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CN1469933A - 不锈钢尤其是含铬和铬镍特种钢的制造方法 - Google Patents

不锈钢尤其是含铬和铬镍特种钢的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及在一个为铸钢设备供料的具有一个冶金容器或者具有至少两个容器(2、3)的熔化装置(1)中制造不锈钢尤其是含铬和铬镍特种钢的方法，其中在这两个容器(2、3)中轮流进行电弧炉工艺(1)和吹氧工艺(11)操作。为了使得该工艺更加经济，应当在进行电弧熔化工艺的同时对未还原的炉渣进行可逆性处理。为此，在第一个处理步骤与添加的炉料一起熔化富含铬的炉渣(19)，在熔体的温度达到至少1490℃以后，在熔化过程的同时用硅和碳在电弧的有利的热动力学条件下还原炉渣，接着排出炉渣。此后进行吹氧，使熔体的碳含量降低到<0.9％的数值。在1620－1720℃的出炉温度下排出金属熔体(18)，其中吹氧工艺未还原的富含铬的炉渣(19)保留在处理容器中。

Description

不锈钢尤其是含铬和铬镍特种钢的制造方法
本发明涉及一种权利要求1或权利要求2前序部分所述的方法。
为了制造含铬或铬镍的特种钢，已经公开了一些在包括至少两个容器的熔炼设备中进行的多步骤方法。根据相应的工艺过程，其中要进行脱碳，直到碳含量低于0.3％为止。为此，必须消耗高能量，还不可避免地会造成温度损失。
DE 196 21 143公开了一种方法。所述的方法在一个包括至少两个容器的熔炼设备中进行。两个容器并联操作，其中每个容器可轮流用作熔化炉料的电极或顶吹和/或吹入氧气和氧气混合物的喷枪。这些容器首先用作熔炼设备，然后用作氧化设备。吹氧后，炉渣在添加成渣剂如石灰和氟石的条件下用还原剂例如硅铁、铝或二次铝还原以回收氧化的铬，接着出渣。
本发明的任务是，使这样的方法更加经济。
本发明的任务通过权利要求1或2特征部分所述的工艺步骤完成。从属权利要求是该工艺优选的方案。
本发明的核心是在电弧炉操作中对未还原转炉炉渣可逆性处理。与现有技术相反，现有技术在一个位于熔化和吹氧之后并与其分开的工艺步骤中进行富含铬炉渣的还原和金属铬的回收，而本发明在保持前面吹氧过程炉渣的条件下在容器中与一批新炉料的下一次熔炼过程同时进行还原。以此方式节省了一个后面还原炉渣的工艺步骤，而且不需要把含铬的炉渣从系统中排出去。总的来说，该方法更加简单和经济了。
具体进行如下步骤：
a)在第一个处理步骤借助于电弧的电能在熔化添加的炉料的同时一起加热富含铬的炉渣；
b)在熔体的温度达到至少1490℃以后，在熔化过程的同时用硅和碳在电弧的有利的热动力学条件下还原富含铬的炉渣，接着排出炉渣；
c)在同一容器中用一个吹氧过程处理熔体，通过单独或组合使用顶部喷枪、侧面的喷枪、侧底槽喷嘴、侧面的喷嘴、底部喷嘴或吹洗地砖(Spuelstein)吹入氧气或者氧气混合物，使熔体脱碳到碳值＜0.9％，优选＜0.4％，并加热到1620-1720℃的出炉温度；
d)使熔体与通过单独或组合使用的顶部喷枪、侧面的喷枪、侧底槽喷嘴、侧面的喷嘴、底部喷嘴或吹洗地砖吹入的惰性气体充分混合；
e)单独或组合使用顶部喷枪、侧面的喷枪、侧底槽喷嘴、侧面的喷嘴、底部喷嘴或吹洗地砖吹入/顶吹合金剂、成渣剂、还原剂、含金属氧化物一金属的粉尘或混合物；
f)接着放出熔体，其中将吹炼过程尚未还原的富含铬的炉渣保留在处理容器中，在按照步骤a)的电弧熔化过程的新的循环中还原。
