專利名稱：一種高氮高錳不銹鋼及其冶煉方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高氮高錳不銹鋼的冶煉方法，還涉及該方法制備得到的高氮高錳不銹鋼。
背景技術(shù)：
在不銹鋼的應(yīng)用中，低碳高錳高氮無磁不銹鋼主要應(yīng)用于石油行業(yè)制造測(cè)量油井方位的無磁鉆鋌、橋梁纜索、汽車支架、高強(qiáng)螺栓、耐磨性網(wǎng)、彈性材料等高強(qiáng)度材料。各種需求不斷增加，對(duì)其冶煉方法的要求也是越來越高。目前低碳高錳高氮無磁不銹鋼的冶煉一般采用如下的工藝電爐一鋼包精煉爐(LF爐)一模鑄、中頻爐一鋼包精煉爐(LF爐)一模鑄或轉(zhuǎn)爐一真空吹氧脫碳(VOD) —鋼包精煉爐(LF爐)一模鑄，而在該生產(chǎn)工藝中主要控制難點(diǎn)有碳的控制、錳的合金化和氮的控制，需要加入大量的氮化錳或氮化鉻。轉(zhuǎn)爐采用脫磷鐵水脫碳處理，VOD進(jìn)行深脫碳，LF通過加入昂貴的氮化錳進(jìn)行氮、錳的合金化，LF加入合金量大，需要持續(xù)的加料和送電升溫，冶煉時(shí)間長(zhǎng)、生產(chǎn)效率低，而且冶煉成本偏高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是克服了現(xiàn)有技術(shù)中冶煉高錳高氮不銹鋼工藝中冶煉時(shí)間長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低，冶煉成本偏高的缺陷，開發(fā)了一種新的高猛高氮不銹鋼的冶煉工藝。本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種不銹鋼的冶煉方法，其特征在于，該方法包括如下步驟
(I)電爐冶煉工序?qū)⒑t廢鋼與含錳廢鋼加入電爐進(jìn)行冶煉，控制錳含量為3-6%，鉻含量為24%-28%，電爐化清出鋼；(2)氮氧脫碳精煉工序?qū)⒉襟E(I)的鋼水轉(zhuǎn)入到氮氧精煉爐精煉工位進(jìn)行精煉，精煉過程全程通入氮?dú)?，氮?dú)獾牧髁?000-2200Nm3/h，先進(jìn)行脫碳，脫碳結(jié)束后加入金屬M(fèi)n后升溫；之后進(jìn)行還原，還原后進(jìn)行造渣；造渣后加入氮錳合金，此時(shí)通入氮?dú)獾牧髁繛?00-1100Nm3/h，攪拌，之后將鋼水出鋼到模鑄包內(nèi)；(3)鋼包精煉工序?qū)⒉襟E(2)的模鑄鋼包轉(zhuǎn)移到的鋼包爐精煉工位進(jìn)行精煉，精煉過程分步加入氮錳合金，之后進(jìn)行吹氬處理，精煉處理完畢；以及(4)模鑄工序?qū)⒉襟E(3)處理完畢的鋼包吊至模鑄工位進(jìn)行鑄鋼。其中，所述步驟(2)在冶煉過程中，氧氮體積比例從7 :1逐漸調(diào)整到I :7，優(yōu)選氮氧體積比例從7 :1依次經(jīng)過3:2，1:2，1:3，1:5調(diào)整到I :7。其中，所述步驟(I)中的含鉻廢鋼為Crl3廢鋼和/或高碳鉻鐵；含錳廢鋼為20Μη23Α1 廢鋼。其中，步驟(3)中分步加入氮錳合金為氮化錳，優(yōu)選每步加入氮化錳的量為200kg以下。其中，所述步驟(2)中脫碳后的碳含量為O. 015%-0. 025% ;優(yōu)選所述步驟(2)中還原后C含量在O. 015-0. 10%, Mn含量在16. 00%以上，N含量達(dá)到4000ppm以上。其中，步驟(2)所述加入金屬M(fèi)n后加入鑰鐵和硅鐵升溫到1670°C _1730°C。其中，步驟(3)中加入氮化錳的過程中，當(dāng)溫度低于1500°C時(shí)給電升溫；氮化錳加入完畢后升高溫度到1540-1560°C后開始吹氬處理。