专利名称：一种用脱磷铁水冶炼铁素体不锈钢的方法
技术领域：
本发明涉及一种用脱磷铁水冶炼铁素体不锈钢的方法，具体讲是一种用脱磷铁水直兑AOD冶炼400系铁素体不锈钢的方法。
背景技术：
KR是一种日本发明脱硫技术，其原理是将石灰等脱硫剂加入铁水罐内应用机械搅拌进行铁水脱硫的技术，具有强大的脱硫能力，可将铁水脱硫至5ppm以下。使用KR装置用于铁水脱磷未见报道。AOD是氩氧脱碳炉的简称，一般与电炉联用，EAF+A0D工艺是当今主流的不锈钢冶炼工艺，当今采用EAF+A0D工艺生产的不锈钢数量占不锈钢总产量的70%以上。400系铁素体不锈钢是一种使用状态以铁素体为主的不锈钢，具备良好的耐点腐蚀、耐缝隙腐蚀的能力，同时因其不含镍或低镍含量又是一种低成本、节约型不锈钢。20世纪70年代以来随着炼钢工艺的进步，其生产量逐步增加，在民用制品、装饰等行业得到越来越广泛的应用。不锈钢冶炼工艺本身所具有的特性(有一个铬的还原期)，使其不具备脱磷条件，必须使用低磷的原料(一般不锈钢均要求[P] ^ 0.040%)0因而要使用磷含量较高(一般[P] ^ 0.080%)的高炉铁水作为不锈钢生产原料，高炉铁水必须经过脱磷处理。传统的EAF+A0D工艺，一般使用不锈钢废钢、碳素废钢、高碳铬铁合金为原料在EAF内熔炼不锈钢母液，其缺点是⑴不含镍的铬不锈钢废钢资源有限、⑵碳素废钢质量参差不齐(有些磷含量较高)、(3)电炉冶炼费用较高，而铁素体不锈钢相对售价较低，采用电炉工艺生产的铁素体不锈钢价格缺乏竞争力。因此 EAF+A0D工艺多用于冶炼300系铬镍不锈钢。DEP+转炉+ VOD工艺是20世纪80年代后逐步兴起的冶炼400系不锈钢的主流工艺，通常采用高炉铁水经脱磷预处理，然后在复吹转炉(Κ0ΒΜ或MRP)初炼完成铬合金化，再经VOD精炼为成品。缺点是从高炉铁水到不锈钢成品需要“脱磷预处理、转炉粗炼、VOD精炼”三个步骤，相对成本较高、生产组织复杂。
发明内容
为了克服现有用脱磷铁水冶炼铁素体不锈钢的方法的上述不足，本发明提供一种成本较低的用脱磷铁水冶炼铁素体不锈钢的方法。本发明利用申请人现有的KR装置对高炉铁水进行脱磷处理，脱磷铁水作为AOD冶炼400系铁素体不锈钢的主要原料，开发了一种使用高炉铁水作为不锈钢生产原料的400系铁素体不锈钢冶炼方法。相比不锈钢废钢，经脱磷处理后的高炉铁水基本不含Cu、Pb、As等有害元素，更为洁净，不含镍，冶炼不含镍或低镍的400系铁素体不锈钢，不会造成镍资源的浪费，产品纯净度更高。同时400系铁素体不锈钢比奥氏体不锈钢合金含量低，脱磷铁水直兑AOD冶炼400系不锈钢，AOD炉内热量基本平衡，因而采用脱磷铁水直兑AOD工艺冶炼400系不锈钢，相比传统的EAF+A0D方法，是一种更为高效、低成本的优选方法。KR装置具备强大的搅拌能力，脱磷剂加入铁水后通过强力搅拌，能为铁水和脱磷剂提供良好的反应条件，具有较强的脱硫、脱磷能力。本发明以敞口铁水罐为反应容器，向高炉铁水中加入烧结矿粉、氧化铁粉、石灰粉，利用KR装置强大的搅拌能力进行搅拌脱磷。脱憐铁水机除脱憐潘后作为王原料兑入AOD冶炼400系不镑钢。本发明的技术方案是高炉铁水扒渣KR预处理脱磷扒渣AOD冶炼板坯连铸。本用脱磷铁水冶炼铁素体不锈钢的方法包括下述依次的步骤:
I铁水扒渣·
将高炉铁水兑入铁水罐，然后扒净高炉渣，要求带渣量小于0.50吨；高炉铁水的化学成分的质量百分比为:
C 3.0 4.0 ; P 0.080 0.150 ； Si 0.20 0.60 ; S ≤ 0.10 ；
其余为Fe与不可避免的杂质；铁水温度1330 1370°C ；
