技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種不銹鋼冶煉工藝，更具體的說，本發(fā)明主要涉及一種利用紅土鎳礦冶煉的低碳含鉬奧氏體不銹鋼及其生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)外生產(chǎn)不銹鋼的方法都是采用礦熱電爐生產(chǎn)出的粗鎳合金塊作為主要原料，在電弧爐熔化，通過AOD爐與其他原料按一定比例配比，通過脫碳、脫硫等過程后，再進行最終精煉，完成的液態(tài)合金在LF鋼包精煉爐成分和溫度的調(diào)整，最終變成不銹鋼，精煉后的合格不銹鋼采用連鑄系統(tǒng)制作成不銹鋼板坯。在此生產(chǎn)工藝過程中，使用粗鎳合金塊作主要原料存在一系列問題：電耗高，增加了生產(chǎn)成本；且生產(chǎn)環(huán)節(jié)多，產(chǎn)品成材時間長，產(chǎn)能低；增加投資設(shè)備（增加粗鎳合金澆鑄系統(tǒng)）及堆存場地；環(huán)境污染較大及員工的勞動強度等。因而有必要針對現(xiàn)有技術(shù)，對不銹鋼的冶煉工藝做進一步的研究和改進。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的之一在于針對上述不足，提供一種利用紅土鎳礦冶煉的低碳含鉬奧氏體不銹鋼及其生產(chǎn)工藝，以期望解決現(xiàn)有技術(shù)中不銹鋼生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)環(huán)節(jié)多，產(chǎn)品成材時間長，產(chǎn)能低等技術(shù)問題。
為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
本發(fā)明一方面提供了一種利用紅土鎳礦冶煉的低碳含鉬奧氏體不銹鋼，所述不銹鋼中各元素的質(zhì)量百分比為：C：0～0.03％，Si：0.40％～0.60％，Mn：1.1％～1.5％，Cr：16.00％～17.00％，Ni：10.02％～10.20％，Mo：2.00％～2.20％，N：0.020％～0.040％，Cu：0～0.50％，P：0～0.045％，S：0～0.005％，O：0～0.0050％，Ti：0～0.010％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；所述不銹鋼的Dg值為5.0～7.0；所述的Dg值由下式得出：
Dg=((Cr+Mo+1.5*Si+2*Ti+18)/(Ni+30*C+30*N+0.5*Mn+36)+0.262)×161-161。
本發(fā)明那個另一方面提供了一種上述利用紅土鎳礦冶煉的低碳含鉬奧氏體不銹鋼的生產(chǎn)工藝，所述的生產(chǎn)工藝包括如下步驟：
步驟1、根據(jù)AOD冶煉需求，通過搭配不同種類的紅土鎳礦，盡量的降低P及微量雜質(zhì)元素含量，經(jīng)干燥窯、回轉(zhuǎn)窯、礦熱爐合理冶煉得到成分、溫度合適的鎳鐵水；
步驟2、鎳鐵水出爐，倒入鐵包，在鐵包上投入用碳化稻殼蓋住，控制好鐵水溫度；
步驟3、行車吊運紅送鎳鐵水至AOD爐，在AOD爐的爐底鋪好石灰、白云石，并從高位料倉加入高鉻合金；
步驟4、AOD爐進行化鋼操作，使合金充分融化，化鋼溫度、渣堿度達到要求，扒渣；
步驟5、AOD爐進行脫碳保鉻及精煉操作，使出鋼溫度、成分、渣堿度達到目標(biāo)要求；
步驟6、將合格的AOD鋼水倒入鋼包，鋪好碳化稻殼送至LF鋼包精煉爐進行冶煉；
