專利名稱：一種采用直接還原鐵冶煉不銹鋼的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于不銹鋼冶煉技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種采用直接還原鐵冶煉不銹鋼的方法；采用直接還原鐵作為冶煉不銹鋼的主原料，通過電爐熔化后，AOD爐和VOD爐精煉不銹鋼。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)外冶煉不銹鋼的主原料多為普通廢鋼、不銹廢鋼和鐵水。國外冶煉不銹鋼的原料多為不銹廢鋼，冶煉方法為電爐一AOD爐二步法或者電爐一AOD爐一VOD爐的三步法生產(chǎn)。電爐一AOD爐二步法的冶煉工藝，即以電爐為主要熔煉爐，在電爐中熔化廢鋼和鉻鐵、鎳鐵等合金料，然后在AOD爐中精煉成合格的不銹鋼鋼水。電爐一AOD爐一VOD爐三步法的冶煉工藝，即電爐負(fù)責(zé)熔化廢鋼和合金，AOD爐負(fù)責(zé)脫碳保鉻，VOD爐完成終脫碳及最終成分微調(diào)和鋼水質(zhì)量控制。采用以上工藝，冶煉低P鋼種，需·在配料過程中將P控制在目標(biāo)值以下才能實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，廢鋼質(zhì)量決定了不銹鋼的質(zhì)量，需要選擇優(yōu)質(zhì)廢鋼才能冶煉優(yōu)質(zhì)鋼種，但往往廢鋼中含有As、Cu、Pb、Sn等重金屬無法去除，影響最終產(chǎn)品質(zhì)量。由于國內(nèi)不銹廢鋼的資源嚴(yán)重短缺，國內(nèi)冶煉不銹鋼的原料多以鐵水為主，然后在電爐配加合金，冶煉方法多為脫磷轉(zhuǎn)爐(或鐵包鐵水三脫)一電爐一AOD爐(一VOD爐)的工藝流程。但是，由于冶煉原料為鐵水，需配備焦化、燒結(jié)、高爐等長流程工序設(shè)施生產(chǎn)鐵水。生產(chǎn)流程長，投資大，資源消耗多，環(huán)境污染嚴(yán)重。同時(shí)，為了降低鐵水中P的含量，需配備專用的脫磷爐或鐵水三脫設(shè)備，鐵水脫磷后溫度降低到1200°C 1300°C，又增加了后續(xù)電爐冶煉的負(fù)擔(dān)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種采用直接還原鐵冶煉不銹鋼的方法，克服上述現(xiàn)有技術(shù)廢鋼中含有As、Cu、Pb、Sn等重金屬無法去除，影響最終產(chǎn)品質(zhì)量的不足；并且，設(shè)備投資少、資源消耗少、環(huán)境污染少。本發(fā)明的主原料為直接還原鐵，只采用一座電爐熔化直接還原鐵提供高溫合格粗鋼水，不銹鋼生產(chǎn)的合金化作業(yè)主要集中在AOD爐內(nèi)完成，所生產(chǎn)的不銹鋼中P含量低，有害雜質(zhì)含量低，品種范圍廣。工藝步驟及控制的技術(shù)參數(shù)為a、電爐熔煉用偏心爐底電弧爐將直接還原鐵熔化，吹氧熔煉后出鋼，出鋼溫度15600C "15800C，P 含量〈O. 02 重量 ％ ；b、AOD爐合金化將步驟a中電爐熔煉后的鋼水兌入AOD爐中，初始階段不加入高碳鉻鐵，吹氧脫碳升溫，至熔池溫度上升到1660°C 1680°C時(shí)，將高碳鉻鐵以I 2t/min的速度連續(xù)投入AOD爐中合金化，同時(shí)復(fù)合側(cè)吹02/N2混合氣體脫碳保鉻；將硅鐵按噸鋼耗量2飛kg投入鋼中，一方面還原渣中Cr2O3，另一方面彌補(bǔ)熱量損失，保持熔池溫度，鋼水終點(diǎn)溫度1680。。 17000C，終點(diǎn)碳O. 25% O. 45重量% ；