所提议的方法基本上可以在一个唯一的冶金设备中进行。根据权利要求2的提议，为了加快出钢时间，该方法在一个包括两个轮流操作的冶金容器的熔炼设备中进行。这样，在第一个处理容器中进行炉料脱碳吹炼的同时，在第二个处理容器中进行第二批炉料的熔化步骤和炉渣的还原步骤。
也可以以其他方式借助于电弧进行熔化过程，其中应当注意的是要保持对炉渣还原有利的热动力学条件。
优选以顶吹和/或侧吹方式吹入氧气或氧气混合物。为了使熔体更好地混合和均化，可以在吹氧步骤的同时吹入惰性气体。
吹氧时间为20-40分钟时，熔体被脱碳到最终碳含量＜0.9％，最好＜0.4％。
在吹氧过程中添加冷却剂，例如Ni、FeNi、铬铁、废铁以及其他的含铁金属原料如生铁块、DRI或合金剂，以达到目标温度。
按照一个优选的工艺步骤，吹氧步骤在碳含量等于或低于0.9％，最好是等于或低于0.4％，且温度高于1680℃时终止，并将金属熔体放入一个钢水包中。本发明将炉渣留在容器中，以便接着在下一个熔化步骤还原。与此分开的是，熔体在进一步的处理过程中借助于一个二次冶金处理，优选真空脱气，降到最终碳含量＜0.1％。这样作的优点是可以保护容器的耐火材料，其在吹氧过程中降低到碳含量很低时要承受很高的应力。
本发明用来自炉料中含硅或含碳和合金载体的硅或碳还原富含铬的炉渣。按照一个特别优选的工艺方案，建议首先添加碳和必要时的硅。由碳和硅将在富含铬的炉渣中含有的氧化铬直接还原成金属铬。
在炉料的熔化过程中，单独或组合使用顶部喷枪、侧面的喷枪、侧底槽喷嘴、侧面的喷嘴、底部喷嘴或吹洗地砖添加氧气或者氧气混合物，以改善硅和碳的氧化。
下面通过借助于附图所示的、本发明方法所用的一个包括两个冶金容器的熔炼设备的实施例的详细描述，即可看出本发明进一步的细节和优点。除了上述特征的组合以外，这些特征本身或其他方式的组合也是本发明的基本内容。这里唯一的附图是一个包括两个处理容器的熔炼设备的侧视图。
熔炼设备1由两个处理容器2、3构成，其中轮流作为一个电弧炉步骤(1)和一个吹氧步骤(11)操作。在左边的处理容器2中，表示借助于电弧熔化的操作状态；在右边的处理容器3中，表示为了降低熔体碳含量的氧化或吹氧的操作状态。
为了吹入氧气，喷枪4固定在一个喷枪支撑臂5上，喷枪与容器主轴同轴地穿过一个废气弯头6和右边的处理容器3的一个转向盖8的盖心孔7进入容器上部9的内部。废气弯头6的开口10靠在盖8的盖心孔7上。上部9和下部11构成下炉缸3。废气弯头6可以由转动装置12转移到相邻的处理容器2上。下部12有一个出钢口13，在此指金属熔体的底部出钢口，而含铬的炉渣留在容器内。
单独或组合使用的底部喷嘴22、吹洗地砖、侧底槽喷嘴、侧面喷嘴20或/和侧面喷枪21位于容器的底部或壁上，由此吹入氧气或者氧气混合物。
左边所示的处理容器2有一个可转向的电极臂14，在目前的情况下，其上面固定有15a、b、c三个电极，它们穿过左边的处理容器2的盖心16，盖心封闭了盖心孔17。
在一个处理容器中由出钢口13排出金属熔体18后，开始下一个熔化过程。排出的熔体送往一个铸钢设备或者一个二次冶金处理设备(未示出)。向未排出和留在容器中的炉渣19装料，其中炉料特别含有含碳和含硅原料，接着使其总体物料熔化。在熔化过程中，熔体达到至少1490℃的温度值后，富含铬的炉渣被还原。温度值达到至少1550℃后，分离出炉渣，对熔体进行吹氧，由此使熔体脱碳到碳值＜0.9％，最好＜0.4％，并加热到1620-1720℃的出钢温度。将电极臂14向外摆，将吹氧喷枪4向内摆。接着仅仅排出金属熔体。喷枪4被抽出，该过程重新开始。在相邻的处理容器中，在时间上错开进行该过程。

Claims (10)

