CN1064999C - 在并行操作的容器中生产不锈钢的方法 - Google Patents

Abstract

一种在具有至少两个容器的且用于向铸钢设备提供钢水的冶炼设备中生产不锈钢、特别是含铬不锈钢和含铬镍不锈钢的方法，它包括下述步骤：a)在第一容器中熔化主要由含金属铁的固态和/或液态原料特别是废铁，和部分含碳的合金基体组成的炉料，b)在达到1460℃之后，通过吹入氧气或氧气混合物对熔融物进行脱碳处理，直至碳含量低于0.3%为止，并将熔融物加热至1620℃～1720℃的出铁温度，c)接着使最终碳含量低于0.1%，以及d)与在第一容器中进行炉料的脱碳吹炼的同时，在第二容器中进行第二炉料的熔化步骤。

Description

在并行操作的容器中生产不锈钢的方法

本发明涉及一种在具有至少两个容器的且向铸钢设备提供钢水的冶炼设备中生产不锈钢、特别是含铬不锈钢和含铬镍不锈钢的方法。

通常，在生产含铬钢材以及含铬镍不锈钢时，使用具有常规结构的直流或交流炉式电炉，其中废铁和／或其它含铁的金属原料例如生铁或DRI(直接还原铁)与足够多的合金基体一起被熔化。由此熔化成的原材料在1670℃～1700℃温度下被倒入铸钢桶。接着将此铸钢桶倾入转炉，并首先借助氧气精炼约含2．5％的碳和1％的硅的熔融物。在碳含量降低的情况下，借助氧气／氮气精炼熔融物并随后用氧气／氩气混合物进行精炼。

因此，根据所采用的工艺的不同，一直进行脱碳处理而直到最终碳含量低于0．1％为止。在这里，必须通过利用硅铁或再生铝的还原方式重新得到在上述过程中进入炉渣中的铬损失。

我们还知道：在三步工艺中，转炉中的金属在碳含量约0．2％～0．3％的情况下流出，并接着在分立的真空氧化工艺中达到最终碳含量。

迄今所知方法的共同之处在于：由熔融物的一次或多次转注造成温度损失，必须通过高的出铁温度和在初级熔化容器(在这里是电弧炉)中的大量能耗来补偿这种温度损失。

除大量能耗外，这同样也造成了电炉中的电极和耐火材料的损耗增加。对于第二处理步骤中所需的转炉的建设来说，要求周围建筑物的建筑高度比较高，以便容纳吹氧管和废气排放系统。

本发明的目的是提供一种不锈钢生产方法，其中减少了处理步骤并降低了各单个处理阶段中的能耗，并可以将工作设备设计得较低。

本发明的方法是在这样的冶炼设备中进行的，该设备至少包括两个容器。这两个容器是并行工作的，在每个容器中可采用电极熔化炉料或用吹氧管顶吹或鼓入氧气和氧气混合物。所述容器同样可以首先作为熔炼设备并随后作为精炼设备。这样做的优点是，在没有因转注引起的温度损失的情况下，可以处理熔融物并获得所希望的温度。同时，优选地利用电能而在每个容器中不同步地熔化含废铁、镍铁合金、镍、铬铁合金和其它金属铁的原料。由此产生了大部分由铁组成的预熔铁水、并且其铬和镍含量接近待生产的钢质量的最终分析值(主要在奥氏体、纯铁体和马氏体范围内)。当使用含碳量和／或含硅量高的铬铁合金时，在一个优选的实施方案中，借助吹氧枪吹入氧气，由此降低硅含量。在熔融物温度达到1500℃～1600℃后，该容器中转出电极支承臂并转入吹氧枪。氧气以及由氮气、氩气、烃、蒸汽形成的混合物借助此吹氧枪和处于容器底部和侧壁的喷嘴来氧化熔融物。在平均吹炼时间为20分钟～40分钟、吹氧枪和吹氧嘴的氧气加入量为0．1Nm³／t～2．0Nm³／t×min的情况下，使熔融物脱碳至最终碳含量为0．10％～0．015％的程度。

可以利用由吹氧过程放出的热量，加入以镍、镍铁合金、铬铁合金、废铁以及其它含铁的金属原料如生铁、DRI或合金剂的形式存在的冷却剂中，以便调整最终分析值和最终温度。

在吹氧后，利用还原剂例如硅铁、铝或再生铝、并加入造渣剂如石灰和氟石来还原熔渣，以便回收被氧化的铬并使生成的钢水和／或熔渣流出，重新用废铁和合金基体填充该容器并且借助已转入的电极熔化它们。

依次在每个容器中进行熔化过程和随后的吹氧过程，而这两个过程在这两个容器之间是同步进行的。这样，在80分钟～120分钟后，从一个容器中排出熔融物。也就是说，当两个容器同步生产时，在每40分钟～60分钟就为深加工用的连铸设备提供一批熔融物。

同时使用两个容器，这不仅具具有给连铸设备连续供料的优点，而且在节能方面也是有利的。在第一容器中熔化之后，例如从该容器中抽出的、仍然热的电极被放入第二容器中，以便用它开始进行熔化。这可以降低能耗和电极损耗。