c、VOD爐精煉將鋼包運(yùn)至VOD爐中深脫碳，底吹氬氣或者氮?dú)鈹嚢?；d、連鑄連鑄采用鋼包加蓋，結(jié)晶器電磁攪拌及液面檢測(cè)及自動(dòng)控制，氬氣保護(hù)澆注，凝固末端電磁攪拌。步驟a中冶煉不銹鋼的原料為直接還原鐵，C含量會(huì)2. 0%，金屬化率會(huì)90%,脈石含量=4.5%，P含量=0.04%。電爐為偏心爐底出鋼，采用爐壁集束射流氧槍先進(jìn)技術(shù)，氧氣射流速度2. (Γ2. 5馬赫數(shù)。吹煉過程中，采用爐門碳氧槍復(fù)合噴吹，造泡沫渣實(shí)現(xiàn)長弧埋弧操作。電爐出鋼溫度1560°C 1580°C，P含量小于O. 02%。流程中只需配置一座電爐熔化直接還原鐵，為AOD爐提供合格粗鋼水。步驟b中A0D爐吹煉分為兩個(gè)階段，第一階段為吹煉初始階段，初始階段鋼水中不存在Cr元素，不存在脫碳保鉻的問題，此時(shí)應(yīng)盡快提高熔池溫度，為合金化創(chuàng)造條件。此時(shí)采用頂吹氧槍，可加快脫碳速度，迅速提高熔池溫度，縮短冶煉時(shí)間。鋼水溫度升高至·16600C 1700°C時(shí)，進(jìn)入主吹階段。此時(shí)以I 2t/min的速度加入高碳鉻鐵，此時(shí)為了脫碳保鉻，復(fù)合側(cè)吹02/N2混合氣體，混合比例3:1。高碳鉻鐵溫降系數(shù)為2. 600C / (kg*t)，加入·熔池后，會(huì)導(dǎo)致熔池溫度下降，不利于脫碳保鉻。此時(shí)，為保持熔池溫度恒定，吹煉同時(shí)加入發(fā)熱劑補(bǔ)償溫度損失。Si、Al及C為常用的三種發(fā)熱劑，其中投入Si產(chǎn)生較大渣量；投入Al產(chǎn)生的Al2O3夾雜影響不銹鋼產(chǎn)品質(zhì)量；投入C發(fā)熱值較低，消耗量大，而且消耗大量氧氣，增加了吹煉時(shí)間。因此，綜合考慮采用硅鐵作為發(fā)熱劑，Si元素發(fā)熱參數(shù)為210°C /1%，通過加入石灰提高爐渣堿度可以減少產(chǎn)生的SiO2對(duì)爐襯的侵蝕，還原結(jié)束后倒渣防止回硫。鋼水終點(diǎn)溫度1680°C 1700°C，終點(diǎn)碳含量O. 25%左右。步驟c中，VOD爐為雙工位設(shè)計(jì)，采用計(jì)算機(jī)模型控制，底吹氬氣或者氮?dú)?，氧槍采用阻流設(shè)計(jì)。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明以直接還原鐵作為冶煉不銹鋼的主原料，采用了電爐+A0D+V0D的冶煉工藝。由于冶煉原料為直接還原鐵，相比國外的采用廢鋼冶煉不銹鋼而言，在P元素控制水平上有明顯優(yōu)勢(shì)，鋼中平均P含量在O. 02%以下。同時(shí)，其他有害元素如Cu、Sn、Pb、As等的含量也能控制在很低水平。流程中只需配置一座電爐熔化直接還原鐵，為AOD爐提供合格粗鋼水。相比國內(nèi)采用的長流程不銹鋼冶煉工藝，設(shè)備投資少、資源消耗少、環(huán)境污染少。電爐只承擔(dān)提供高溫粗鋼水的任務(wù)，將不銹鋼的合金化的步驟主要集中在AOD爐中進(jìn)行，相比傳統(tǒng)不銹鋼冶煉工藝，電爐中鉻的氧化減少，鉻的綜合收得率提高5%左右。本發(fā)明具有產(chǎn)品質(zhì)量高，鋼中氧、氮、氫及夾雜物含量低，品種范圍廣，可以生產(chǎn)低碳和超低碳不銹鋼、低P不銹鋼及超純鐵素體不銹鋼的優(yōu)勢(shì)。與傳統(tǒng)冶煉工藝相比，本方法既提高了合金收得率又降低了電耗，噸鋼綜合成本降低400元。


圖I為本發(fā)明系統(tǒng)的流程示意圖。其中,偏心爐底電弧爐I、鋼包2、A0D爐3、扒渣機(jī)4、VOD真空精煉爐5、連鑄機(jī)6。
具體實(shí)施例方式I)用偏心爐底電弧爐I將直接還原鐵熔化，直接還原鐵主要成分C I. 4% ;S
