專利名稱：：一種氬氧爐冶煉不銹鋼氧化渣的化渣方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于不銹鋼冶煉領(lǐng)域，特別涉及氬氧爐(AOD爐)冶煉不銹鋼工藝及其氧化渣的化渣方法。
背景技術(shù)：
：氬氧爐(AOD爐)轉(zhuǎn)爐是冶煉不銹鋼的主要設(shè)備，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前全世界經(jīng)由AOD轉(zhuǎn)爐冶煉的不銹鋼占不銹鋼總產(chǎn)量的70%左右。采用AOD轉(zhuǎn)爐冶煉不銹鋼全過(guò)程大致可分為氧化期、還原期和精煉期。其中氧化期所用時(shí)間約占一爐鋼冶煉周期的60-70%。氧化期的目的是在大氣條件下實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼液"脫碳保鉻"，即在保證鋼液中[Cr]盡量少氧化的前提下，氧化去除鋼液中的[C]，并最終達(dá)到目標(biāo)值的要求。采取的主要方法是根據(jù)鋼液中的[C]含量確定吹煉氣體的體積比，在氧化期不同的階段改變吹煉氣體的體積比(例如02:Ar=3:l，1:1，1:2，1:3等)，從而實(shí)現(xiàn)"脫碳保鉻"的目的。氧化期主要進(jìn)行鋼液脫碳，通常依據(jù)鋼液中碳含量將脫碳過(guò)程大致分為四個(gè)階段，在每個(gè)不同的階段采用不同的氬氧體積比進(jìn)行吹煉。應(yīng)當(dāng)指出，不銹鋼中的部分鋼種也采用氮?dú)夂蜌鍤馀浔冗M(jìn)行吹煉。典型的氧化期吹煉模式見(jiàn)表1。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table>鋼液中碳含量達(dá)到目標(biāo)要求后，即轉(zhuǎn)入還原期。還原期的主要是加入還原劑(硅鐵和/或金屬鋁等)對(duì)鋼液進(jìn)行脫氧，并還原爐渣中的(Cr203)。具體的化學(xué)反應(yīng)式如下鋼液脫氧<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>還原爐渣中0203<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>(2)"煉鋼就是煉渣"，爐渣在冶煉過(guò)程中起著十分重要的作用。氧化期爐渣中的(FeO)、(Cr203)與鋼中[C]發(fā)生氧化反應(yīng)，可以去除鋼液中所含的碳?；瘜W(xué)反應(yīng)式如F:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>(4)此外，氧化期爐渣中需要儲(chǔ)存大量的石灰，為形成還原性良好的還原期爐渣做好準(zhǔn)備。還原期通常采用硅鐵合金(Si含量約在65-75%)對(duì)鋼液和爐渣進(jìn)行還原，反應(yīng)后會(huì)形成大量Si02進(jìn)入爐渣，見(jiàn)反應(yīng)式(1)。按照化學(xué)反應(yīng)式，lkg純硅將會(huì)氧化生成2.14kg的Si02進(jìn)入爐渣。為了保證鋼液和爐渣還原良好，需要將還原期爐渣堿度(CaO/Si02)控制在》1.5的水平。由于還原期時(shí)間較短(5-15min)，加入硅鐵的同時(shí)加入石灰，石灰不能迅速渣化，形成堿度符合要求的爐渣。因此就要求加入硅鐵前，即在氧化期爐渣中貯備足夠的石灰(含CaO約90。/。)以便在還原期迅速平衡硅鐵脫氧后生成的Si02，形成還原性良好的爐渣，所以氧化期必須在爐渣中加入過(guò)量的石灰。氧化期爐渣中存在過(guò)量的石灰時(shí)，石灰就不能夠渣化，石灰呈塊狀存在于爐渣中，這種情況下，氧化渣看起來(lái)呈塊狀堆積，即部分已熔化的爐渣粘附在未熔的石灰顆粒外表面。由于石灰的比重較小，氧化期吹煉過(guò)程中爐渣就會(huì)浮在鋼液表面，這樣的爐渣不利于鋼、渣之間充分接觸和反應(yīng)。不利于鋼、渣之間脫碳反應(yīng)得充分進(jìn)行，導(dǎo)致脫碳速度偏低、冶煉時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、消耗和成本較高。