步驟7、LF爐進行成分、溫度微調(diào)后，進行夾雜物改性處理，并進行軟吹、鎮(zhèn)靜的操作；
步驟8、大包鋼水吊運至連鑄回轉(zhuǎn)臺，控制合適的中間包溫度，并保證恒拉速澆鑄成不銹鋼板坯。
作為優(yōu)選，進一步的技術(shù)方案是：所述步驟8中連鑄全程保護澆鑄，交接爐控制大包下渣，控制換包節(jié)奏保證中包噸位。
更進一步的技術(shù)方案是：所述的方法中還包括步驟9、針對煉鋼、連鑄過程異常的板坯進行等級判定，必要時進行表面修磨處理；步驟10、板坯入庫后，按照工藝穩(wěn)定性進行板坯用途碼標(biāo)識，做到適才適用。
更進一步的技術(shù)方案是：所述控制大包殘留量2.5～4.0噸，交接爐次中包噸位＞22噸。
更進一步的技術(shù)方案是：所述步驟1中紅土礦中的質(zhì)量百分比的P＜0.010％，Ni為1.2％～1.5％，F(xiàn)e為18％～20％；回轉(zhuǎn)窯焙砂溫度控制在680～850℃，出鐵溫度控制在1450～1500℃，控制渣中的SiO2/MgO為1.60～1.7。
更進一步的技術(shù)方案是：所述步驟3原料質(zhì)量配比為紅送鎳鐵水使用量58％～65％，高鉻合金加入量為22％～25％，石灰與白云石的加入總量為6％～8％。
更進一步的技術(shù)方案是：所述步驟5中的出鋼溫度控制在1580～1650℃，渣堿度（CaO/SiO2）控制在1.8～2.0之間。
更進一步的技術(shù)方案是：所述步驟7的軟吹時間＞12min，鎮(zhèn)靜時間＞15min。
更進一步的技術(shù)方案是：所述步驟8 中的中間包溫度控制在1475～1490℃，恒拉速控制在1.10～1.20m/min。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明主要具有如下有益效果是：
1） 紅土鎳礦的選配，較低的P、S含量，Dg值的合理控制，配合熱軋加工工藝，減少板坯內(nèi)部及表層裂紋的產(chǎn)生，大幅降低了鋼卷熱加工表面及邊部裂紋的出現(xiàn)，改善了產(chǎn)品質(zhì)量，提高了成品率；
2） 紅土鎳礦經(jīng)回轉(zhuǎn)窯、礦熱爐與AOD雙聯(lián)冶煉，較傳統(tǒng)冶煉相比，減少了鎳鐵水澆鑄和電爐重熔兩個中間工序，減少設(shè)備、人員投入，還可以避免堆放場地引起的環(huán)境污染，且極大的縮短了工藝流程，減少了成材時間，提高不銹鋼產(chǎn)能；
3.）整個過程因?qū)︿撘簥A雜物的有效遏制、去除，提高了鋼水純凈度，改善了鋼坯內(nèi)部品質(zhì)，降低不銹鋼熱軋、冷軋加工過程中出現(xiàn)的表面缺陷問題，提升產(chǎn)品的市場競爭力。
具體實施方式
發(fā)明人為了解決生產(chǎn)工藝過程中使用粗鎳合金塊作主要原料引發(fā)的一系列問題，從而進一步提高不銹鋼的產(chǎn)能，降低生產(chǎn)成本。經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，采用紅土鎳礦，進行不同品味配比，經(jīng)回轉(zhuǎn)窯、礦熱爐工藝生產(chǎn)粗鎳合金，通過對渣溫、鐵水溫度及保溫控制等措施，直接送入AOD爐雙聯(lián)精煉生產(chǎn)不同成分不銹鋼的工藝技術(shù)尚不成熟。因此，發(fā)明人在生產(chǎn)工藝方面進行優(yōu)化，采用紅土鎳礦經(jīng)礦熱爐與AOD爐雙聯(lián)冶煉不銹鋼的生產(chǎn)工藝，減少生產(chǎn)中間粗鎳合金澆鑄、電弧爐重熔等環(huán)節(jié)，充分利用粗鎳合金鐵水熱能，使其進入AOD爐精煉時達到一定的溫度，并在AOD還原精煉、LF精煉及中間包冶金等技術(shù)進行試驗及工業(yè)性生產(chǎn)，摸索出了采用紅土鎳礦經(jīng)礦熱爐與AOD爐雙聯(lián)冶煉含鉬奧氏體不銹鋼的生產(chǎn)工藝，并通過對AOD、LF及連鑄進行制程控制，生產(chǎn)出高品質(zhì)含鉬奧氏體不銹鋼。
