[發(fā)明專利]一種冶煉超低碳不銹鋼的單嘴精煉爐及精煉工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810981154.1
• 申請(qǐng)日: 2018-08-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108866277B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 成國(guó)光;代衛(wèi)星;黃宇;劉揚(yáng);張國(guó)磊;朱梅婷;于春梅;張鑒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C21C7/068
• 分類號(hào): C21C7/068;C21C7/10;C21C7/00
• 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

本發(fā)明提供一種冶煉超低碳不銹鋼的單嘴精煉爐及精煉工藝，屬于鋼鐵冶金技術(shù)領(lǐng)域。該精煉爐包括鋼包、單嘴真空系統(tǒng)及升降氧槍系統(tǒng)。單嘴真空系統(tǒng)位于鋼包上方，單嘴真空系統(tǒng)包括浸漬管、下部真空室、上部真空室、真空加料管及位于上下真空室之間的防噴濺遮擋體，上下真空室之間采用密封法蘭進(jìn)行緊固連接。鋼包設(shè)有底吹透氣磚，底吹透氣磚產(chǎn)生的氣泡柱通過(guò)浸漬管進(jìn)入下部真空室內(nèi)。升降氧槍系統(tǒng)中的氧槍產(chǎn)生超音速氧氣射流，使用過(guò)程中可進(jìn)行垂直升降，用于吹煉過(guò)程槍位的調(diào)整。采用該精煉爐進(jìn)行不銹鋼冶煉，對(duì)初始碳含量小于2％的不銹鋼鋼液，可在短時(shí)間內(nèi)將鋼中C+N總量降低至0.015％以下。該裝置具有生產(chǎn)成本低、精煉效率高的顯著優(yōu)勢(shì)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋼鐵冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種冶煉超低碳不銹鋼的單嘴精煉爐及精煉工藝。

背景技術(shù)

隨著鋼鐵材料的迅速發(fā)展和激烈競(jìng)爭(zhēng)，對(duì)不銹鋼質(zhì)量提出了越來(lái)越苛刻的要求。不銹鋼的高潔凈化和高效冶煉是冶金工作者追求的目標(biāo)。

目前，在不銹鋼冶煉過(guò)程中，鋼液初煉主要在電弧爐或轉(zhuǎn)爐內(nèi)完成，其主要任務(wù)是爐料熔化和鋼液的粗脫碳。不銹鋼精煉常用的裝置有AOD、VOD及RH-OB，主要的精煉任務(wù)是將鋼液中碳、氮等雜質(zhì)元素快速地去除，同時(shí)減少Cr等合金元素的氧化燒損。AOD冶煉過(guò)程是將初煉鋼水裝入爐內(nèi)，并按一定比例的氬(氮)-氧混合氣體通過(guò)爐體下部側(cè)吹噴槍吹入爐內(nèi)，在氬(氮)-氧氣泡表面進(jìn)行脫碳反應(yīng)。該爐型的主要優(yōu)點(diǎn)在于可以用高碳鉻鐵進(jìn)行冶煉，冶煉效率高，操作方便；主要缺點(diǎn)在于：當(dāng)碳含量低于0.1％時(shí)，其脫碳速率顯著降低，冶煉時(shí)間顯著增加，難以獲得極低C、N含量的鋼液，因此，對(duì)于碳氮含量要求極低的超純不銹鋼(C+N<0.02％)，AOD難以進(jìn)行冶煉。相比AOD爐，VOD與RH-OB主要利用頂吹氧和真空環(huán)境的共同作用進(jìn)行快速脫碳。通過(guò)控制真空度，即使在碳含量較低時(shí)也可使鋼液中的碳先于鉻氧化，使鋼中的碳含量降低至極低水平。因此，這兩種爐型適用于超純鐵素體不銹鋼等高端鋼種的冶煉。

盡管VOD與RH-OB在冶煉超低碳不銹鋼方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，但在實(shí)際生產(chǎn)中仍存在一些問(wèn)題難以解決。

對(duì)VOD冶煉不銹鋼，主要存在的問(wèn)題如下：

(1)VOD脫碳時(shí)往往要求進(jìn)站鋼水的碳含量小于0.5％。碳含量較高時(shí)，容易產(chǎn)生噴濺，吹煉時(shí)間隨之增加。因此，對(duì)VOD進(jìn)站碳含量必須控制在一定范圍，這意味著初煉爐脫碳任務(wù)加重，也限制了廉價(jià)高碳鉻鐵的使用量，導(dǎo)致冶煉成本的增加。

(2)為防止吹煉過(guò)程產(chǎn)生的鋼渣噴濺污染罐體，冶煉時(shí)要求鋼包留有較高的自由空間，導(dǎo)致鋼包裝鋼量減少，鋼包利用率降低，生產(chǎn)效率降低。

(3)脫碳過(guò)程難以進(jìn)行在線取樣。VOD冶煉時(shí)，鋼包被完全密封在真空罐內(nèi)，過(guò)程難以進(jìn)行取樣分析，不便于對(duì)冶煉過(guò)程進(jìn)行在線跟蹤。

對(duì)RH-OB冶煉不銹鋼，主要存在的問(wèn)題如下：

(1)由于爐型結(jié)構(gòu)限制，吹氧強(qiáng)度受限。在RH真空循環(huán)冶煉過(guò)程中，高強(qiáng)度吹氧極易對(duì)真空槽底部形成沖蝕。因此，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)法快速脫碳。

(2)浸漬管耐材壽命低。在RH脫碳過(guò)程中，提高鋼液循環(huán)量是加快脫碳速率的有效方法，提高鋼液循環(huán)量意味著上升管中需要吹入更多提升氣體。大量提升氣體加劇浸漬管耐材的侵蝕。

(3)真空室內(nèi)結(jié)瘤嚴(yán)重，清理困難。在吹氧脫碳過(guò)程中大量的噴濺物附著在真空槽內(nèi)壁，形成結(jié)瘤，極難清理。

本發(fā)明所涉及到的單嘴精煉爐最早由我國(guó)北京鋼鐵學(xué)院(現(xiàn)：北京科技大學(xué))在1976年首次提出[文獻(xiàn)1：北京鋼鐵學(xué)院，大連鋼廠試驗(yàn)小組(張鑒執(zhí)筆)：?jiǎn)尉撞迦胧秸婵沾禋逶囼?yàn)結(jié)果，大連特殊鋼，1978，No.1，P5-26]，當(dāng)時(shí)起名為“單咀插入式真空吹氬法”，在此基礎(chǔ)上形成了“一種單嘴真空精煉設(shè)備”專利[文獻(xiàn)2：張鑒；楊念祖；王潮等：一種單嘴真空精煉設(shè)備，授權(quán)公告號(hào)：CN2040910U]，并取名為“單嘴精煉爐”，一直沿用至今。