由于不銹鋼母液中[Cr]含量較高(通常>10%)，因此在AOD轉(zhuǎn)爐氧化期冶煉的過(guò)程中，不宜釆用以下常見(jiàn)的方法化渣(熔化石灰)。1)采用火磚塊(Si02含量約60-70%)化渣?；鸫u塊中的SiCb會(huì)與石灰中的CaO發(fā)生如下反應(yīng)nCaO+Si02=nCaOSi02(5)生成CaO'Si02(熔點(diǎn)1550。C)、2CaO&02(熔點(diǎn)2130。C)、3CaO*Si02(熔點(diǎn)1480°C)等礦物，從而將石灰熔化。但是這種方法不能用于AOD爐的氧化期，原因是采用Si02化渣將大幅度降低氧化期爐渣的堿度(CaO/Si02)，通常堿度會(huì)降至約3.0以下，也就是說(shuō)，氧化渣中沒(méi)有足夠的CaO可用于平衡硅鐵還原鋼液生成的Si02，導(dǎo)致還原期爐渣堿度降低至1.0以下，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼液和爐渣的還原，實(shí)現(xiàn)預(yù)定的冶煉目標(biāo)。2)采用氧化鐵皮(FeO(Fe203)約占85-95%)化渣。FeO(Fe203)會(huì)與CaO形成低熔點(diǎn)的CaOFe203(熔點(diǎn)1220°C)、2CaOFe203(熔點(diǎn)142(TC)，從而較好的熔化石灰，形成液態(tài)爐渣e反應(yīng)式如下nCaO+Fe203=nCaOFe203(6)但是，由于兌入AOD轉(zhuǎn)爐的不銹鋼母液中[Cr]含量較高(通常^10y。)，爐渣中FeO(Fe203)較高時(shí)，會(huì)使鋼液中[Cr]大量氧化，化學(xué)反應(yīng)式如卜、3(FeO)+2[Cr]=3[Fe]+(Cr203)(7)鋼液中[Cr]大量氧化與冶煉不銹鋼"脫碳保鉻"的目標(biāo)正好相反。因此，不能夠采用加入氧化鐵皮化渣。3)采用螢石(CaF，—約占75-85%)化渣。CaF2會(huì)與CaO形成低熔點(diǎn)相CaO'CaF2(熔點(diǎn)140(TC)，能夠很快將石灰熔化，但是，在AOD氧化期采用CaF2化渣的存在的主要問(wèn)題是，爐渣中的CaFd氏于10%時(shí)化渣效果不明顯，爐渣中CaF2含量較高時(shí)對(duì)AOD轉(zhuǎn)爐爐襯的侵蝕十分嚴(yán)重，將導(dǎo)致?tīng)t襯壽命縮短'，而且CaF2化渣效果保持時(shí)間較短。原因是爐渣中存在下列反應(yīng)(Si02)+2(CaF2)=2(CaO)+SiF4(g)(8)一般爐渣中CaF2含量不高(<10%)時(shí)并不影響爐渣的堿度，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，CaF2會(huì)消耗掉，生成的SiF4呈氣態(tài)揮發(fā)，爐渣的堿度和粘度將會(huì)逐漸增加。4)采用鋁渣(八1203約占70-80%)化渣。鋁渣中的八1203能與CaO反應(yīng)生成低熔點(diǎn)的鋁酸鈣，反應(yīng)式如下nCaO+A1203=nCaOA1203(9)但是，由于冶煉不銹鋼的AOD轉(zhuǎn)爐通常均采用鎂白云石爐襯，爐渣中的A1203也會(huì)與爐襯中的CaO發(fā)生反應(yīng)，因而對(duì)爐襯的侵蝕作用十分嚴(yán)重，所以不能采用鋁渣(A1203)化渣。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種AOD爐冶煉不銹鋼氧化渣的化渣方法，采用這種方法熔化石灰，形成良好的液態(tài)爐渣，從而促進(jìn)鋼、渣之間充分接觸和反應(yīng)，提高脫碳速度，縮短冶煉時(shí)間，降低消耗和成本。