专利名称：：一种氩氧炉冶炼不锈钢氧化渣的化渣方法
技术领域：
：本发明属于不锈钢冶炼领域，特别涉及氩氧炉(AOD炉)冶炼不锈钢工艺及其氧化渣的化渣方法。
背景技术：
：氩氧炉(AOD炉)转炉是冶炼不锈钢的主要设备，据不完全统计，目前全世界经由AOD转炉冶炼的不锈钢占不锈钢总产量的70%左右。采用AOD转炉冶炼不锈钢全过程大致可分为氧化期、还原期和精炼期。其中氧化期所用时间约占一炉钢冶炼周期的60-70%。氧化期的目的是在大气条件下实现对钢液"脱碳保铬"，即在保证钢液中[Cr]尽量少氧化的前提下，氧化去除钢液中的[C]，并最终达到目标值的要求。采取的主要方法是根据钢液中的[C]含量确定吹炼气体的体积比，在氧化期不同的阶段改变吹炼气体的体积比(例如02:Ar=3:l，1:1，1:2，1:3等)，从而实现"脱碳保铬"的目的。氧化期主要进行钢液脱碳，通常依据钢液中碳含量将脱碳过程大致分为四个阶段，在每个不同的阶段采用不同的氩氧体积比进行吹炼。应当指出，不锈钢中的部分钢种也采用氮气和氩气配比进行吹炼。典型的氧化期吹炼模式见表1。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table>钢液中碳含量达到目标要求后，即转入还原期。还原期的主要是加入还原剂(硅铁和/或金属铝等)对钢液进行脱氧，并还原炉渣中的(Cr203)。具体的化学反应式如下钢液脱氧<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>还原炉渣中0203<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>(2)"炼钢就是炼渣"，炉渣在冶炼过程中起着十分重要的作用。氧化期炉渣中的(FeO)、(Cr203)与钢中[C]发生氧化反应，可以去除钢液中所含的碳。化学反应式如F:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>(4)此外，氧化期炉渣中需要储存大量的石灰，为形成还原性良好的还原期炉渣做好准备。还原期通常采用硅铁合金(Si含量约在65-75%)对钢液和炉渣进行还原，反应后会形成大量Si02进入炉渣，见反应式(1)。按照化学反应式，lkg纯硅将会氧化生成2.14kg的Si02进入炉渣。为了保证钢液和炉渣还原良好，需要将还原期炉渣碱度(CaO/Si02)控制在》1.5的水平。由于还原期时间较短(5-15min)，加入硅铁的同时加入石灰，石灰不能迅速渣化，形成碱度符合要求的炉渣。因此就要求加入硅铁前，即在氧化期炉渣中贮备足够的石灰(含CaO约90。/。)以便在还原期迅速平衡硅铁脱氧后生成的Si02，形成还原性良好的炉渣，所以氧化期必须在炉渣中加入过量的石灰。氧化期炉渣中存在过量的石灰时，石灰就不能够渣化，石灰呈块状存在于炉渣中，这种情况下，氧化渣看起来呈块状堆积，即部分已熔化的炉渣粘附在未熔的石灰颗粒外表面。由于石灰的比重较小，氧化期吹炼过程中炉渣就会浮在钢液表面，这样的炉渣不利于钢、渣之间充分接触和反应。不利于钢、渣之间脱碳反应得充分进行，导致脱碳速度偏低、冶炼时间过长、消耗和成本较高。由于不锈钢母液中[Cr]含量较高(通常>10%)，因此在AOD转炉氧化期冶炼的过程中，不宜釆用以下常见的方法化渣(熔化石灰)。1)采用火砖块(Si02含量约60-70%)化渣。火砖块中的SiCb会与石灰中的CaO发生如下反应nCaO+Si02=nCaOSi02(5)生成CaO'Si02(熔点1550。C)、2CaO&02(熔点2130。C)、3CaO*Si02(熔点1480°C)等矿物，从而将石灰熔化。但是这种方法不能用于AOD炉的氧化期，原因是采用Si02化渣将大幅度降低氧化期炉渣的碱度(CaO/Si02)，通常碱度会降至约3.0以下，也就是说，氧化渣中没有足够的CaO可用于平衡硅铁还原钢液生成的Si02，导致还原期炉渣碱度降低至1.0以下，无法实现对钢液和炉渣的还原，实现预定的冶炼目标。2)采用氧化铁皮(FeO(Fe203)约占85-95%)化渣。FeO(Fe203)会与CaO形成低熔点的CaOFe203(熔点1220°C)、2CaOFe203(熔点142(TC)，从而较好的熔化石灰，形成液态炉渣e反应式如下nCaO+Fe203=nCaOFe203(6)但是，由于兌入AOD转炉的不锈钢母液中[Cr]含量较高(通常^10y。)