1.在一个为铸钢设备供料的具有一个冶金容器的熔化装置中制造不锈钢尤其是含铬和铬镍特种钢的方法，其中在该容器中进行电弧炉工艺和吹氧工艺，在该处理步骤进行电弧熔化工艺的第一步，熔化基本上由固体和/或液体生铁和原料特别是由废铁和部分含碳和硅的合金载体组成的炉料，接着使熔体氧化，其特征在于，在电弧炉操作的吹氧工艺后对未还原的炉渣进行如下步骤的可逆性处理：
a)在第一个处理步骤在熔化添加的炉料的同时一起加热富含铬的炉渣；
b)在熔体的温度达到至少1490℃以后，在熔化过程的同时用硅和碳在电弧的有利的热动力学条件下还原富含铬的炉渣，接着排出炉渣；
c)在同一容器中用一个吹氧过程处理熔体，通过单独或组合使用顶部喷枪、侧面的喷枪、侧底槽喷嘴、侧面的喷嘴、底部喷嘴或吹洗地砖吹入氧气或者氧气混合物，使熔体脱碳到碳值＜0.9％，并加热到1620-1720℃的出炉温度；
d)使熔体与通过单独或组合使用顶部喷枪、侧面的喷枪、侧底槽喷嘴、侧面的喷嘴、底部喷嘴或吹洗地砖吹入的惰性气体充分混合；
e)单独或组合使用顶部喷枪、侧面的喷枪、侧底槽喷嘴、侧面的喷嘴、底部喷嘴或吹洗地砖吹入/顶吹合金剂、成渣剂、还原剂、含金属氧化物一金属的粉尘或混合物；
f)接着放出熔体，其中将吹炼过程未还原的富含铬的炉渣保留在处理容器中，在按照步骤a)的电弧熔化过程的新的循环中还原。
2.在一个为铸钢设备供料的具有至少两个容器(2、3)的熔化装置(1)中制造不锈钢尤其是含铬和铬镍特种钢的方法，其中在这两个容器(2、3)中轮流进行电弧炉工艺(1)和吹氧工艺(11)操作，在该处理步骤进行电弧熔化工艺(1)的第一步，熔化基本上由固体和/或液体生铁和原料特别是由废铁和部分含碳和硅的合金载体组成的炉料，并使熔体氧化，其中除了在第一个处理容器(2)中对炉料进行脱碳吹氧外，还同时在一个第二处理容器(3)中进行第二批炉料的熔化，其特征在于，在电弧炉操作的吹氧工艺后对未还原的炉渣(19)进行如下步骤的可逆性处理：
a)在第一个处理步骤在熔化添加的炉料的同时一起加热富含铬的炉渣(19)；
b)在熔体的温度达到至少1490℃以后，在熔化过程的同时用硅和碳在电弧的有利的热动力学条件下还原富含铬的炉渣，接着排出炉渣；
c)在同一容器中用一个吹氧过程处理熔体，通过单独或组合使用顶部喷枪、侧面的喷枪、侧底槽喷嘴、侧面的喷嘴、底部喷嘴或吹洗地砖吹入氧气或者氧气混合物，使熔体脱碳到碳值＜0.9％，并加热到1620-1720℃的出炉温度；
d)使熔体与通过单独或组合使用顶部喷枪、侧面的喷枪、侧底槽喷嘴、侧面的喷嘴、底部喷嘴或吹洗地砖吹入的惰性气体充分混合；
e)单独或组合使用顶部喷枪、侧面的喷枪、侧底槽喷嘴、侧面的喷嘴、底部喷嘴或吹洗地砖吹入/顶吹合金剂、成渣剂、还原剂、含金属氧化物一金属的粉尘或混合物；
f)接着放出熔体(18)，其中将吹炼过程未还原的富含铬的炉渣(19)保留在处理容器中，在按照步骤a)的电弧熔化过程的新的循环中还原，
g)其中除了在第一个处理容器中对炉料进行脱碳吹氧外，还同时在一个第二处理容器中进行包括炉渣还原工艺的第二批炉料的熔化。
3.权利要求1或2所述的方法，其特征是，以顶吹或吹入的方式单独或组合使用顶部喷枪、侧面的喷枪、侧底槽喷嘴、侧面的喷嘴、底部喷嘴或吹洗地砖吹入氧气或者氧气混合物。
4.权利要求1、2或3所述的方法，其特征是，为了使熔体更好地混合和均化，在吹氧步骤的同时单独或组合使用顶部喷枪、侧面的喷枪、侧底槽喷嘴、侧面的喷嘴、底部喷嘴或吹洗地砖吹入惰性气体。
5.权利要求1-4之一所述的方法，其特征是，吹氧时间为20-40分钟时，熔体被脱碳到最终碳含量＜0.9％。
6.权利要求1-5之一所述的方法，其特征是，在吹氧过程中添加冷却剂。
7.权利要求1-6之一所述的方法，其特征是，吹氧步骤在碳含量＜0.9％和温度高于1680℃时终止，将金属熔体(18)放入一个钢水包中，而炉渣(19)留在容器中，在进一步的处理过程中借助于一个二次冶金处理，优选真空脱气，将金属熔体降到最终碳含量＜0.1％。
8.权利要求1-7之一所述的方法，其特征是，首先添加碳和/或硅以及其他的还原剂。
9.权利要求1-8之一所述的方法，其特征是，由碳和硅将在富含铬的炉渣(19)中含有的氧化铬和其他金属氧化物直接还原成金属铬及其他金属。
10.权利要求1-9之一所述的方法，其特征是，在炉料的熔化过程中，单独或组合使用顶部喷枪、侧面的喷枪、侧底槽喷嘴、侧面的喷嘴、底部喷嘴或吹洗地砖添加氧气，以改善硅和碳的氧化。
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