O.01% ；P O. 04%;全鐵含量92%;金屬鐵含量84. 64% ；FeO 9. 47% ;吹氧熔煉后出鋼，出鋼溫度 15801，？含量0.02 %。2)將步驟I中的鋼水通過鋼包2兌入AOD爐3中，吹氧脫碳升溫，至熔池溫度上升到1660°C時(shí)，將高碳鉻鐵以I. 8t/min的速度連續(xù)投入AOD爐3中進(jìn)行合金化，同時(shí)復(fù)合偵敝02/N2混合氣體脫碳保鉻；將硅鐵投入鋼中，一方面還原渣中Cr2O3，另一方面彌補(bǔ)熱量損失，保持熔池溫度，鋼水終點(diǎn)溫度1680°C，終點(diǎn)碳O. 25%，然后鋼渣混出至鋼包2中。3)用起重機(jī)將鋼包2吊運(yùn)至扒渣站用扒渣機(jī)4進(jìn)行扒渣作業(yè)。將扒渣后的鋼包吊運(yùn)至VOD真空精煉爐5中深脫碳，底吹氬氣或者氮?dú)鈹嚢?，達(dá)到成分要求時(shí)，結(jié)束VOD真空精煉。終點(diǎn)碳含量O. 03%,終點(diǎn)溫度1700°C4)用起重機(jī)將鋼包2吊運(yùn)至連鑄機(jī)6的鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)上進(jìn)行連鑄作業(yè)?！?br> 權(quán)利要求
1.一種采用直接還原鐵冶煉不銹鋼的方法，其特征在于，工藝步驟及控制的技術(shù)參數(shù)為 a、電爐熔煉用偏心爐底電弧爐將直接還原鐵熔化，吹氧熔煉后出鋼，出鋼溫度15600C "15800C，P 含量〈O. 02 重量 ％ ； b、AOD爐合金化將步驟a中電爐熔煉后的鋼水兌入AOD爐中，初始階段不加入高碳鉻鐵，吹氧脫碳升溫，至熔池溫度上升到1660°C 1680°C時(shí)時(shí)，將高碳鉻鐵以I 2t/min的速度連續(xù)投入AOD爐中合金化，同時(shí)復(fù)合側(cè)吹02/N2混合氣體脫碳保鉻；將硅鐵按噸鋼耗量2飛kg投入鋼中，一方面還原渣中Cr2O3，另一方面彌補(bǔ)熱量損失，保持熔池溫度，鋼水終點(diǎn)溫度1680。。 17000C，終點(diǎn)碳O. 25% O. 45重量% ； c、VOD爐精煉將鋼包運(yùn)至VOD爐中深脫碳，底吹氬氣或者氮?dú)鈹嚢瑁? d、連鑄連鑄采用鋼包加蓋，結(jié)晶器電磁攪拌及液面檢測(cè)及自動(dòng)控制，氬氣保護(hù)澆注，凝固末端電磁攪拌。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征是步驟a中直接還原鐵中C含量32. 0%，金屬化率3 90%，脈石含量=4. 5%，P含量=O. 04% ;電爐為偏心爐底出鋼，采用爐壁集束射流氧槍，氧氣射流速度2. (Γ2. 5馬赫數(shù)，采用長弧泡沫渣埋弧操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征是步驟b中，AOD爐吹煉分為兩個(gè)階段，第一階段為吹煉初始階段，采用頂吹氧槍，能加快脫碳速度，提高熔池溫度，縮短冶煉時(shí)間；鋼水溫度升高至1660°C 1700°C時(shí)，進(jìn)入主吹階段；此時(shí)以l_2t/min的速度加入高碳鉻鐵，復(fù)合側(cè)吹02/N2混合氣體，混合比例3: 1，吹煉同時(shí)加入發(fā)熱劑補(bǔ)償溫度損失，采用硅鐵作為發(fā)熱齊U，通過加入石灰提高爐渣堿度以減少其對(duì)爐襯的侵蝕，還原后期倒渣以利于脫硫。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征是步驟c中，VOD爐為雙工位或單工位設(shè)計(jì)，采用計(jì)算機(jī)模型控制，底吹氬氣或者氮?dú)猓敶笛鯕狻?br> 全文摘要
一種采用直接還原鐵冶煉不銹鋼的方法，屬于不銹鋼冶煉技術(shù)領(lǐng)域。工藝步驟為電爐熔化直接還原鐵，AOD爐精煉合金化，VOD爐精煉，連鑄。本發(fā)明與傳統(tǒng)冶煉不銹鋼的方法相比，具有產(chǎn)品質(zhì)量高，鋼中氧、氮、氫及夾雜物含量低，P含量可以控制在0.02%以下，品種范圍廣，可以生產(chǎn)低碳和超低碳不銹鋼、低P不銹鋼及超純鐵素體不銹鋼；由于電爐只承擔(dān)熔化直接還原鐵并提供高溫粗鋼水的任務(wù)，鉻的綜合收得率提高5%左右。
文檔編號(hào)C22C33/04GK102787196SQ201210306938
公開日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月24日
發(fā)明者宋宇, 張國棟, 張德國, 武國平 申請(qǐng)人:北京首鋼國際工程技術(shù)有限公司