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種AOD爐冶煉不銹鋼氧化渣的化渣方法，其包括如下步驟1)不銹鋼母液的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為C1.5-3.5、Si0-0.40、Mn0-0.40、Cr8.0-30.0、Ni0-20.0、S^0.03、P^0.04、余量為Fe禾口不可避免雜質(zhì)；2)氧化期2.1AOD爐兌入不銹鋼母液前，在AOD爐內(nèi)加入石灰4-25kg/噸鋼，然后將母液兌入，母液溫度在1450-1550°C，含C量在1.5-3.5wt%;2.2通過(guò)風(fēng)口吹入吹煉氣體，配比02:Ar(或N2)體積比為(3-10):1，當(dāng)母液溫度在1530-172(TC后，陸續(xù)加入石灰4-17kg/噸鋼，并加入貧錳礦0.4-21Kg/噸鋼(占加入石灰總量的5-50%，下同)；2.3、母液0.3%<[C]<0.6%，吹煉氣體配比02:Ar(或N2)體積比為(0.5-3):1，母液溫度在1530-1720°C，再加入石灰4-8kg/噸鋼、貧錳礦0.2-4Kg/噸鋼；2.4當(dāng)母液0.1%<[C]<0.3%，吹煉氣體配比02:Ar(或N》為l:(1-3)，母液溫度在1530-1720°C，再次加入石灰4-8kg/噸鋼、貧錳礦0.2-4Kg/噸鋼；2.5母液[C]含量從0.1。/。直至目標(biāo)碳含量，吹煉氣體配比02:Ar(或N2)為l:(3-10)，一般不再加入渣料；3)還原期加入硅鐵8-30kg/噸鋼對(duì)鋼液和爐渣進(jìn)行還原，并加入石灰0-17kg/噸鋼、螢石8-17kg/噸鋼，期間只用Ar氣進(jìn)行吹煉。4)精煉期將鋼液成份調(diào)整到目標(biāo)成份要求的范圍內(nèi)，精煉期用氬氣(或氮?dú)?進(jìn)行吹煉。進(jìn)一步，所述的貧錳礦的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為Si0222-32、MnO41-49、Al2034-5、TFe11-18、余量為不可避免的雜質(zhì)。所述的MnO包含Mn02、Mn203。兌入不銹鋼母液前，加入石灰(步驟2.1)的主要作用是提高初期渣的堿度，減輕初期渣對(duì)爐襯的侵蝕作用。隨著吹煉過(guò)程的進(jìn)行，鋼液溫度逐漸提高，陸續(xù)分批加入渣料(步驟2.2、2.3、2.4)，其主要作用是為還原期儲(chǔ)備足夠的石灰，同時(shí)，按照相應(yīng)的比例加入貧錳礦，這樣就可以促進(jìn)爐內(nèi)石灰的渣化，很快形成全液態(tài)爐渣。這樣的爐渣能夠大大增加爐渣與鋼液的接觸面積，加速鋼、渣之間的脫碳反應(yīng)，從而可以縮短冶煉周期，延長(zhǎng)爐襯壽命，降低成本和消耗。分批陸續(xù)加入石灰的目的，一方面是避免渣料大批集中加入造成鋼液溫度迅速下降，從而降低脫碳速度；二是避免在鋼液碳含量較高的情況下，渣量過(guò)大時(shí)會(huì)降低脫碳速度。貧錳礦中含有Si02、FeO(Fe203)、MnO等組分，這些組分在一定程度上都可以起到熔化石灰的作用。具體而言，Si02可與CaO形成CaO*Si02、2CaOSi02等礦物，從而熔化石灰；FeO可與CaO形成鐵酸鈣等熔點(diǎn)的礦物，從而熔解石灰，達(dá)到化渣的效果；MnO可與FeO、MgO等形成低熔點(diǎn)的混合物。此外，F(xiàn)eO、MnO等還可以促進(jìn)2CaOSi02等高熔點(diǎn)礦物的熔化。爐渣中形成的主要礦物為鈣鎂橄欖石m[(FeMnMgCa)Si04]，它是由錳橄欖石(2MnO'Si02)、鐵橄欖石(2FeO'Si02)和硅酸二鈣(2CaO*Si02)的混合晶體。當(dāng)(MnO)高時(shí)，鈣鎂橄欖石以2FeOSi02和2MnOSi02為主。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明的AOD爐氧化期化渣良好，可以提高脫碳速度0.002-0.05%/min，縮短冶煉時(shí)間5-8分鐘，從而提高生產(chǎn)效率，延長(zhǎng)爐襯壽命，降低消耗和成本。具體實(shí)施例方式實(shí)施例參見(jiàn)表2。由表2可知，1)采用貧錳礦化渣時(shí)，石灰和輕燒白云石都可以用作造渣材料。2)貧錳礦的用量占其他渣料總用量的5.0-50.0%(見(jiàn)實(shí)施例l、5)。3)不銹鋼母液溫度應(yīng)"']控制在1530。C-1720。C。需要指出的是，采用貧錳礦化渣時(shí)吹煉氣體(Ar、02)用量與常規(guī)》煉時(shí)相同。