下面結(jié)合具體的實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步闡述。
實施例1
本實施例中提供一種利用紅土鎳礦冶煉的低碳含鉬奧氏體不銹鋼，其化學(xué)成分重量百分配比為：C：0.017%；Si：0.55%；Mn：1.19%；Cr：16.55%；Ni：10.06%；Mo：2.05%，N：0.031%；P：0.026%；S：0.0035%，Cu：0.035%，O：0.0041%，Ti：0.0070%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素，按成分計算Dg值=6.51。Dg值可通過下式計算得出：
Dg=((Cr+Mo+1.5*Si+2*Ti+18)/(Ni+30*C+30*N+0.5*Mn+36)+0.262)×161-161。
上述的低碳含鉬奧氏體不銹鋼的生產(chǎn)工藝如下：
現(xiàn)以在φ5×40m 干燥窯、φ4.4×100m回轉(zhuǎn)窯、33000KVA礦熱爐，75tAOD爐，LF鋼包精煉爐、一機一流200*1600mm板坯連鑄機生產(chǎn)含鉬奧氏體不銹鋼為例，來敘述本實施例的生產(chǎn)工藝：
（1）搭配不同品種的紅土鎳礦，Ni在1.2~1.5%，F(xiàn)e在18.0~20.0%，P<0.01%；
（2）干燥窯煤粉做燃料，使紅土礦含水從35~40%降低到20~25%左右，大致成分如下表：
（3）回轉(zhuǎn)窯完全脫去紅土礦所含的表面水，結(jié)晶水降低到0.5~0.7%，對礦中所含鐵、鎳等氧化物預(yù)還原，出窯焙砂溫度在680~850℃，以窯內(nèi)不結(jié)料圈的最高溫度為宜，成分如下表：
（4）礦熱爐綜合考慮電耗及需鐵量，出鋼Ni在8.5~10.5%，出鋼P<0.025%，S<0.4%；
（5）鎳鐵水倒入鐵包，鐵包上投入用碳化稻殼蓋住，鐵水溫度1450~1500℃為宜，控制渣中SiO2/MgO：1.60~1.70，大致鎳鐵渣成分如下表：
（6）每包鎳鐵水兌鋼量50~55噸；
（7）行車吊運紅送鎳鐵水至AOD爐，進行冶煉，其中合金及造渣劑加入量計算：
a）合金加入量計算：
高碳鉻鐵加入量：75000*16.55%/60%=20687（Kg）；
b)氧化期石灰加入量：
石灰加入量={[%Si]*75000*2.14*R}/(%CaO)有效，其中[%Si]是鋼水中硅含量；R=(%CaO)/(%SiO2)表示堿度；(%CaO)有效——石灰中有效CaO含量。
（8）AOD化鋼階段，兌入鎳鐵水后，加入19~21噸60%高碳鉻鐵及石灰、白云石進行吹煉，化鋼溫度達到1400~1500℃，化鋼堿度控制在1.1~1.3之間，鋼液成分大致如下表：
（9）AOD氧化、還原及精煉按規(guī)范進行，確保出鋼溫度1600~1650℃，出鋼渣堿度R=1.8~2.0，鋼液總O含量<0.0050%，大致出鋼成分如下表：
（10）將合格的AOD鋼水倒入鋼包，鋪好碳化稻殼送至LF鋼包精煉爐進行冶煉；
（11）LF爐進行成分、溫度微調(diào)后，進行夾雜物改性處理，并進行軟吹、鎮(zhèn)靜操作；
