    Cr 17.2(％)

Ni 8.5(％)     熔池温度1650℃    70吨。

四  将倒入铁水的钢包送到吹氩站，钢包底的吹氩枪与氩气管连接通，吹入氩气，把钢包内的铁水由氩气搅拌均匀。

五  把吹氩后的铁水倒入VOD真空吹氧脱碳精炼炉脱碳

VOD真空吹氧脱碳精炼炉真空度按表2要求控制。

a 真空吹氧脱碳吹氧脱碳过程的预吹、主吹、动吹1、动吹2，动吹3、动吹4六个阶段，吹氧过程中真空度、氧气流量、氧枪枪位、吹氧量个阶段按表3要求控制。

b 吹氧结束后进行真空沸腾脱碳

真空度控制在小于1torr，在此真空度下保持时间10分钟。

c 沸腾后还原及合金化还原时使用1吨硅铁与0.04吨的铝。

d 经取样化验钢水的主要化学成分(重量百分数)达到下述要求后，出钢连铸。

C 0.04(％)     Si 0.45(％)    P 0.025(％)

S 0.004(％)    Mn 1.2(％)     Cr 17.2(％)

Ni 8.05(％)    熔池温度1550℃    70吨。

五  连铸

将精炼后的钢水用意大利达涅利公司的方板坯兼容连铸机，铸成900×180mm的板坯。

注解

VOD：真空吹氧脱碳精炼工艺，由德国维腾公司开发。该精炼法可在真空下添加合金和进行测温等操作，主要用于精炼不锈钢。其特点是在减压下顶部吹氧，同时从底部多孔塞吹氩搅拌，降低CO分压，加速碳氧反应。VOD是英文Vacuum Oxygen Decarburization的3个打头字母。

LF：钢包精炼炉，由日本特殊钢公司1971年开发，可处理各种特殊钢，其特点是电弧加热，加合成渣洗及吹氩。LF是Ladle Furnace的2个打头字母。

 K-OBM-S  顶底复吹转炉

Claims (4)

1、一种以铁水为主原料冶炼不锈钢的方法，其步骤依次如下：

一预处理铁水

a铁水脱硅

将炼铁高炉的主要化学成分为下述的(重量百分数)铁水

C 4.0-8.0(％)   Si 0.5-0.7(％)    P 0.05-0.07(％)

S≤0.040(％)    Mn≤0.10(％)

倒入铁水包中，用扒渣机扒渣后，测量铁水液面，测量铁水温度，用粉剂吹喷法，将以氧化铁为主的铁鳞球，用传送带送入铁水包中，或用以氧化铁为主的铁鳞粉用粉剂吹喷法，用氮气为载气喷粉枪喷入铁水中，经倒包、扒渣，进行化学反应脱硅，使铁水的化学成分(重量百分数)达到

C 4.0(％)       Si≤0.005(％)    P 0.05-0.07(％)

S≤0.040(％)    Mn≤0.10(％)

b铁水脱磷脱硫

将脱硅后的铁水经扒渣后倒入铁水包中，用粉剂吹喷法，将主要成分为石灰和萤石的脱磷剂用氮气为载气喷粉枪以30-90Kg/min剂量喷入铁水中，喷粉枪口距铁水包底300mm，进行化学反应脱磷和脱硫，铁水的化学成分(重量百分数)达下述要求后

C 3.8-4.5(％)   Si≤0.005(％)

P 0.013(％)     S≤0.025(％)    Mn≤0.05(％)

用扒渣机扒渣；

二用顶底复吹转炉进行初步脱碳保铬和合金化

a把脱硅和脱磷并脱硫三脱后的铁水倒入顶底复吹转炉进行初步脱碳保铬和合金化，

b往熔池里加入合金

c采用顶氧枪高强度向顶底复吹转炉内的铁水供氧，同时在顶底复吹转炉底的均匀分布的吹嘴向炉内供氩气或氮气，并把熔池的温度控制在1650～1710℃；在熔池的温度达1630℃后，加入造渣剂；

经测量铁水的温度并取铁水化验后，顶底复吹转炉脱碳后的铁水的化学成分(重量百分数)达下述要求后，倒入钢包

C≤0.25(％)    Si≤0.1(％)

P 0.025(％)    S≤0.015(％)

Mn≤0.12(％)   Cr≥10(％)；

熔池温度1650℃-1700℃。

三将倒入铁水的钢包送到吹氩站，钢包底的吹氩枪与氩气管连接通，吹入氩气，把钢包内的铁水由氩气搅拌均匀；

四连铸

把吹氩后的钢水用意大利达涅利公司的方板坯兼容连铸机，铸成方坯或板坯，或把吹氩后的钢水倒入LF钢包精炼炉进行保温，出炉铸坯，或把吹氩后的铁水倒入VOD真空吹氧脱碳精炼炉精炼脱碳后，出炉铸坯。

2、根据权利要求1所述的以铁水为主原料冶炼不锈钢的方法，其特征是：在脱硅和脱磷并脱硫后的铁水倒入顶底复吹转炉进行初步脱碳保铬和合金化的同时，加入到顶底复吹转炉的还有超高功率电炉预的合金熔液，合金熔液与脱硅和脱磷并脱硫后的铁水混匀后的铁水成分(重量百分数)要求为

C 3.4-4.5(％)    Si≤0.20(％)

P≤0.025(％)     S≤0.030(％)    Mn≤0.05。

3、根据权利要求2所述的以铁水为主原料冶炼不锈钢的方法，其特征是：超高功率电炉预熔液的工艺流程依次为

配料→装料→熔炼→出钢

其中配料

主要金属料构成

(1)废钢：碳素废钢、不锈钢废钢返回料

(2)铁合金  其中包括高碳铬铁、中碳铬铁、低碳铬铁、板、镍豆、镍铁、镍铜、高碳锰铁、中碳锰铁、低碳锰铁、硅铁。

4、根据权利要求1、2或3所述的以铁水为主原料冶炼不锈钢的方法，其特征是：顶底复吹转炉熔炼后的钢水的化学成分(重量％)达到下表要求后，下述要求后，   钢种 温度℃     渣厚mm  C％  Si％ S％ P％   其他合金成分   0Cr18Ni9 ≥1590     ≤50  0.20-0.30  0.1-0.15 ≤0.015 ≤0.025   下限+0.1％   201Cu ≥1590     ≤50  0.15-0.25  0.1-0.15 ≤0.010 ≤0.035   下限+0.1％   00Cr12Ti ≥1600     ≤50  0.35-0.40  0.1-0.15 ≤0.010 ≤0.020   下限+0.1％   0Cr13 ≥1600     ≤50  0.20-0.30  0.1-0.15 ≤0.015 ≤0.025   下限+0.1％

经吹氩气后，再倒入VOD真空吹氧脱碳精炼炉，再由VOD真空吹氧脱碳精炼炉脱碳，达到所炼钢种要求后，才出炉连铸，

VOD真空吹氧脱碳精炼炉精炼时，真空度根据下表要求控制                  脱碳                  脱氮   成品碳含量(％) 极限真空度(torr)   成品氮(ppm)   极限真空度(torr)   ≤0.04 ≤5   ≤100   ≤5   0.05-0.07 ≤10   100-200   ≤10   碳未达到目标要求，只能补吹一次   200-300   ≤20