其中，所述步驟(2)中，開始通入氮?dú)鈺r(shí)，溫度為1470_1520°C。其中，步驟(3)中吹氬處理之后將溫度調(diào)整至1492_1498°C結(jié)束精煉。其中，步驟(2)所述進(jìn)行造渣，加入的造渣材料為石灰、螢石、Al粉和/或CaSi粉；優(yōu)選步驟(2)中鑰合金為鑰鐵，硅合金為硅鐵，還原時(shí)加入硅鐵和螢石；優(yōu)選步驟(2)中造 洛后加入的氮錳合金為氮化錳；優(yōu)選步驟(2)中加入的錳是金屬錳或/或電解錳。其中步驟(3)的吹氬處理的過程為先以流量50-300L/min進(jìn)行吹氬10-20分鐘，之后以流量20-50L/min進(jìn)行吹氬10-15分鐘。 一種上述冶煉方法冶煉得到的不銹鋼。所述不銹鋼中錳含量在16%以上，鉻含量在15%以上，氮含量在5000ppm以上。所述不銹鋼中碳含量小于O. 04%,磷含量在O. 030%以下。在本發(fā)明中使用的脫碳方法為氮氧脫碳法，因此在本文中的表達(dá)“AOD (argonoxygen decarbonization)”應(yīng)當(dāng)理解為氮氧脫碳方法。本發(fā)明的有益效果如下I、縮短冶煉時(shí)間通過采用本發(fā)明的冶煉方法，充分利用AOD脫碳速度快、增氮時(shí)間短的特點(diǎn)，AOD獨(dú)有的氧氮混合氣使大量Cr可以在電爐合金化、在AOD中直接加入，減少了 LF的加料負(fù)擔(dān)，全程工藝過程中，電爐、A0D、LF周期時(shí)間分別為70、120、60分鐘，采用傳統(tǒng)工藝，周期總時(shí)間在350分鐘以上；2、提高增氮效率、降低增氮成本AOD具有的大流量氮?dú)?、使氣體增氮切實(shí)可行，冶煉過程通過吹氮增氮，AOD出鋼后氮含量達(dá)到了 4500ppm以上，AOD噸鋼氮耗為120Nm3/t，氮?dú)馐袌?chǎng)價(jià)為O. 5元/Nm3，每噸鋼增氮成本僅為60元/t ;3、通過合理配料達(dá)到原料成本最優(yōu)化由于AOD具有增氮效果，氮化錳增氮為輔助手段，鋼中配Mn具有更寬松的條件，本發(fā)明采用電爐高錳鋼配Mn到3-6%、A0D氧化結(jié)束和還原結(jié)束金屬錳配Mn達(dá)到16. 5%以上，出鋼前和LF加入2t-2. 5t的氮化錳進(jìn)行配Mn，過程使用較廉價(jià)的含錳鋼原料，可以降低成本；4、提高鋼水純凈度充分AOD強(qiáng)大的脫氧和脫硫能力，通過一次還原和二次重新造渣方法，是出AOD鋼水S含量能達(dá)到O. 002%以下，甚至更低，而且LF加料負(fù)擔(dān)較輕，有更多的時(shí)間進(jìn)行精煉，吹氬攪拌充分，渣系穩(wěn)定性強(qiáng)，有利于夾雜物的充分上浮和鋼水成本和溫度的均勻。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的不銹鋼冶煉方法采用工藝路線為電爐一AOD — LF—模鑄。該冶煉方法在冶煉高錳高氮不銹鋼上具有多方面的改進(jìn)，首先通過優(yōu)化電爐配料工藝，采用廉價(jià)的含錳廢鋼替代部分金屬錳配料工藝，降低原料成本，同時(shí)解決高錳脫碳與錳的氧化影響；第二，通過優(yōu)化AOD吹煉工藝及錳合金化工藝，采用氣體增氮和合金增氮結(jié)合的控氮方式，形成一套常壓冶煉高錳高氮冶煉優(yōu)化方法，解決了采用VOD-LF工藝條件下對(duì)生產(chǎn)效率的制約，實(shí)現(xiàn)AOD在常壓下冶煉氮含量> 5000ppm的高氮品種。本發(fā)明冶煉方法使用氮氧脫碳法進(jìn)行冶煉，其中該不銹鋼中錳含量在17%以上，鉻含量在15%以上，氮含量在5000ppm以上。