II KR脱磷处理
在兑入铁水罐后半分钟内，搅拌头插入铁水开始搅拌，直到脱磷结束，待搅拌头开始搅拌后再开始加入脱磷剂，在兑入铁水罐后半分钟，加入第一批烧结矿粉、氧化铁、炼钢石灰粉与萤石颗粒，每吨铁水的加入量分别为:
烧结矿粉1.4 1.6kg ；氧化铁2.8 3.2 kg ；
炼钢石灰粉3.7 4.3kg ； 萤石颗粒0.15 0.25kg ；
在兑入铁水罐后19.5 20.5分钟，加入第二批烧结矿粉、氧化铁、炼钢石灰粉与萤石颗粒，每吨铁水的加入量分别为:
烧结矿粉1.4 1.6 kg ； 氧化铁2.8 3.2 kg ；
炼钢石灰粉5.7 6.3kg ； 萤石颗粒0.55 0.65kg ；
在兑入铁水罐后39.5 40.5分钟，加入第三批烧结矿粉、氧化铁、炼钢石灰粉与萤石颗粒，每吨铁水的加入量分别为:
烧结矿粉1.4 1.6kg ；氧化铁 2.8 3.2kg ；
炼钢石灰粉 7.7 8.3kg ；萤石颗粒0.55 0.65kg ；
取样分析铁水；
III扒渣
脱磷结束后，扒除全部脱磷渣，铁水温度1250 1270°C，带渣量小于0.50吨；
IV AOD冶炼
将脱磷铁水兑入A0D，吹氧脱碳升温，每吨铁供氧量38 42Nm3，吹炼过程加入高碳铬铁(高碳铬铁含铬为Cr63.5 64.5%)、炼钢石灰与轻烧白云石，完成脱碳、升温与合金化；每吨铁水的加入量分别为:
高碳铬铁26.0 27.0 kg ；炼钢石灰84.5 85.5kg ；
轻烧白云石11.5 12.5kg;
取样分析，确认C不大于0.08%，然后在钢水中加入硅铁与萤石进行还原，每吨钢水的加入量为:
娃铁 14 16kg ； 萤石7.5 8.5kg ；
还原8— 9分钟后取样分析，确认钢水成分的质量百分比满足下述要求即出钢:
C 0.03—0.10 ；Si 0.30—0.75 ；Mn 0.30—1.00 ；
P ^ 0.035 ； S 彡 0.030 ； Cr 16.00 18.00 ；
N 0.03 — 0.10 ;其余为Fe与不可避免的杂质。上述的用脱磷铁水冶炼铁素体不锈钢的方法，在步骤II KR脱磷处理后取样分析铁水，出现P不大于0.025%与P大于0.025%两种情况，针对两种情况分别处理。上述的用脱磷铁水冶炼铁素体不锈钢的方法，其特征是:步骤II KR脱磷处理后，取样分析铁水，P不大于0.025%,依次进行步骤III扒渣与步骤IV AOD冶炼。上述的用脱磷铁水冶炼铁素体不锈钢的方法，其特征是:步骤II KR脱磷处理后，取样分析铁水，P大于0.025%，继续加入脱磷剂搅拌处理9 11分钟，加入烧结矿粉、氧化铁、炼钢石灰粉与萤石颗粒，每吨铁水的加入量分别为:
烧结矿粉0.45 0.55kg ； 氧化铁 0.9 1.1kg ；
炼钢石灰粉1.9 2.1kg ； 萤石颗粒0.55 0.65kg。本发明开发了一种应用高炉铁水经KR装置脱磷、再经AOD冶炼400系不锈钢的新工艺技术，适用于具有高炉铁水、KR装置、AOD冶炼炉的不锈钢生产厂。经KR搅拌处理将磷含量较高的高炉铁水转化为廉价的、合格的不锈钢生产原料，脱磷铁水经AOD脱碳、合金化冶炼成400系铁素体不锈钢。本发明利用敞口铁水罐做反应容器，通过KR装置对高炉铁水进行脱磷处理，脱磷铁水经AOD冶炼成400系铁素体不锈钢，区别于传统的EAF+A0D工艺、DEP+转炉+ VOD工艺，开创了一种使用脱磷高炉铁水作为主原料冶炼400系铁素体不锈钢的方法。以经过脱磷处理的高炉铁水为原料生产400系铁素体不锈钢，不受不锈废钢资源的限制，产品P、Cu、Pb、As等有害元素更低，生产成本更低。