，炉渣中FeO(Fe203)较高时，会使钢液中[Cr]大量氧化，化学反应式如卜、3(FeO)+2[Cr]=3[Fe]+(Cr203)(7)钢液中[Cr]大量氧化与冶炼不锈钢"脱碳保铬"的目标正好相反。因此，不能够采用加入氧化铁皮化渣。3)采用萤石(CaF，—约占75-85%)化渣。CaF2会与CaO形成低熔点相CaO'CaF2(熔点140(TC)，能够很快将石灰熔化，但是，在AOD氧化期采用CaF2化渣的存在的主要问题是，炉渣中的CaFd氏于10%时化渣效果不明显，炉渣中CaF2含量较高时对AOD转炉炉衬的侵蚀十分严重，将导致炉衬寿命縮短'，而且CaF2化渣效果保持时间较短。原因是炉渣中存在下列反应(Si02)+2(CaF2)=2(CaO)+SiF4(g)(8)一般炉渣中CaF2含量不高(<10%)时并不影响炉渣的碱度，随着反应的进行，CaF2会消耗掉，生成的SiF4呈气态挥发，炉渣的碱度和粘度将会逐渐增加。4)采用铝渣(八1203约占70-80%)化渣。铝渣中的八1203能与CaO反应生成低熔点的铝酸钙，反应式如下nCaO+A1203=nCaOA1203(9)但是，由于冶炼不锈钢的AOD转炉通常均采用镁白云石炉衬，炉渣中的A1203也会与炉衬中的CaO发生反应，因而对炉衬的侵蚀作用十分严重，所以不能采用铝渣(A1203)化渣。
发明内容本发明的目的在于提供一种AOD炉冶炼不锈钢氧化渣的化渣方法，采用这种方法熔化石灰，形成良好的液态炉渣，从而促进钢、渣之间充分接触和反应，提高脱碳速度，縮短冶炼时间，降低消耗和成本。为达到上述目的，本发明的技术方案是一种AOD炉冶炼不锈钢氧化渣的化渣方法，其包括如下步骤1)不锈钢母液的化学成分质量百分比为C1.5-3.5、Si0-0.40、Mn0-0.40、Cr8.0-30.0、Ni0-20.0、S^0.03、P^0.04、余量为Fe禾口不可避免杂质；2)氧化期2.1AOD炉兑入不锈钢母液前，在AOD炉内加入石灰4-25kg/吨钢，然后将母液兑入，母液温度在1450-1550°C，含C量在1.5-3.5wt%;2.2通过风口吹入吹炼气体，配比02:Ar(或N2)体积比为(3-10):1，当母液温度在1530-172(TC后，陆续加入石灰4-17kg/吨钢，并加入贫锰矿0.4-21Kg/吨钢(占加入石灰总量的5-50%，下同)；2.3、母液0.3%<[C]<0.6%，吹炼气体配比02:Ar(或N2)体积比为(0.5-3):1，母液温度在1530-1720°C，再加入石灰4-8kg/吨钢、贫锰矿0.2-4Kg/吨钢；2.4当母液0.1%<[C]<0.3%，吹炼气体配比02:Ar(或N》为l:(1-3)，母液温度在1530-1720°C，再次加入石灰4-8kg/吨钢、贫锰矿0.2-4Kg/吨钢；2.5母液[C]含量从0.1。/。直至目标碳含量，吹炼气体配比02:Ar(或N2)为l:(3-10)，一般不再加入渣料；3)还原期加入硅铁8-30kg/吨钢对钢液和炉渣进行还原，并加入石灰0-17kg/吨钢、萤石8-17kg/吨钢，期间只用Ar气进行吹炼。4)精炼期将钢液成份调整到目标成份要求的范围内，精炼期用氩气(或氮气)进行吹炼。进一步，所述的贫锰矿的化学成分质量百分比为Si0222-32、MnO41-49、Al2034-5、TFe11-18、余量为不可避免的杂质。所述的MnO包含Mn02、Mn203。兑入不锈钢母液前，加入石灰(步骤2.1)的主要作用是提高初期渣的碱度，减轻初期渣对炉衬的侵蚀作用。随着吹炼过程的进行，钢液温度逐渐提高，陆续分批加入渣料(步骤2.2、2.3、2.4)，其主要作用是为还原期储备足够的石灰，同时，按照相应的比例加入贫锰矿，这样就可以促进炉内石灰的渣化，很快形成全液态炉渣。这样的炉渣能够大大增加炉渣与钢液的接触面积，加速钢、渣之间的脱碳反应，从而可以縮短冶炼周期，延长炉衬寿命，降低成本和消耗。分批陆续加入石灰的目的，一方面是避免渣料大批集中加入造成钢液温度迅速下降，从而降低脱碳速度；二是避免在钢液碳含量较高的情况下，渣量过大时会降低脱碳速度。贫锰矿中含有Si02、FeO(Fe203)、MnO等组分，这些组分在一定程度上都可以起到熔化石灰的作用。具体而言，Si02可与CaO形成CaO*Si02、2CaOSi02等矿物，从而熔化石灰；FeO可与CaO形成铁酸钙等熔点的矿物，从而熔解石灰，达到化渣的效果；MnO可与FeO、MgO等形成低熔点的混合物。