專利名稱：不銹鋼尤其是含鉻和鉻鎳特種鋼的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種權利要求1或權利要求2前序部分所述的方法。
為了制造含鉻或鉻鎳的特種鋼，已經(jīng)公開了一些在包括至少兩個容器的熔煉設備中進行的多步驟方法。根據(jù)相應的工藝過程，其中要進行脫碳，直到碳含量低于0.3％為止。為此，必須消耗高能量，還不可避免地會造成溫度損失。
DE 196 21 143公開了一種方法。所述的方法在一個包括至少兩個容器的熔煉設備中進行。兩個容器并聯(lián)操作，其中每個容器可輪流用作熔化爐料的電極或頂吹和/或吹入氧氣和氧氣混合物的噴槍。這些容器首先用作熔煉設備，然后用作氧化設備。吹氧后，爐渣在添加成渣劑如石灰和氟石的條件下用還原劑例如硅鐵、鋁或二次鋁還原以回收氧化的鉻，接著出渣。
本發(fā)明的任務是，使這樣的方法更加經(jīng)濟。
本發(fā)明的任務通過權利要求1或2特征部分所述的工藝步驟完成。從屬權利要求是該工藝優(yōu)選的方案。
本發(fā)明的核心是在電弧爐操作中對未還原轉(zhuǎn)爐爐渣可逆性處理。與現(xiàn)有技術相反，現(xiàn)有技術在一個位于熔化和吹氧之后并與其分開的工藝步驟中進行富含鉻爐渣的還原和金屬鉻的回收，而本發(fā)明在保持前面吹氧過程爐渣的條件下在容器中與一批新爐料的下一次熔煉過程同時進行還原。以此方式節(jié)省了一個后面還原爐渣的工藝步驟，而且不需要把含鉻的爐渣從系統(tǒng)中排出去。總的來說，該方法更加簡單和經(jīng)濟了。
具體進行如下步驟a)在第一個處理步驟借助于電弧的電能在熔化添加的爐料的同時一起加熱富含鉻的爐渣；b)在熔體的溫度達到至少1490℃以后，在熔化過程的同時用硅和碳在電弧的有利的熱動力學條件下還原富含鉻的爐渣，接著排出爐渣；c)在同一容器中用一個吹氧過程處理熔體，通過單獨或組合使用頂部噴槍、側(cè)面的噴槍、側(cè)底槽噴嘴、側(cè)面的噴嘴、底部噴嘴或吹洗地磚(Spuelstein)吹入氧氣或者氧氣混合物，使熔體脫碳到碳值＜0.9％，優(yōu)選＜0.4％，并加熱到1620-1720℃的出爐溫度；d)使熔體與通過單獨或組合使用的頂部噴槍、側(cè)面的噴槍、側(cè)底槽噴嘴、側(cè)面的噴嘴、底部噴嘴或吹洗地磚吹入的惰性氣體充分混合；e)單獨或組合使用頂部噴槍、側(cè)面的噴槍、側(cè)底槽噴嘴、側(cè)面的噴嘴、底部噴嘴或吹洗地磚吹入/頂吹合金劑、成渣劑、還原劑、含金屬氧化物一金屬的粉塵或混合物；f)接著放出熔體，其中將吹煉過程尚未還原的富含鉻的爐渣保留在處理容器中，在按照步驟a)的電弧熔化過程的新的循環(huán)中還原。
所提議的方法基本上可以在一個唯一的冶金設備中進行。根據(jù)權利要求2的提議，為了加快出鋼時間，該方法在一個包括兩個輪流操作的冶金容器的熔煉設備中進行。這樣，在第一個處理容器中進行爐料脫碳吹煉的同時，在第二個處理容器中進行第二批爐料的熔化步驟和爐渣的還原步驟。
也可以以其他方式借助于電弧進行熔化過程，其中應當注意的是要保持對爐渣還原有利的熱動力學條件。
