[發(fā)明專利]一種采用氬氧爐冶煉低碳TWIP鋼的生產(chǎn)方法

有效

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• 申請日: 2013-08-20
• 公開（公告）號: CN103468874A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉建華;莊昌凌;江海濤;章平
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號: C21C7/068
• 分類號: C21C7/068
• 代理公司: 北京市廣友專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 11237
• 代理人: 張仲波

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于金屬冶煉領(lǐng)域，主要涉及低碳TWIP鋼氬氧爐（AOD）冶煉生產(chǎn)技術(shù)。

背景技術(shù)：

1997年，Grassel等在試驗研究Fe—Mn—Si—Al系TRIP鋼時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)錳含量達(dá)到25wt%，鋁含量超過3wt%，硅含量在2～3wt%之間，碳含量較低時，具有中等的抗拉強度（約600Mpa）和極高的延伸率（80%），其抗拉強度和延伸率的乘積在50000MPa％以上，是高強韌性TRIP鋼的兩倍。由于該類合金的高強韌性來自形變過程中形變孿晶的形成，故命名為孿生誘發(fā)塑性鋼，即TWIP鋼（Twinning?Induced?Plasticity）。由于TWIP鋼具有諸多優(yōu)異性能，在機車、汽車、高架建筑、抗沖擊鋼板、低溫容器等領(lǐng)域展示出廣闊的應(yīng)用潛力。

目前國內(nèi)外對TWIP鋼的研究主要集中在Fe-Mn-Al-Si系、Fe-Mn-Al-C系及Fe-Mn-C系。其中Fe-Mn-Al-Si系的碳含量較低，冶煉難度較大或成本較高。

專利文獻(xiàn)CN102690938A公開了一種低碳Fe-Mn-Al-Si系TWIP鋼的中試生產(chǎn)方法，采用純鐵在0.5噸非真空感應(yīng)爐進(jìn)行冶煉，試制成功了碳含量為0.052wt%的低碳TWIP鋼；專利文獻(xiàn)CN102312158A公開了一種Nb、Ti合金化低碳TWIP制備方法，采用真空感應(yīng)爐熔煉了碳含量為0.05～0.08wt%的TWIP鋼，具體原料沒有說明。感應(yīng)爐和真空感應(yīng)爐一般容量較小，生產(chǎn)時間較長，能耗較高，生產(chǎn)效率低。迄今，低碳TWIP高效低成本大規(guī)模冶煉生產(chǎn)還存在許多難題。

難題之一，低碳TWIP鋼碳含量較低，產(chǎn)品碳含量小于等于0.06%，而Mn、Si和Al含量較高，考慮到冶煉后期添加Mn、Si等合金增碳及耐材增碳等問題，需在合金化前將鋼中碳降至0.03%以下；難題之二，該TWIP鋼合金含量較高，冶煉后期需大量添加Mn、Si、Al等合金，溫降較為嚴(yán)重，冶煉過程中只靠碳的氧化能量不夠；難題之三，該TWIP鋼合金含量較高，尤其是金屬鋁含量較高，鋼液鋁合金化時容易引起鋼液增硅，成分控制較為困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供了一種采用氬氧爐（AOD）冶煉低碳TWIP鋼生產(chǎn)方法和工藝。該方法采用高爐鐵水或感應(yīng)爐、電弧爐提供的粗鋼液；通過氬氧爐（AOD）吹氧脫碳，前期將碳脫至0.03%以下；采用金屬錳或電解錳進(jìn)行合金化；采用硅鐵和金屬鋁調(diào)整溫度和合金化；同時，還原爐渣中錳的氧化物，提高錳的收得率；通過徹底扒渣，防止鋁合金化過程中鋼液增硅，保證成分的穩(wěn)定控制；并造還原渣進(jìn)行脫硫，生產(chǎn)低碳TWIP鋼。

一種采用氬氧爐冶煉低碳TWIP鋼生產(chǎn)方法，其特征在于：采用氬氧爐冶煉TWIP鋼，冶煉的TWIP鋼成分按質(zhì)量百分比為：C≤0.06%，Mn=20%～30%，Si=2.0～3.0%，Al=2.5～3.5%，余量為Fe；具體工藝步驟為：

1）通過氬氧爐吹氧脫碳，將鋼液中碳降低到0.03%以下后進(jìn)行合金化；

2）TWIP鋼錳合金化后，采用硅鐵或/和金屬鋁，還原爐渣中錳的氧化物，提高金屬錳的收得率；依靠硅或/和鋁的氧化發(fā)熱調(diào)整鋼液溫度，補償TWIP鋼錳合金化造成的鋼液溫度下降。

做為更詳細(xì)的技術(shù)方案為：

1）原料

TWIP冶煉的最主要原料為鐵水或廢鋼熔化而成的粗鋼液。鐵水可為直接來自高爐的鐵水，或經(jīng)過鐵水預(yù)處理后的鐵水，采用鐵水預(yù)處理后的鐵水，由于硫和磷的含量較低，對冶煉TWIP鋼更為有益。也可采用感應(yīng)爐或電弧爐熔化的鋼液。

采用的重要合金主要有三種：金屬錳或電解錳、硅鐵、金屬鋁或高硅硅錳合金。不采用錳鐵，因為它們含有部分碳，容易引起TWIP鋼碳含量超標(biāo)。

采用的造渣原料主要為石灰、白云石。

2）吹氧脫碳

本發(fā)明采用氬氧爐（AOD）冶煉TWIP鋼，在氬氧爐（AOD）中吹氧脫碳。

在向氬氧爐（AOD）中兌入鋼水和鐵水前，預(yù)先在爐中加入部分石灰。

在采用鐵水冶煉TWIP鋼時，由于鐵水中碳含量較高，為了防止脫碳終點溫度太高，可加入一定比例的廢鋼，廢鋼加入量根據(jù)鐵水溫度和含碳量而定，加入量為鐵水質(zhì)量的0～20%。但如果來料為廢鋼熔煉成的鋼水，也須檢測來料鋼水的成分和溫度，根據(jù)成分和溫度計算脫碳終點溫度，如終點溫度大于1720℃，需在兌鋼水前后、或氬氧爐（AOD）脫碳過程中向爐內(nèi)加入廢鋼；如計算的脫碳終點溫度低于1600℃，需在爐內(nèi)添加增碳劑或硅鐵。