此外，FeO、MnO等还可以促进2CaOSi02等高熔点矿物的熔化。炉渣中形成的主要矿物为钙镁橄榄石m[(FeMnMgCa)Si04]，它是由锰橄榄石(2MnO'Si02)、铁橄榄石(2FeO'Si02)和硅酸二钙(2CaO*Si02)的混合晶体。当(MnO)高时，钙镁橄榄石以2FeOSi02和2MnOSi02为主。本发明的有益效果本发明的AOD炉氧化期化渣良好，可以提高脱碳速度0.002-0.05%/min，缩短冶炼时间5-8分钟，从而提高生产效率，延长炉衬寿命，降低消耗和成本。具体实施例方式实施例参见表2。由表2可知，1)采用贫锰矿化渣时，石灰和轻烧白云石都可以用作造渣材料。2)贫锰矿的用量占其他渣料总用量的5.0-50.0%(见实施例l、5)。3)不锈钢母液温度应"']控制在1530。C-1720。C。需要指出的是，采用贫锰矿化渣时吹炼气体(Ar、02)用量与常规》炼时相同。表2贫锰矿化渣实施例和对比例的主要参数<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>由表2可见，与对比例l、2相比较，实施例在AOD转炉冶炼不锈钢的氧化期加入其他造渣材料(即石灰和白云石)总量5-50%的贫锰矿，能够在炉内钢液温度1530-175(TC的条件下促使石灰熔化，形成流动性良好的全液态炉渣。与原有技术相比，溶化良好的炉渣能够与钢液充分反应，提高脱碳速度，縮短冶炼时间，延长炉衬寿命，降低消耗和成本。权利要求1.一种AOD炉冶炼不锈钢氧化渣的化渣方法，其包括如下步骤1)不锈钢母液的化学成分质量百分比为C1.5-3.5、Si0-0.40、Mn0-0.40、Cr8.0-30.0、Ni0-20.0、S≤0.03、P≤0.04、余量为Fe和不可避免杂质；2)氧化期2.1AOD炉兑入不锈钢母液前，在AOD炉内加入石灰4-25kg/吨钢，然后将母液兑入，母液温度在1450-1550℃，含C量在1.5-3.5wt％；2.2通过风口吹入吹炼气体，配比O2∶Ar(或N2)体积比为(3-10)∶1，当母液温度在1530-1720℃后，陆续加入石灰4-17kg/吨钢，并加入贫锰矿0.4-21Kg/吨钢；2.3当母液0.3％＜[C]＜0.6％，吹炼气体配比O2∶Ar(或N2)体积比为(0.5-3)∶1，母液温度在1530-1720℃，再加入石灰4-8kg/吨钢、贫锰矿0.2-4Kg/吨钢；2.4当母液0.1％＜[C]＜0.3％，吹炼气体配比O2∶Ar(或N2)体积比为1∶(1-3)，母液温度在1530-1720℃，再次加入石灰4-8kg/吨钢、贫锰矿0.2-4Kg/吨钢；2.5母液[C]含量从0.1％直至目标碳含量，吹炼气体配比O2∶Ar(或N2)体积比为1∶(3-10)，不再加入渣料；3)还原期加入硅铁8-30kg/吨钢对钢液和炉渣进行还原，并加入石灰0-17kg/吨钢、萤石8-17kg/吨钢，期间只用氩气进行吹炼。4)精炼期将钢液成份调整到目标成份要求的范围内，精炼期用氩气或氮气进行吹炼。2.如权利要求1所述的AOD炉冶炼不锈钢氧化渣的化渣方法，其特征是，所述的贫锰矿的化学成分质量百分比为Si0222-32、MnO41-49、Al2034-5、TFe11-18、余量为不可避免的杂质。3.如权利要求2所述的AOD炉冶炼不锈钢氧化渣的化渣方法，其特征是，所述的MnO包含Mn02、Mn203。全文摘要一种氩氧炉冶炼不锈钢氧化渣的化渣方法，包括如下步骤1)不锈钢母液的化学成分质量百分比为C1.5-3.5、Si0-0.40、Mn0-0.40、Cr8.0-30.0、Ni0-20.0、S≤0.03、P≤0.04、余量为Fe和不可避免杂质；2)氧化期、3)还原期、4)精炼期。2)氧化期，氩氧炉兑入不锈钢母液前加入石灰，提高初期渣的碱度，随着吹炼进行，钢液温度逐渐提高，分批加入石灰以及贫锰矿，形成全液态炉渣；3)还原期加入硅铁对钢液和炉渣进行还原，期间只用氩气进行吹炼；4)精炼期成份调整到目标成份，期间用氩气或氮气吹炼。本发明氩氧炉氧化期化渣良好，提高了脱碳速度，缩短冶炼时间，从而提高生产效率，延长炉衬寿命，降低消耗和成本。文档编号C22C33/00GK101191170SQ20061011862公开日2008年6月4日申请日期2006年11月22日优先权日2006年11月22日发明者左开山,锷常,华杨,郑宏光,斌陆申请人:宝山钢铁股份有限公司