優(yōu)選以頂吹和/或側(cè)吹方式吹入氧氣或氧氣混合物。為了使熔體更好地混合和均化，可以在吹氧步驟的同時吹入惰性氣體。
吹氧時間為20-40分鐘時，熔體被脫碳到最終碳含量＜0.9％，最好＜0.4％。
在吹氧過程中添加冷卻劑，例如Ni、FeNi、鉻鐵、廢鐵以及其他的含鐵金屬原料如生鐵塊、DRI或合金劑，以達到目標溫度。
按照一個優(yōu)選的工藝步驟，吹氧步驟在碳含量等于或低于0.9％，最好是等于或低于0.4％，且溫度高于1680℃時終止，并將金屬熔體放入一個鋼水包中。本發(fā)明將爐渣留在容器中，以便接著在下一個熔化步驟還原。與此分開的是，熔體在進一步的處理過程中借助于一個二次冶金處理，優(yōu)選真空脫氣，降到最終碳含量＜0.1％。這樣作的優(yōu)點是可以保護容器的耐火材料，其在吹氧過程中降低到碳含量很低時要承受很高的應力。
本發(fā)明用來自爐料中含硅或含碳和合金載體的硅或碳還原富含鉻的爐渣。按照一個特別優(yōu)選的工藝方案，建議首先添加碳和必要時的硅。由碳和硅將在富含鉻的爐渣中含有的氧化鉻直接還原成金屬鉻。
在爐料的熔化過程中，單獨或組合使用頂部噴槍、側(cè)面的噴槍、側(cè)底槽噴嘴、側(cè)面的噴嘴、底部噴嘴或吹洗地磚添加氧氣或者氧氣混合物，以改善硅和碳的氧化。
下面通過借助于附圖
所示的、本發(fā)明方法所用的一個包括兩個冶金容器的熔煉設備的實施例的詳細描述，即可看出本發(fā)明進一步的細節(jié)和優(yōu)點。除了上述特征的組合以外，這些特征本身或其他方式的組合也是本發(fā)明的基本內(nèi)容。這里唯一的附圖是一個包括兩個處理容器的熔煉設備的側(cè)視圖。
熔煉設備1由兩個處理容器2、3構(gòu)成，其中輪流作為一個電弧爐步驟(1)和一個吹氧步驟(11)操作。在左邊的處理容器2中，表示借助于電弧熔化的操作狀態(tài)；在右邊的處理容器3中，表示為了降低熔體碳含量的氧化或吹氧的操作狀態(tài)。
為了吹入氧氣，噴槍4固定在一個噴槍支撐臂5上，噴槍與容器主軸同軸地穿過一個廢氣彎頭6和右邊的處理容器3的一個轉(zhuǎn)向蓋8的蓋心孔7進入容器上部9的內(nèi)部。廢氣彎頭6的開口10靠在蓋8的蓋心孔7上。上部9和下部11構(gòu)成下爐缸3。廢氣彎頭6可以由轉(zhuǎn)動裝置12轉(zhuǎn)移到相鄰的處理容器2上。下部12有一個出鋼口13，在此指金屬熔體的底部出鋼口，而含鉻的爐渣留在容器內(nèi)。
單獨或組合使用的底部噴嘴22、吹洗地磚、側(cè)底槽噴嘴、側(cè)面噴嘴20或/和側(cè)面噴槍21位于容器的底部或壁上，由此吹入氧氣或者氧氣混合物。
左邊所示的處理容器2有一個可轉(zhuǎn)向的電極臂14，在目前的情況下，其上面固定有15a、b、c三個電極，它們穿過左邊的處理容器2的蓋心16，蓋心封閉了蓋心孔17。