a）鋼水進站后，打開氬氣強攪拌使鋼水充分混勻，測溫取樣；
b）送電化鋼升溫，根據(jù)樣品成分微調(diào)至目標(biāo)成分，Dg值控制5.0~7.0之間，溫度控制在1470~1515℃，并根據(jù)S含量，必要時加入20~50Kg改質(zhì)劑調(diào)整渣堿度；
c）調(diào)整氬氣壓力0.8~1.5MPa，喂硅鈣線110m，進行深脫氧及夾雜物改性處理；
d）調(diào)整氬氣壓力0.3~1.0MPa，進行軟吹操作13min，以鋼液不裸露為宜；
e）停氣鎮(zhèn)靜鋼水18min，保證夾雜物充分上浮，提高鋼水純凈度。
（12）大包鋼水吊運至連鑄回轉(zhuǎn)臺，控制中間包溫度1485~1489℃，保證恒拉速1.0m/min，澆鑄成板坯；
（13）連鑄全程保護澆鑄，交接爐控制大包下渣，使鋼包殘留鋼渣重2.5~4.0t，換包時加快節(jié)奏，中包噸位23t；
（14）針對煉鋼、連鑄過程異常板坯，如頭尾坯、換水口坯、拉速波動坯實行等級判定，必要時進行表面修磨處理；
（15）板坯入庫后，按照工藝穩(wěn)定性進行板坯用途碼標(biāo)識，做到適才適用。
實施例2
本實施例也提供一種利用紅土鎳礦冶煉的低碳含鉬奧氏體不銹鋼，其化學(xué)成分重量百分配比為：C：0.023%；Si：0.48%；Mn：1.31%；Cr：16.61%；Ni：10.10%；Mo：2.06%，N：0.028%；P：0.025%；S：0.0028%，Cu：0.031%，O：0.0031%，Ti：0.0070%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素，按成分計算Dg值=5.90。前述Dg的計算方式與實施例1相同。
同樣的，上述的低碳含鉬奧氏體不銹鋼的生產(chǎn)工藝如下：
現(xiàn)以在φ5×40m 干燥窯、φ4.4×100m回轉(zhuǎn)窯、33000KVA礦熱爐，75tAOD爐，LF鋼包精煉爐、一機一流200*1600mm板坯連鑄機生產(chǎn)含鉬奧氏體不銹鋼為例，來敘述本發(fā)明的生產(chǎn)工藝：
（1）搭配不同品種的紅土鎳礦，Ni在1.2~1.5%，F(xiàn)e在18.0~20.0%，P<0.01%；
（2）干燥窯煤粉做燃料，使紅土礦含水從35~40%降低到20~25%左右，大致成分如下表：
（3）回轉(zhuǎn)窯完全脫去紅土礦所含的表面水，結(jié)晶水降低到0.5~0.7%，對礦中所含鐵、鎳等氧化物預(yù)還原，出窯焙砂溫度在680~850℃，以窯內(nèi)不結(jié)料圈的最高溫度為宜，成分如下表：
（4）礦熱爐綜合考慮電耗及需鐵量，出鋼Ni在8.5~10.5%，出鋼P<0.025%，S<0.4%；
（5）鎳鐵水倒入鐵包，鐵包上投入用碳化稻殼蓋住，鐵水溫度1450~1500℃為宜，控制渣中SiO2/MgO：1.60~1.70，大致鎳鐵渣成分如下表：
（6）每包鎳鐵水兌鋼量50~55噸；
（7）行車吊運紅送鎳鐵水至AOD爐，進行冶煉，其中合金及造渣劑加入量計算：
a）合金加入量計算：
高碳鉻鐵加入量：75000*16.61%/60%=20762（Kg）；
b)氧化期石灰加入量：
石灰加入量={[%Si]*75000*2.14*R}/(%CaO)有效，其中[%Si]是鋼水中硅含量；R=(%CaO)/(%SiO2)表示堿度；(%CaO)有效——石灰中有效CaO含量。
（8）AOD化鋼階段，兌入鎳鐵水后，加入19~21噸60%高碳鉻鐵及石灰、白云石進行吹煉，化鋼溫度達到1400~1500℃，化鋼堿度控制在1.1~1.3之間，鋼液成分大致如下表：
