一種高純凈度不銹鋼的生產(chǎn)工藝控制方法與流程

本發(fā)明涉及合金冶煉，具體涉及一種高純凈度不銹鋼的生產(chǎn)工藝控制方法。

背景技術(shù)：

1、高純凈度不銹鋼通常應(yīng)用于航空航天、石油化工、汽車(chē)、食品、醫(yī)療、通訊等領(lǐng)域。由于其應(yīng)用的工況條件，對(duì)有害夾雜控制較一般材料嚴(yán)格許多，為解決不銹鋼材料的純凈度問(wèn)題，一般采用aod精煉+電渣重熔進(jìn)行生產(chǎn)，該方法生產(chǎn)成本高、對(duì)原材料要求高、生產(chǎn)效率低、成材率低，為了在得到高純凈度不銹鋼的同時(shí)提高生產(chǎn)效率，需要去除電渣重熔過(guò)程，通過(guò)優(yōu)化aod精煉等過(guò)程來(lái)獲得高純凈度不銹鋼。

2、其中在aod精煉時(shí)需要向鋼水中補(bǔ)加鎳、鉻、鉬等元素，在補(bǔ)加這些元素時(shí)需要對(duì)鋼水?dāng)嚢韬凸娜氲趸旌蠚?，?dāng)攪拌速度和氮氧比例不合適時(shí)，可能導(dǎo)致需要多次補(bǔ)加以及補(bǔ)加的元素出現(xiàn)損耗，進(jìn)而導(dǎo)致不銹鋼凈度不夠高和生產(chǎn)效率降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種高純凈度不銹鋼的生產(chǎn)工藝控制方法。

2、本發(fā)明的一種高純凈度不銹鋼的生產(chǎn)工藝控制方法采用如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供了一種高純凈度不銹鋼的生產(chǎn)工藝控制方法，所述生產(chǎn)工藝中包括aod爐精煉過(guò)程，a0d精煉過(guò)程中向盛有鋼水的aod爐中補(bǔ)加若干種元素，并對(duì)鋼水進(jìn)行攪拌，同時(shí)向鋼水中通入氮氧的混合氣，在每次aod爐精煉過(guò)程中，記錄每種元素的含量變化曲線(xiàn)、攪拌速度變化曲線(xiàn)以及氮氧比例變化曲線(xiàn)；所有次aod爐精煉過(guò)程中，所有元素的含量變化曲線(xiàn)、攪拌速度變化曲線(xiàn)以及氮氧比例變化曲線(xiàn)記為歷史精煉曲線(xiàn)；

4、在當(dāng)前的aod爐精煉過(guò)程中，采樣鋼水并獲取鋼水中每種元素的含量，根據(jù)每種元素的含量以及歷史精煉曲線(xiàn)獲得每種元素的最佳攪拌速度和最佳氮氧比例，所述最佳攪拌速度和最佳氮氧比例是指每種元素變化率最大的采樣時(shí)間下的攪拌速度和氮氧比例；

5、歷史精煉曲線(xiàn)中，在所述最佳攪拌速度和最佳氮氧比例下，根據(jù)每種元素每次補(bǔ)加時(shí)的含量變化量，獲得每種元素在最佳攪拌速度和最佳氮氧比例下的損耗系數(shù)；

6、利用所有元素的最佳攪拌速度和最佳氮氧比例以及每種元素的所述損耗系數(shù)，獲得當(dāng)前的aod爐精煉過(guò)程中鋼水的攪拌速度和氮氧比例。

7、優(yōu)選的，所述獲得每種元素的最佳攪拌速度和最佳氮氧比例，包括的具體步驟如下：

8、歷史精煉曲線(xiàn)包括每次aod爐精煉過(guò)程中的每種元素的含量變化曲線(xiàn)，每種元素的含量變化曲線(xiàn)的橫坐標(biāo)為鋼水的采樣時(shí)間，縱坐標(biāo)為采樣出的鋼水中每種元素的含量；歷史精煉曲線(xiàn)包括每次aod爐精煉過(guò)程中的攪拌速度變化曲線(xiàn)，攪拌速度變化曲線(xiàn)的橫坐標(biāo)為鋼水的采樣時(shí)間，縱坐標(biāo)為鋼水的攪拌速度；歷史精煉曲線(xiàn)包括每次aod爐精煉過(guò)程中的氮氧比例變化曲線(xiàn)，氮氧比例變化曲線(xiàn)的橫坐標(biāo)為鋼水的采樣時(shí)間，縱坐標(biāo)為氮氧的混合氣中的氮氧比例；

9、在當(dāng)前的aod爐精煉過(guò)程中，鋼水中每種元素的含量記為aa；

10、歷史精煉曲線(xiàn)中，對(duì)于每種元素，獲取與aa差異最小的若干個(gè)含量，所述差異最小的若干個(gè)含量對(duì)應(yīng)的采樣時(shí)間記為當(dāng)前的aod爐精煉過(guò)程中每種元素的參考采樣時(shí)間；