在一個處理容器中由出鋼口13排出金屬熔體18后，開始下一個熔化過程。排出的熔體送往一個鑄鋼設備或者一個二次冶金處理設備(未示出)。向未排出和留在容器中的爐渣19裝料，其中爐料特別含有含碳和含硅原料，接著使其總體物料熔化。在熔化過程中，熔體達到至少1490℃的溫度值后，富含鉻的爐渣被還原。溫度值達到至少1550℃后，分離出爐渣，對熔體進行吹氧，由此使熔體脫碳到碳值＜0.9％，最好＜0.4％，并加熱到1620-1720℃的出鋼溫度。將電極臂14向外擺，將吹氧噴槍4向內(nèi)擺。接著僅僅排出金屬熔體。噴槍4被抽出，該過程重新開始。在相鄰的處理容器中，在時間上錯開進行該過程。
權利要求
1.在一個為鑄鋼設備供料的具有一個冶金容器的熔化裝置中制造不銹鋼尤其是含鉻和鉻鎳特種鋼的方法，其中在該容器中進行電弧爐工藝和吹氧工藝，在該處理步驟進行電弧熔化工藝的第一步，熔化基本上由固體和/或液體生鐵和原料特別是由廢鐵和部分含碳和硅的合金載體組成的爐料，接著使熔體氧化，其特征在于，在電弧爐操作的吹氧工藝后對未還原的爐渣進行如下步驟的可逆性處理a)在第一個處理步驟在熔化添加的爐料的同時一起加熱富含鉻的爐渣；b)在熔體的溫度達到至少1490℃以后，在熔化過程的同時用硅和碳在電弧的有利的熱動力學條件下還原富含鉻的爐渣，接著排出爐渣；c)在同一容器中用一個吹氧過程處理熔體，通過單獨或組合使用頂部噴槍、側(cè)面的噴槍、側(cè)底槽噴嘴、側(cè)面的噴嘴、底部噴嘴或吹洗地磚吹入氧氣或者氧氣混合物，使熔體脫碳到碳值＜0.9％，并加熱到1620-1720℃的出爐溫度；d)使熔體與通過單獨或組合使用頂部噴槍、側(cè)面的噴槍、側(cè)底槽噴嘴、側(cè)面的噴嘴、底部噴嘴或吹洗地磚吹入的惰性氣體充分混合；e)單獨或組合使用頂部噴槍、側(cè)面的噴槍、側(cè)底槽噴嘴、側(cè)面的噴嘴、底部噴嘴或吹洗地磚吹入/頂吹合金劑、成渣劑、還原劑、含金屬氧化物一金屬的粉塵或混合物；f)接著放出熔體，其中將吹煉過程未還原的富含鉻的爐渣保留在處理容器中，在按照步驟a)的電弧熔化過程的新的循環(huán)中還原。
2.在一個為鑄鋼設備供料的具有至少兩個容器(2、3)的熔化裝置(1)中制造不銹鋼尤其是含鉻和鉻鎳特種鋼的方法，其中在這兩個容器(2、3)中輪流進行電弧爐工藝(1)和吹氧工藝(11)操作，在該處理步驟進行電弧熔化工藝(1)的第一步，熔化基本上由固體和/或液體生鐵和原料特別是由廢鐵和部分含碳和硅的合金載體組成的爐料，并使熔體氧化，其中除了在第一個處理容器(2)中對爐料進行脫碳吹氧外，還同時在一個第二處理容器(3)中進行第二批爐料的熔化，其特征在于，在電弧爐操作的吹氧工藝后對未還原的爐渣(19)進行如下步驟的可逆性處理a)在第一個處理步驟在熔化添加的爐料的同時一起加熱富含鉻的爐渣(19)；b)在熔體的溫度達到至少1490℃以后，在熔化過程的同時用硅和碳在電弧的有利的熱動力學條件下還原富含鉻的爐渣，接著排出爐渣；c)在同一容器中用一個吹氧過程處理熔體，通過單獨或組合使用頂部噴槍、側(cè)面的噴槍、側(cè)底槽噴嘴、側(cè)面的噴嘴、底部噴嘴或吹洗地磚吹入氧氣或者氧氣混合物，使熔體脫碳到碳值＜0.9％，并加熱到1620-1720℃的出爐溫度；d)使熔體與通過單獨或組合使用頂部噴槍、側(cè)面的噴槍、側(cè)底槽噴嘴、側(cè)面的噴嘴、底部噴嘴或吹洗地磚吹入的惰性氣體充