（9）AOD氧化、還原及精煉按規(guī)范進行，確保出鋼溫度1600~1650℃，出鋼渣堿度R=1.8~2.0，鋼液總O含量<0.0050%，大致出鋼成分如下下表：
（10）將合格的AOD鋼水倒入鋼包，鋪好碳化稻殼送至LF鋼包精煉爐進行冶煉；
（11）LF爐進行成分、溫度微調(diào)后，進行夾雜物改性處理，并進行軟吹、鎮(zhèn)靜操作；
a）鋼水進站后，打開氬氣強攪拌使鋼水充分混勻，測溫取樣；
b）送電化鋼升溫，根據(jù)樣品成分微調(diào)至目標(biāo)成分，Dg值控制5.0~7.0之間，溫度控制在1470~1515℃，并根據(jù)S含量，必要時加入20~50Kg改質(zhì)劑調(diào)整渣堿度；
c）調(diào)整氬氣壓力0.8~1.5MPa，喂硅鈣線110m，進行深脫氧及夾雜物改性處理；
d）調(diào)整氬氣壓力0.3~1.0MPa，進行軟吹操作14min，以鋼液不裸露為宜；
e）停氣鎮(zhèn)靜鋼水20min，保證夾雜物充分上浮，提高鋼水純凈度。
（12）大包鋼水吊運至連鑄回轉(zhuǎn)臺，控制中間包溫度1478~1484℃，保證恒拉速1.1m/min，澆鑄成板坯；
（13）連鑄全程保護澆鑄，交接爐控制大包下渣，使鋼包殘留鋼渣重2.5~4.0t，換包時加快節(jié)奏，中包噸位22.5t；
（14）針對煉鋼、連鑄過程異常板坯，如頭尾坯、換水口坯、拉速波動坯實行等級判定，必要時進行表面修磨處理；
（15）板坯入庫后，按照工藝穩(wěn)定性進行板坯用途碼標(biāo)識，做到適才適用。
實施例3
本實施例仍提供的是一種利用紅土鎳礦冶煉的低碳含鉬奧氏體不銹鋼，其化學(xué)成分重量百分配比為：C：0.027%；Si：0.51%；Mn：1.24%；Cr：16.30%；Ni：10.04%；Mo：2.04%，N：0.025%；P：0.032%；S：0.0030%，Cu：0.041%，O：0.0035%，Ti：0.0070%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素，按成分計算Dg值=5.12；同樣的，前述Dg值的計算方式與實施例1相同。
上述的低碳含鉬奧氏體不銹鋼的生產(chǎn)工藝如下：
現(xiàn)以在φ5×40m 干燥窯、φ4.4×100m回轉(zhuǎn)窯、33000KVA礦熱爐，75tAOD爐，LF鋼包精煉爐、一機一流200*1600mm板坯連鑄機生產(chǎn)含鉬奧氏體不銹鋼為例，來敘述本發(fā)明的生產(chǎn)工藝：
（1）搭配不同品種的紅土鎳礦，Ni在1.2~1.5%，F(xiàn)e在18.0~20.0%，P<0.01%；
（2）干燥窯煤粉做燃料，使紅土礦含水從35~40%降低到20~25%左右，大致成分如下表：
（3）回轉(zhuǎn)窯完全脫去紅土礦所含的表面水，結(jié)晶水降低到0.5~0.7%，對礦中所含鐵、鎳等氧化物預(yù)還原，出窯焙砂溫度在680~850℃，以窯內(nèi)不結(jié)料圈的最高溫度為宜，成分如下表：
（4）礦熱爐綜合考慮電耗及需鐵量，出鋼Ni在8.5~10.5%，出鋼P<0.025%，S<0.4%；
（5）鎳鐵水倒入鐵包，鐵包上投入用碳化稻殼蓋住，鐵水溫度1450~1500℃為宜，控制渣中SiO2/MgO：1.60~1.70，大致鎳鐵渣成分如下表：
（6）每包鎳鐵水兌鋼量50~55噸；
（7）行車吊運紅送鎳鐵水至AOD爐，進行冶煉，其中合金及造渣劑加入量計算：
a）合金加入量計算：
