转炉高效冶炼不锈钢技术(3)

2019-01-27 15:03

(1)铬矿的熔融还原

日木川崎制铁千叶厂No.4车间熔融还原操作大致可以分三个阶段: 第一阶段为返回料熔化期:连续吹炼熔化不锈钢返回料,并升温到预定的温度(1813~1833K);

第二阶段为熔融还原期:根据供氧速度,将铬矿和小块焦炭按一定的比例加入炉中,一边保持熔池温度恒定,一边进行熔融还原反应。由于铬矿的还原依赖于炉内二次燃烧产生的热量来进行,因此要不断调整顶枪的供氧条件和铬矿的加入速度。

第三阶段为精炼还原期:调整炉渣成分,以还原残留在炉渣中的铬的氧化物,并防止炉渣的冷却时粉化,最终获得Cr的质量分数9%~12%的不锈钢的母液,此时钢液中[C]的质量分数为5%~6%范围内,温度为1540~1580℃,炉渣的碱度为2.5~3.00。

(2)转炉的脱碳

将熔融还原炉得到的钢液再倒入脱碳炉(DC—KCB)中,进一步进行精

炼,开始钢液中碳含量较高,需要加大氧气流量进行高速脱碳,以提高脱碳效率并止铬的氧化损失,当碳的质量分数降至0.1%~0.2%时即可出钢。当钢液中碳的质量分数小于1.0%时需采取控温技术,使温度保持在1700℃左右的较窄的范围内。当碳的质量分数降至0.1%~0.3%低碳区时实施顶吹氮气,并加大底吹惰性气体流量,这样可以起到稀释CO分压并加钢渣界面的反应动能,有利于防止钢液中铬的氧化。然后将钢水在VOD或RH一KTB中进行精炼。 (3)铬的回收工艺

在熔融还原炉和脱碳炉冶炼时产生炉尘,通过STAR(Shaft Type Air Refining)炉进行回收处理。将焦炭从STAR炉的炉顶装入。炉子的下部有二排风口,干燥的原料通过压缩空气从上部风口送入。经处理后的金属液用铸锭机进行铸造,送到转炉作为铬和镍的主要来源。经STAR工艺处理后98%的铬进入到钢液中,在渣中和炉尘中铬的质量分数均在1%左右。

4.2.3电炉一转炉模式

该模式是为了解决转炉冶炼不锈钢时加入冷料合金量大的问题,采用电炉供应含铬铁水。该模式的最大特点是废钢和合金在电炉中熔化,转炉吹炼时无需加入焦炭补偿热量,冶炼品种范围也较广。 5 不锈钢的精炼二次脱碳

冶炼不锈钢的一个首要的任务就是要防止铬氧化的前提下加速钢液的脱碳。通常是通过降低CO的分压可以有效地实现这一目标。因此,在转炉脱碳冶炼中通过氧气和吹入惰性气体可以降低CO的分压。但是,在钢液中的碳的质量分数小于0.1%时,钢液中铬的氧化会显著增加,因此在大气下通过稀释脱碳受到一定的限制。另一方面如果在转炉冶炼到低碳区后再采用真空处理将钢液中的碳降到目标碳区,这样会降低铬的氧化,提高氧气的利用率,且会脱去更多的碳。

目前工业生产中应用的不锈钢精炼方法很多,但和转炉冶炼不锈钢匹配的主要是VOD和RH- KTB。根据Shuji Takeuchi等对SU5304、SUS430和SUH409不锈钢在真空条件下钢液中C、Cr含量计算结果如图3所示,从图3中可以看出,SUS304和SUS430不锈钢在6.67kPa或更低的压力下进行脱碳时无铬的氧化行为发生,SUH409在4.00kPa压力下可以将碳的质量分数脱至0.02%的水平面铬的氧化。

采用RH- KTB对SUH409(含铬11%超低碳不锈钢)不锈钢精炼时处理过程如图4所示,吹氧脱碳在4.00kPa压力下真空条件下进行,一直将下进行处理。通过KTB法吹氧的方法进行脱碳会导致钢液中氧含量增加,因此会加速脱碳。另一方面,将碳的质量分数脱至0.O1%时,从Cr变化可以看出很少发生铬的氧化。在吹氧脱碳和加入合金脱氧处理后进行真空脱碳降低钢液中氧量,通过脱碳过程中产生的CO气泡来加速脱氮。采用RH - KTB工艺生产的SUH409的w(C)+w(N)在9.0×10~2.40×

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10范围内。

-4

但是对高纯度不锈钢的精炼,如30Cr- 2Mo,为了将间隙元素降到很

低值,通常采用VOD进行最终的精炼。

6 结论

(1)转炉冶炼不锈的关键技术要解决转炉脱碳保铬、热补偿、炉底

寿命和高效的脱硫技术。解决转炉脱碳保铬主要是通过增大转炉的底吹气体流量来稀释来降低炉内CO的分压来促进脱碳反应,降低铬的氧化;转炉冶炼不锈钢的热补偿是通过向转炉加入焦炭来增加热量;解决炉底的寿命主要是采用可更换炉底技术,以及采用双层底吹管,通过在外层管中吹冷却性气体在底吹口处形成“蘑菇头”进行保护;转炉脱硫主要是在还原期完成,通过控制炉渣的碱度在1.5以上来达到脱硫的效果。

(2)在转炉炼钢厂中可以通过对现有的转炉进行一些必要的改造,如对底吹系统,增加底吹系统的气体流量达到1.0m/(min·t)以上及底吹气体的种类,增加铁水预处理的功能和钢水的精炼功能,可以达到冶炼不锈钢的要求

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