分混合；e)單獨或組合使用頂部噴槍、側(cè)面的噴槍、側(cè)底槽噴嘴、側(cè)面的噴嘴、底部噴嘴或吹洗地磚吹入/頂吹合金劑、成渣劑、還原劑、含金屬氧化物一金屬的粉塵或混合物；f)接著放出熔體(18)，其中將吹煉過程未還原的富含鉻的爐渣(19)保留在處理容器中，在按照步驟a)的電弧熔化過程的新的循環(huán)中還原，g)其中除了在第一個處理容器中對爐料進行脫碳吹氧外，還同時在一個第二處理容器中進行包括爐渣還原工藝的第二批爐料的熔化。
3.權利要求1或2所述的方法，其特征是，以頂吹或吹入的方式單獨或組合使用頂部噴槍、側(cè)面的噴槍、側(cè)底槽噴嘴、側(cè)面的噴嘴、底部噴嘴或吹洗地磚吹入氧氣或者氧氣混合物。
4.權利要求1、2或3所述的方法，其特征是，為了使熔體更好地混合和均化，在吹氧步驟的同時單獨或組合使用頂部噴槍、側(cè)面的噴槍、側(cè)底槽噴嘴、側(cè)面的噴嘴、底部噴嘴或吹洗地磚吹入惰性氣體。
5.權利要求1-4之一所述的方法，其特征是，吹氧時間為20-40分鐘時，熔體被脫碳到最終碳含量＜0.9％。
6.權利要求1-5之一所述的方法，其特征是，在吹氧過程中添加冷卻劑。
7.權利要求1-6之一所述的方法，其特征是，吹氧步驟在碳含量＜0.9％和溫度高于1680℃時終止，將金屬熔體(18)放入一個鋼水包中，而爐渣(19)留在容器中，在進一步的處理過程中借助于一個二次冶金處理，優(yōu)選真空脫氣，將金屬熔體降到最終碳含量＜0.1％。
8.權利要求1-7之一所述的方法，其特征是，首先添加碳和/或硅以及其他的還原劑。
9.權利要求1-8之一所述的方法，其特征是，由碳和硅將在富含鉻的爐渣(19)中含有的氧化鉻和其他金屬氧化物直接還原成金屬鉻及其他金屬。
10.權利要求1-9之一所述的方法，其特征是，在爐料的熔化過程中，單獨或組合使用頂部噴槍、側(cè)面的噴槍、側(cè)底槽噴嘴、側(cè)面的噴嘴、底部噴嘴或吹洗地磚添加氧氣，以改善硅和碳的氧化。
全文摘要
本發(fā)明涉及在一個為鑄鋼設備供料的具有一個冶金容器或者具有至少兩個容器(2、3)的熔化裝置(1)中制造不銹鋼尤其是含鉻和鉻鎳特種鋼的方法，其中在這兩個容器(2、3)中輪流進行電弧爐工藝(1)和吹氧工藝(11)操作。為了使得該工藝更加經(jīng)濟，應當在進行電弧熔化工藝的同時對未還原的爐渣進行可逆性處理。為此，在第一個處理步驟與添加的爐料一起熔化富含鉻的爐渣(19)，在熔體的溫度達到至少1490℃以后，在熔化過程的同時用硅和碳在電弧的有利的熱動力學條件下還原爐渣，接著排出爐渣。此后進行吹氧，使熔體的碳含量降低到<0.9％的數(shù)值。在1620－1720℃的出爐溫度下排出金屬熔體(18)，其中吹氧工藝未還原的富含鉻的爐渣(19)保留在處理容器中。
文檔編號C21C7/068GK1469933SQ01817484
公開日2004年1月21日 申請日期2001年9月27日 優(yōu)先權日2000年10月18日
發(fā)明者K·R·戈特青格, S·萊姆克, J·賴歇爾, B·羅林格爾, K R 戈特青格, 房, 指穸 申請人:Sms迪馬格股份公司