表2貧錳礦化渣實(shí)施例和對(duì)比例的主要參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>由表2可見(jiàn)，與對(duì)比例l、2相比較，實(shí)施例在AOD轉(zhuǎn)爐冶煉不銹鋼的氧化期加入其他造渣材料(即石灰和白云石)總量5-50%的貧錳礦，能夠在爐內(nèi)鋼液溫度1530-175(TC的條件下促使石灰熔化，形成流動(dòng)性良好的全液態(tài)爐渣。與原有技術(shù)相比，溶化良好的爐渣能夠與鋼液充分反應(yīng)，提高脫碳速度，縮短冶煉時(shí)間，延長(zhǎng)爐襯壽命，降低消耗和成本。權(quán)利要求1.一種AOD爐冶煉不銹鋼氧化渣的化渣方法，其包括如下步驟1)不銹鋼母液的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為C1.5-3.5、Si0-0.40、Mn0-0.40、Cr8.0-30.0、Ni0-20.0、S≤0.03、P≤0.04、余量為Fe和不可避免雜質(zhì)；2)氧化期2.1AOD爐兌入不銹鋼母液前，在AOD爐內(nèi)加入石灰4-25kg/噸鋼，然后將母液兌入，母液溫度在1450-1550℃，含C量在1.5-3.5wt％；2.2通過(guò)風(fēng)口吹入吹煉氣體，配比O2∶Ar(或N2)體積比為(3-10)∶1，當(dāng)母液溫度在1530-1720℃后，陸續(xù)加入石灰4-17kg/噸鋼，并加入貧錳礦0.4-21Kg/噸鋼；2.3當(dāng)母液0.3％＜[C]＜0.6％，吹煉氣體配比O2∶Ar(或N2)體積比為(0.5-3)∶1，母液溫度在1530-1720℃，再加入石灰4-8kg/噸鋼、貧錳礦0.2-4Kg/噸鋼；2.4當(dāng)母液0.1％＜[C]＜0.3％，吹煉氣體配比O2∶Ar(或N2)體積比為1∶(1-3)，母液溫度在1530-1720℃，再次加入石灰4-8kg/噸鋼、貧錳礦0.2-4Kg/噸鋼；2.5母液[C]含量從0.1％直至目標(biāo)碳含量，吹煉氣體配比O2∶Ar(或N2)體積比為1∶(3-10)，不再加入渣料；3)還原期加入硅鐵8-30kg/噸鋼對(duì)鋼液和爐渣進(jìn)行還原，并加入石灰0-17kg/噸鋼、螢石8-17kg/噸鋼，期間只用氬氣進(jìn)行吹煉。4)精煉期將鋼液成份調(diào)整到目標(biāo)成份要求的范圍內(nèi)，精煉期用氬氣或氮?dú)膺M(jìn)行吹煉。2.如權(quán)利要求1所述的AOD爐冶煉不銹鋼氧化渣的化渣方法，其特征是，所述的貧錳礦的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為Si0222-32、MnO41-49、Al2034-5、TFe11-18、余量為不可避免的雜質(zhì)。3.如權(quán)利要求2所述的AOD爐冶煉不銹鋼氧化渣的化渣方法，其特征是，所述的MnO包含Mn02、Mn203。全文摘要一種氬氧爐冶煉不銹鋼氧化渣的化渣方法，包括如下步驟1)不銹鋼母液的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為C1.5-3.5、Si0-0.40、Mn0-0.40、Cr8.0-30.0、Ni0-20.0、S≤0.03、P≤0.04、余量為Fe和不可避免雜質(zhì)；2)氧化期、3)還原期、4)精煉期。2)氧化期，氬氧爐兌入不銹鋼母液前加入石灰，提高初期渣的堿度，隨著吹煉進(jìn)行，鋼液溫度逐漸提高，分批加入石灰以及貧錳礦，形成全液態(tài)爐渣；3)還原期加入硅鐵對(duì)鋼液和爐渣進(jìn)行還原，期間只用氬氣進(jìn)行吹煉；4)精煉期成份調(diào)整到目標(biāo)成份，期間用氬氣或氮?dú)獯禑?。本發(fā)明氬氧爐氧化期化渣良好，提高了脫碳速度，縮短冶煉時(shí)間，從而提高生產(chǎn)效率，延長(zhǎng)爐襯壽命，降低消耗和成本。文檔編號(hào)C22C33/00GK101191170SQ20061011862公開日2008年6月4日申請(qǐng)日期2006年11月22日優(yōu)先權(quán)日2006年11月22日發(fā)明者左開山,鍔常,華楊,鄭宏光,斌陸申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司