高碳鉻鐵加入量：75000*16.30%/60%=20375（Kg）；
b）氧化期石灰加入量：
石灰加入量={[%Si]*75000*2.14*R}/(%CaO)有效，其中[%Si]是鋼水中硅含量；R=(%CaO)/(%SiO2)表示堿度；(%CaO)有效——石灰中有效CaO含量。
（8）AOD化鋼階段，兌入鎳鐵水后，加入19~21噸60%高碳鉻鐵及石灰、白云石進行吹煉，化鋼溫度達到1400~1500℃，化鋼堿度控制在1.1~1.3之間，鋼液成分大致如下表：
（9）AOD氧化、還原及精煉按規(guī)范進行，確保出鋼溫度1600~1650℃，出鋼渣堿度R=1.8~2.0，鋼液總O含量<0.0050%，大致出鋼成分如下表：
（10）將合格的AOD鋼水倒入鋼包，鋪好碳化稻殼送至LF鋼包精煉爐進行冶煉；
（11）LF爐進行成分、溫度微調(diào)后，進行夾雜物改性處理，并進行軟吹、鎮(zhèn)靜操作；
a）鋼水進站后，打開氬氣強攪拌使鋼水充分混勻，測溫取樣；
b）送電化鋼升溫，根據(jù)樣品成分微調(diào)至目標(biāo)成分，Dg值控制5.0~7.0之間，溫度控制在1470~1515℃，并根據(jù)S含量，必要時加入20~50Kg改質(zhì)劑調(diào)整渣堿度；
c）調(diào)整氬氣壓力0.8~1.5MPa，喂硅鈣線110m，進行深脫氧及夾雜物改性處理；
d）調(diào)整氬氣壓力0.3~1.0MPa，進行軟吹操作15min，以鋼液不裸露為宜；
e）停氣鎮(zhèn)靜鋼水22min，保證夾雜物充分上浮，提高鋼水純凈度。
（12）大包鋼水吊運至連鑄回轉(zhuǎn)臺，中間包溫度1480~1486℃，保證恒拉速1.2m/min，澆鑄成板坯；
（13）連鑄全程保護澆鑄，交接爐控制大包下渣，使鋼包殘留鋼渣重2.5~4.0t，換包時加快節(jié)奏，中包噸位大于23.2t；
（14）針對煉鋼、連鑄過程異常板坯，如頭尾坯、換水口坯、拉速波動坯實行等級判定，必要時進行表面修磨處理；
（15）板坯入庫后，按照工藝穩(wěn)定性進行板坯用途碼標(biāo)識，做到適才適用。
除上述以外，還需要說明的是在本說明書中所談到的“一個實施例”、“另一個實施例”、“實施例”等，指的是結(jié)合該實施例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或者特點包括在本申請概括性描述的至少一個實施例中。在說明書中多個地方出現(xiàn)同種表述不是一定指的是同一個實施例。進一步來說，結(jié)合任一實施例描述一個具體特征、結(jié)構(gòu)或者特點時，所要主張的是結(jié)合其他實施例來實現(xiàn)這種特征、結(jié)構(gòu)或者特點也落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
盡管這里參照本發(fā)明的多個解釋性實施例對本發(fā)明進行了描述，但是，應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計出很多其他的修改和實施方式，這些修改和實施方式將落在本申請公開的原則范圍和精神之內(nèi)。更具體地說，在本說明書和權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可以對主題組合布局的組成部件和/或布局進行多種變型和改進。除了對組成部件和/或布局進行的變型和改進外，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，其他的用途也將是明顯的。