11、任意一個(gè)參考采樣時(shí)間記為t，采樣時(shí)間t的上一個(gè)采樣時(shí)間記為t1；每次aod爐精煉過(guò)程中每種元素在采樣時(shí)間t的含量記為ft；每種元素在采樣時(shí)間t1的含量記為ft1，將作為當(dāng)前的aod爐精煉過(guò)程中在采樣時(shí)間t下每種元素的變化率；

12、在所有次aod爐精煉過(guò)程中的所有參考采樣時(shí)間下，獲取每種元素變化率最大的參考采樣時(shí)間，將變化率最大的參考采樣時(shí)間下的攪拌速度和氮氧比例記為每種元素的最佳攪拌速度和最佳氮氧比例。

13、優(yōu)選的，所述根據(jù)每種元素每次補(bǔ)加時(shí)的含量變化量，獲得每種元素在最佳攪拌速度和最佳氮氧比例下的損耗系數(shù)，包括的具體步驟如下：

14、在歷史精煉曲線(xiàn)中，每種元素的最佳攪拌速度和氮氧比所對(duì)應(yīng)的采樣時(shí)間記為tmax，采樣時(shí)間tmax的上一個(gè)采樣時(shí)間記為t0；采樣時(shí)間tmax下每種元素的含量記為f1，采樣時(shí)間t0下每種元素的含量記為ft0；每種元素的目標(biāo)含量記為f1，損耗系數(shù)為。

15、優(yōu)選的，所述利用所有元素的最佳攪拌速度和最佳氮氧比例以及每種元素的所述損耗系數(shù)，獲得當(dāng)前的aod爐精煉過(guò)程中鋼水的攪拌速度和氮氧比例，包括的具體步驟如下：

16、損耗系數(shù)記為x，將exp(-x)作為每種元素的關(guān)注因子，將關(guān)注因子小于第一預(yù)設(shè)閾值tth1的元素記為待修正元素，待修正元素對(duì)應(yīng)的損耗系數(shù)記為q1；

17、根據(jù)待修正元素的含量以及歷史精煉曲線(xiàn)獲得每種待修正元素的次佳攪拌速度和次佳氮氧比例，所述次佳攪拌速度和次佳氮氧比例是指每種元素變化率次大的采樣時(shí)間下的攪拌速度和氮氧比例；其中待修正元素的所述變化率的最大值記為q1，待修正元素的所述變化率的次大值記為q2；待修正元素在次佳攪拌速度和次佳氮氧比例下的損耗系數(shù)，記為q2；

18、根據(jù)w1以及待修正元素的最佳攪拌速度和最佳氮氧比例，以及次佳攪拌速度和次佳氮氧比例獲得待修正元素的參考攪拌速度；

19、所有待修正元素的參考攪拌速度與待修正元素之外的其它元素的最佳攪拌速度求均值，得到當(dāng)前的aod爐精煉過(guò)程中鋼水的攪拌速度；將所有待修正元素的參考氮氧比例與待修正元素之外的其它元素的最佳氮氧比例求均值，得到當(dāng)前的aod爐精煉過(guò)程中鋼水的氮氧比例；

20、其中；exp（）表示以自然常數(shù)為底的指數(shù)函數(shù)。

21、優(yōu)選的，所述根據(jù)w1以及待修正元素的最佳攪拌速度和最佳氮氧比例，以及次佳攪拌速度和次佳氮氧比例獲得待修正元素的參考攪拌速度，包括的計(jì)算公式為：

22、待修正元素的參考攪拌速度vj=exp(-w1)×vj1+(1-exp(-w1))×vj0，其中vj0、vj1分別表示待修正元素的最佳攪拌速度和次佳攪拌速度；

23、待修正元素的參考氮氧比例vb=exp(-w1)×vb1+(1-exp(-w1))×vb0，其中vb0、vb1分別表示待修正元素的最佳氮氧比例和次佳氮氧比例。

24、優(yōu)選的，所述aod爐精煉過(guò)程中向鋼水補(bǔ)加元素后，鋼水中包括的元素以及所包括的元素的目標(biāo)含量為：c的目標(biāo)含量為0.035%、si的目標(biāo)含量為0.35%、mn的目標(biāo)含量為3.9%、p的目標(biāo)含量≤0.024%、s的目標(biāo)含量≤0.005%、ni的目標(biāo)含量為10.3%、cr的目標(biāo)含量為20.1%、mo的目標(biāo)含量為2.3%、n的目標(biāo)含量為0.35%、nb的目標(biāo)含量為0.40%；