也就是說，本發(fā)明冶煉方法適合于高氮高錳不銹鋼的冶煉。本發(fā)明的冶煉方法包括如下步驟(I)電爐冶煉工序?qū)⒑t廢鋼與含錳廢鋼加入電爐進(jìn)行冶煉，控制錳含量為3-6%，鉻含量為20-24. 5%，電爐化清出鋼；在該步驟中，采用廉價(jià)的高錳廢鋼替代部分價(jià)格昂貴的金屬錳，創(chuàng)造性地解決技術(shù)問題，通過優(yōu)化電爐配Mn量達(dá)到AOD脫碳的最佳效率和防止錳氧化的最優(yōu)化配料，較低成本，其中優(yōu)化的電爐配錳為3-6%，優(yōu)選錳含量控制為4. 5%。(2)氮氧精煉爐精煉工序?qū)⒉襟E(I)的鋼水轉(zhuǎn)入到氮氧精煉爐精煉工位進(jìn)行冶煉，全程吹氮，氮?dú)獾牧髁繛?800-2300Nm3/h脫碳，脫碳后的碳含量為O. 015%-0. 025% ;脫碳結(jié)束后加入金屬M(fèi)n、鑰鐵和娃鐵；之后加入娃鐵和螢石進(jìn)行一次還原，一次還原后進(jìn)行造渣；造渣后加入氮化錳，攪拌，通入氮?dú)猓髮撍鲣摰侥ｈT包內(nèi)；優(yōu)選地，通入氮?dú)猓獨(dú)饬髁?00-1100Nm3/h ;更優(yōu)選地，在冶煉過程中，根據(jù)C含量和溫度調(diào)整氧氮比例，氧氮比例從7 1調(diào)整至I -J ;加入的造渣材料為石灰、螢石、Al粉和/或CaSi粉。在該步驟中，根據(jù)C含量和溫度調(diào)整氧氮比例，氧氮比例從7 :1調(diào)整至I :7，具體見下表1，至少經(jīng)過下述幾個(gè)比例變化最終達(dá)到將碳含量降到最低。表I根據(jù)碳含量和溫度對(duì)氮氧比例進(jìn)行調(diào)整的規(guī)律
權(quán)利要求
1.一種不銹鋼的冶煉方法，其特征在于，該方法包括如下步驟 (1)電爐冶煉工序?qū)⒑t廢鋼與含錳廢鋼加入電爐進(jìn)行冶煉，控制錳含量為3-6%，鉻含量為24%-28%，電爐化清出鋼； (2)氣氧脫碳精煉工序?qū)⒉襟E(I)的鋼水轉(zhuǎn)入到氣氧精煉爐精煉工位進(jìn)行精煉，精煉過程全程通入氮?dú)?，氮?dú)獾牧髁?000-2200Nm3/h，先進(jìn)行脫碳，脫碳結(jié)束后加入金屬M(fèi)n后升溫；之后進(jìn)行還原，還原后進(jìn)行造渣；造渣后加入氮錳合金，此時(shí)通入氮?dú)獾牧髁繛?00-1100Nm3/h，攪拌，之后將鋼水出鋼到模鑄包內(nèi)； (3)鋼包精煉工序?qū)⒉襟E(2)的模鑄鋼包轉(zhuǎn)移到的鋼包爐精煉工位進(jìn)行精煉，精煉過程分步加入氮錳合金，之后進(jìn)行吹氬處理，精煉處理完畢；以及 (4)模鑄工序?qū)⒉襟E(3)處理完畢的鋼包吊至模鑄工位進(jìn)行鑄鋼。
2.如權(quán)利要求I所述的不銹鋼的冶煉方法，其中所述步驟(2)在冶煉過程中，氧氮體積比例從7 I逐漸調(diào)整到I :7，優(yōu)選氮氧體積比例從7 I依次經(jīng)過3: 2，1: 2，1: 3，1:5調(diào)整到I :7。
3.如權(quán)利要求I或2所述的不銹鋼的冶煉方法，其中所述步驟(I)中的含鉻廢鋼為Crl3廢鋼和/或高碳鉻鐵；含錳廢鋼為20Mn23Al廢鋼。
4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的不銹鋼的冶煉方法，其中步驟(3)中分步加入氮錳合金為氮化錳，優(yōu)選每步加入氮化錳的量為200kg以下。
5.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的不銹鋼的冶煉方法，其中所述步驟(2)中脫碳后的碳含量為0. 015%-0. 025% ;優(yōu)選所述步驟(2)中還原后C含量在0. 015-0. 10%, Mn含量在16. 00%以上，N含量達(dá)到4000ppm以上。