具体实施例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
本实施例冶炼的是430不锈钢。本实施例包括下述依次的步骤:
I铁水扒洛
将高炉铁水130吨兑入铁水罐，然后扒净高炉渣，要求带渣量为0.48吨；
高炉铁水的化学成分的质量百分比为:
C 3.5 ； P 0.086 ； Si 0.35 ； S 0.08 ；
其余为Fe与不可避免的杂质。铁水温度1350°C。II KR脱磷处理
在兑入铁水罐后半分钟内，搅拌头插入铁水开始搅拌，待搅拌头开始搅拌后再开始加入脱磷剂，加入第一批烧结矿粉、 氧化铁、炼钢石灰粉与萤石颗粒，每吨铁水的加入量分别为:
烧结矿粉 1.5kg氧化铁 3kg
炼钢石灰粉 4kg萤石颗粒 0.2kg ；
在兑入铁水罐后20分钟，加入第二批烧结矿粉、氧化铁、炼钢石灰粉与萤石颗粒，每吨铁水的加入量分别为:
烧结矿粉 1.5kg氧化铁 3kg
炼钢石灰粉 6kg萤石颗粒 0.6kg ；
在兑入铁水罐后40分钟，加入第三批烧结矿粉、氧化铁、炼钢石灰粉与萤石颗粒，每吨铁水的加入量分别为:
烧结矿粉 1.5kg氧化铁 3kg
炼钢石灰粉 8kg萤石颗粒 0.6kg;
脱磷处理至40分取样，P不大于0.025%，确认成分满足要求，即可结束处理。III 扒渣
脱磷结束后，扒除全部脱磷渣，铁水温度1260°C，带渣量0.48吨。IV AOD 冶炼
将130吨脱磷铁水兑入A0D ，吹氧脱碳升温，每吨铁供氧量40Nm3。吹炼过程加入高碳铬铁(高碳铬铁含Cr64%)、炼钢石灰与轻烧白云石，完成脱碳、升温、合金化。每吨铁水的加入量分别为:
高碳铬铁26.5kg; 炼钢石灰 85kg; 轻烧白云石12kg;
取样分析，确认C为0.07%,然后在钢水中加入娃铁与萤石进行还原，每吨钢水的加入量为:
娃铁 15 kg ；萤石8kg ；
还原8分钟后取样，确认钢水成分的质量百分比满足下述要求即可结束冶炼，出钢:
C 0.08 ；Si 0.72 ；Mn 0.62 ； P 0.032 ；
S 0.028 ； Cr 17.00 ； N 0.08 ；
其余为Fe与不可避免的杂质。实施例二
由于实际冶炼过程的波动性，本实施例与实施例一的不同之处是步骤II KR脱磷处理时，在兑入铁水罐处理40分钟后，分取样P大于0.025%,继续加入脱磷剂搅拌处理10分钟，即在兑入铁水罐后50分钟，加入第四批烧结矿粉、氧化铁、炼钢石灰粉与萤石颗粒，每吨铁水的加入量分别为:
烧结矿粉 0.5kg氧化铁 Ikg
炼钢石灰粉 2kg萤石颗粒 0.6kg ；
其它的各步骤的操作，与实施例一的相同。步骤IV AOD冶炼后,钢水成分的质量百分比为:
C 0.06 ；Si 0.55 ；Mn 0.53 ； P 0.027 ；
S0.026 ； Cr 17.16 ； N 0.05 ；
其余为Fe与不可避免的杂质。
权利要求
1.一种用脱磷铁水冶炼铁素体不锈钢的方法，它包括下述依次的步骤: I铁水扒渣 将高炉铁水兑入铁水罐，然后扒净高炉渣，要求带渣量小于0.50吨；高炉铁水的化学成分的质量百分比为: C 3.0 4.0 ; P 0.080 0.150 ； Si 0.20 0.60 ; S 彡 0.10 ； 其余为Fe与不可避免的杂质；铁水温度1330 1370°C ； II KR脱磷处理 在兑入铁水罐后半分钟内，搅拌头插入铁水开始搅拌，直到脱磷结束，待搅拌头开始搅拌后再开始加入脱磷 剂，在兑入铁水罐后半分钟，加入第一批烧结矿粉、氧化铁、炼钢石灰粉与萤石颗粒，每吨铁水的加入量分别为: 烧结矿粉1.4 1.6kg ；氧化铁2.8 3.2 kg ； 炼钢石灰粉3.7 4.3kg ； 萤石颗粒0.15 0.25kg ； 在兑入铁水罐后19.5 20.5分钟，加入第二批烧结矿粉、氧化铁、炼钢石灰粉与萤石颗粒，每吨铁水的加入量分别为: 烧结矿粉1.4 1.6 kg； 氧化铁2.8 3.2 kg ； 炼钢石灰粉5.7 6.3kg ； 萤石颗粒0.55 0.65kg ； 在兑入铁水罐后39.5 40.5分钟，加入第三批烧结矿粉、氧化铁、炼钢石灰粉与萤石颗粒，每吨铁水的加入量分别为: 烧结矿粉1.4 1.6kg ；氧化铁 2.8 3.2kg ； 炼钢石灰粉 7.7 8.3kg ；萤石颗粒0.55 0.65kg ； 取样分析铁水； III扒渣 脱磷结束后，扒除全部脱磷渣，铁水温度1250 1270°C，带渣量小于0.50吨； IV AOD冶炼 将脱磷铁水兑入A0D，吹氧脱碳升温，每吨铁供氧量38 42Nm3，吹炼过程加入高碳铬铁、炼钢石灰与轻烧白云石，完成脱碳、升温、合金化，高碳铬铁含铬为Cr63.5 64.5% ;每吨铁水的加入量分别为: 高碳铬铁26.0 27.0 kg ；炼钢石灰84.5 85.5kg ； 轻烧白云石11.5 12.5kg; 取样分析，确认C不大于0.08%，然后在钢水中加入硅铁与萤石进行还原，每吨钢水的加入量为: 娃铁 14 16kg ； 萤石7.5 8.5kg ； 还原8— 9分钟后取样分析，确认钢水成分的质量百分比满足下述要求即出钢: C 0.03—0.10 ；Si 0.30—0.75 ；Mn 0.30—1.00 ； P ^ 0.035 ； S 彡 0.030 ； Cr 16.00 18.00 ； N 0.03 — 0.10 ;其余为Fe与不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的用脱磷铁水冶炼铁素体不锈钢的方法，其特征是:步骤IIKR脱磷处理后，取样分析铁水，P不大于0.025%,依次进行步骤III扒渣与步骤IV AOD冶炼。
3.根据权利要求1所述的用脱磷铁水冶炼铁素体不锈钢的方法，其特征是:步骤IIKR脱磷处理后，取样分析铁水，P大于0.025%，继续加入脱磷剂搅拌处理9 11分钟，加入烧结矿粉、氧化铁、炼钢石灰粉与萤石颗粒，每吨铁水的加入量分别为: 烧结矿粉0.45 0.55kg ； 氧化铁 0.9 1.1kg ； 炼钢石灰粉1.9 2.1k g ； 萤石颗粒0.55 0.65kg。
全文摘要
本发明涉及一种用脱磷铁水冶炼铁素体不锈钢的方法，它包括下述依次的步骤Ⅰ、铁水扒渣将高炉铁水兑入铁水罐并扒渣；Ⅱ、KR脱磷处理搅拌头插入铁水搅拌并加入脱磷剂，分三批到四批加入烧结矿粉、氧化铁、炼钢石灰粉与萤石颗粒；Ⅲ、扒渣脱磷结束后扒除脱磷渣；Ⅳ、AOD冶炼将脱磷铁水兑入AOD，吹氧脱碳升温，加入高碳铬铁，炼钢石灰与轻烧白云石，完成脱碳、升温、合金化；还原8-9分钟后取样分析，确认钢水成分的质量百分比满足下述要求即出钢C0.03-0.10；Si0.30-0.75；Mn0.30-1.00；P ≤0.035；S≤0.030；Cr 16.00-18.00；N 0.03-0.10；其余为Fe与不可避免的杂质。本用脱磷铁水冶炼铁素体不锈钢的方法生产成本低。
文档编号C22C38/18GK103146981SQ20131007398
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月8日 优先权日2013年3月8日
发明者刘卫东, 谢彦明, 常国栋 申请人:山西太钢不锈钢股份有限公司