25、所述aod爐精煉過(guò)程中，結(jié)合鋼水中每種元素的起始含量以及目標(biāo)含量，利用多次拉配法計(jì)算補(bǔ)加每種元素時(shí)每種元素的補(bǔ)加量，然后將合金配料倒入鋼水中并進(jìn)行攪拌；

26、所述合金配料中包含需要補(bǔ)加的每種元素，且合金配料中補(bǔ)加的元素的重量等于每種元素所需的補(bǔ)加量；

27、所述合金配料包括：高碳鉻鐵、ni鐵、純鎳以及鉬鐵；補(bǔ)加的元素包括cr元素、ni元素、mo元素；其中高碳鉻鐵中包括60%的cr元素，ni鐵中包括9%的ni元素，純鎳中包括99%的ni元素，鉬鐵中包括60%的mo元素。

28、優(yōu)選的，所述向鋼水中通入氮氧的混合氣時(shí)，當(dāng)aod爐的溫度升溫至1680℃之前，氮氧的混合氣的氮氧比例設(shè)置為0.25；

29、所述所有次aod爐精煉過(guò)程中，第一次到第n次aod爐精煉過(guò)程中，當(dāng)aod爐的溫度升溫至1680℃之后，氮氧混合氣中氮氧比例為w，w的獲取方法為：在區(qū)間[1，4]內(nèi)隨機(jī)選擇一個(gè)值作為w的取值；其中n為預(yù)設(shè)數(shù)值。

30、優(yōu)選的，所述aod爐精煉過(guò)程中，當(dāng)鋼水中c含量低于目標(biāo)值時(shí)，向鋼水中加入硅鐵和99%的電解錳，去除殘?jiān)笱a(bǔ)加65%的鈮鐵，并補(bǔ)加石灰500kg、螢石300kg進(jìn)行造渣攪拌；攪拌時(shí)全部使用氮?dú)猓?dāng)溫度到達(dá)1600~1620℃時(shí)鋼水氮含量達(dá)到0.30%，當(dāng)溫度到達(dá)1560~1580℃時(shí)，鋼水氮含量到達(dá)0.34%時(shí)出鋼；硅鐵和所述電解錳的補(bǔ)加量通過(guò)多從拉配法計(jì)算獲得。

31、優(yōu)選的，所述aod爐精煉過(guò)程之后包括lf精煉，lf精煉過(guò)程中，通過(guò)氬氣攪拌，并通過(guò)補(bǔ)加合金，使得鋼水中的各種元素含量達(dá)到每種元素所需的目標(biāo)含量，將鋼水溫度調(diào)1515-1525℃范圍后進(jìn)行鑄造。

32、優(yōu)選的，所述lf精煉過(guò)程之后是連鑄，連鑄過(guò)程中使用連鑄機(jī)進(jìn)行連鑄，連鑄過(guò)程中過(guò)熱度與拉速匹配關(guān)系是：溫度≥1458℃、過(guò)熱度≥51℃時(shí)拉速設(shè)置為0.80m/min；溫度處于1457~1452℃、過(guò)熱度處于50~45℃時(shí)拉速設(shè)置為0.85m/min；溫度處于1451~1447℃、過(guò)熱度處于44~40℃時(shí)拉速設(shè)置為0.9m/min；溫度處于1446~1442℃、過(guò)熱度處于39~35℃時(shí)拉速設(shè)置為1.0m/min；溫度處于1441~1437℃、過(guò)熱度處于34~30℃時(shí)拉速設(shè)置為1.1m/min；溫度≤1436℃、過(guò)熱度≤29℃時(shí)拉速設(shè)置為1.2m/min。

33、本發(fā)明的技術(shù)方案的有益效果是：

34、本發(fā)明在當(dāng)前的aod爐精煉過(guò)程中，獲得每種元素的最佳攪拌速度和最佳氮氧比例，以及每種元素在最佳攪拌速度和最佳氮氧比例下的損耗系數(shù)。利用所有元素的最佳攪拌速度和最佳氮氧比例以及每種元素的所述損耗系數(shù)，獲得當(dāng)前的aod爐精煉過(guò)程中鋼水的攪拌速度和氮氧比例。本發(fā)明在吹氧攪拌過(guò)程中，以合適的攪拌速度并配合合適的氮氧比例可以令補(bǔ)加的合金快速的混合均勻以及減少補(bǔ)加的次數(shù)，避免攪拌速度與氮氧比例不匹配時(shí)，導(dǎo)致補(bǔ)加的合金中的元素出現(xiàn)損耗，例如合金中的元素被氧化成爐渣，或者補(bǔ)加的合金中在尚未完全融化或者混合均勻時(shí)被氧化成爐渣或者被爐渣吸附，最終避免了經(jīng)過(guò)多次補(bǔ)加才能使得補(bǔ)加的合金元素含量達(dá)到目標(biāo)含量的情況，以及避免浪費(fèi)合金配料，提高了最終的不銹鋼的純凈度和生產(chǎn)效率。