因为一直进行而直到获得最低碳含量的吹氧过程自然导致对炉膛中耐火材料有高的性能要求，所以作为一种变通方案，可以在碳含量为0．2％～0．4％的情况下中止吹氧过程。在这种情况下，金属和熔渣同样一起被排入铸钢桶，通过倾析以及借助刮刀除去熔渣，将盛有金属熔融物的铸钢桶转入按照现有技术工作的且能够吹氧的真空容器中，并对其进行精炼，直至到达最终碳含量为止。

在上述情况中，根据该工艺方法无需安装昂贵的用于吹氧过程的转炉，由此可以显著降低工艺投资成本。同样消除了与能耗有关的、用电能熔化了的预熔铁水的转注，特别是从铸钢转运桶向转炉中的转注，以便利用氧气精炼降低碳含量。

在特别的情况下，为了使硅氧化，建议在炉料熔化期间内通入氧气。这里采用炉门吹氧枪，以避免特别的建筑措施。

图1描述的是本发明的实施例。在这里，图1是单个步骤的草图。

观察处理阶段1中的炉容器1，可以发现：在A时刻，在炉容器中存在少许槽液，在它们上面有新加入的炉料。通过炉门关闭该容器，电极穿过炉门而伸入上炉缸中。在B阶段中，利用电能熔化炉料。因此下部炉缸中的液槽水平面升高了。在C阶段中，主要由废铁、镍铁合金、镍、铬铁合金和其它含铁的金属原料组成的原料几乎完全熔化成铁水。在使用高碳和／或高硅的合金剂时，可通过吹氧枪吹入氧气而降低硅含量。

在D阶段中，原材料完全熔化了。在这里，熔融物的温度为1500℃～1600℃。参见容器1，从该容器中取出电极机构并转入吹氧管，以便转入另一个处理阶段。在此草图中示出了在容器2中的处理阶段2，这是因为在容器2中的该处理阶段与炉容器缸1的处理阶段1是同时(且切换)进行的。

在处理阶段2的A步骤中，借助吹氧枪以及底部喷嘴和／或侧喷嘴氧化熔融物，在这里可以使用氧气或氧气的混合物。

底部喷嘴或侧喷嘴是同心喷嘴。该喷嘴由外管、环隙和中心管组成。通过中心管通入氧或一种由O₂+N₂、O₂+Ar或O₂+空气组成的氧气混合物。通过环隙平行地吹入N₂或Ar或烃或蒸汽或这些气体的混合物。

在达到最终碳含量和1620℃～1680℃的出铁温度后，通过还原剂例如硅铁或铝还原熔渣以便回收被氧化的铬，并且接着使金属与熔渣一起流出。

在步骤C中，可以交替地将熔融物脱碳至例如0．05％的最终碳含量，或者在0．2％～0．4％的碳含量下，在除去熔渣后将熔融物转入真空设备中，并且在这里达到所希望的最终碳含量。接着使制得的钢水流出。

在步骤D中，在炉中填充新的由废铁和部分含碳的合金基体组成的炉料，其中在炉容器中存在集液槽。

接着如上面所进行的一样，重新开始步骤A。

Claims (9)

1．一种在具有至少两个容器的且用于向铸钢设备提供钢水的冶炼设备中生产不锈钢、特别是含铬不锈钢和含铬镍不锈钢的方法，其特征在于下述步骤：

a)在第一容器中熔化主要由含金属铁的固体和／或液体原料特别是废铁、和部分含碳的合金基体组成的炉料，

b)在达到1460℃之后，通过吹入氧气或氧气混合物对熔融物进行脱碳处理，直至碳含量低于0．3％为止，并且加热至1620℃～1720℃的出铁温度，

c)接着使最终碳含量低于0．1％，其中

d)除了在第一容器中进行炉料脱碳吹炼外，同时在第二容器进行第二炉料的熔化步骤。

2．根据权利要求1的方法，其特征在于，在达到最终碳含量和出铁温度之后，用还原剂特别是硅铁、硅和铝还原熔融的熔渣，并且接着使它们与金属一起流出。

3．根据权利要求1的方法，其特征在于，氧气或氧气混合物的吹入以与底吹和／或侧吹结合的顶吹方式进行。

4．根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，在氧气吹炼时间为20分钟～40分钟的情况下，使熔融物脱碳至最终碳含量≤0．05％的程度。

5．根据权利要求4的方法，其特征在于，在氧气顶吹熔融物时，加入金属冷却剂。

6．根据权利要求1～3之一的方法，其特征在于，在约0．2％～0．3％的碳含量和约1650℃的温度下中止吹炼过程，使用硅铁或铝还原熔渣，并将熔渣和金属一起排入铸钢桶中，通过倾析和刮削除去熔渣，使铸钢桶中的金属达到所希望的低于0．1％的最终碳含量。

7．根据权利要求1～3之一的方法，其特征在于，通过真空脱气方式，使熔融物达到所希望的低于0．1％的最终碳含量。

8．根据权利要求1的方法，其特征在于，利用电能熔化炉料。

9．根据权利要求7的方法，其特征在于，在熔化炉料期间内，优选地通过炉门吹氧枪加入氧气，以使硅氧化。

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