6.如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的不銹鋼的冶煉方法，其中步驟(2)所述加入金屬M(fèi)n后加入鑰鐵和硅鐵升溫到1670°C -1730°C。
7.如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的不銹鋼的冶煉方法，其中步驟(3)中加入氮化錳的過程中，當(dāng)溫度低于1500°C時(shí)給電升溫；氮化錳加入完畢后升高溫度到1540-1560°C后開始吹氬處理。
8.如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的不銹鋼的冶煉方法，其中所述步驟(2)中，開始通入氮?dú)鈺r(shí)，溫度為1470-1520°C。
9.如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的不銹鋼的冶煉方法，其中步驟(3)中吹氬處理之后將溫度調(diào)整至1492-1498°C結(jié)束精煉。
10.如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的不銹鋼的冶煉方法，其中步驟(2)所述進(jìn)行造渣，力口入的造渣材料為石灰、螢石、Al粉和/或CaSi粉；優(yōu)選步驟(2)中鑰合金為鑰鐵，硅合金為硅鐵，還原時(shí)加入硅鐵和螢石；優(yōu)選步驟(2)中造渣后加入的氮錳合金為氮化錳；優(yōu)選步驟(2)中加入的錳是金屬錳或/或電解錳。
11.如權(quán)利要求1-10任一項(xiàng)所述的不銹鋼的冶煉方法，其中步驟(3)的吹氬處理的過程為先以流量50-300L/min進(jìn)行吹気10-20分鐘，之后以流量20_50L/min進(jìn)行吹気10-15分鐘。
12.—種權(quán)利要求1-11任一項(xiàng)所述的不銹鋼的冶煉方法冶煉得到的不銹鋼。
13.如權(quán)利要求12所述的不銹鋼，其特征在于，錳含量在16%以上，鉻含量在15%以上，氮含量在5000ppm以上。
14.如權(quán)利要求12或13所述的不銹鋼，碳含量小于0. 04%，磷含量在 0. 030%以下。
全文摘要
本發(fā)明公開一種不銹鋼的冶煉方法，包括如下步驟(1)電爐冶煉工序?qū)⒑t廢鋼與含錳廢鋼加入電爐進(jìn)行冶煉，控制錳含量為3-6%，鉻含量為24%-28%，電爐化清出鋼；(2)氮氧脫碳精煉工序?qū)撍D(zhuǎn)入到氮氧精煉爐精煉工位進(jìn)行精煉，精煉過程全程通入氮?dú)?，氮?dú)獾牧髁?000-2200Nm3/h，先進(jìn)行脫碳，脫碳結(jié)束后加入金屬M(fèi)n后升溫；之后進(jìn)行還原，還原后進(jìn)行造渣；造渣后加入氮錳合金，此時(shí)通入氮?dú)獾牧髁繛?00-1100Nm3/h，攪拌，之后將鋼水出鋼到模鑄包內(nèi)；(3)鋼包精煉工序，其中精煉過程分步加入氮錳合金，之后進(jìn)行吹氬處理以及(4)模鑄工序。本發(fā)明還提供了上述冶煉方法得到的不銹鋼。本發(fā)明的冶煉方法可以縮短冶煉時(shí)間；提高增氮效率、降低增氮成本；提高鋼水純凈度。
文檔編號(hào)C22C33/06GK102965584SQ20121055015
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月17日
發(fā)明者劉明生, 趙大同, 趙曉明, 武鵬, 李謙, 譚建興, 段鵬飛 申請(qǐng)人:山西太鋼不銹鋼股份有限公司