[其他]低磷高铬不锈钢及超低磷高铬不锈钢的脱磷工艺

说明书

研究一种好的脱磷剂加入法，提高其利用率，是提高高铬不锈钢脱磷率的关键。本发明用喷射冶金的方法，以碱或碱土金属及其合金的粉剂作脱磷剂喷入钢包或钢包精炼炉内的高铬不锈钢液中进行脱磷。工业条件下，脱磷率达到７１～８９％，钢中磷含量可降到０．００５％。可以用普通高铬不锈钢返回料或普通铁铬合金生产低磷或超低磷高铬不锈钢。

一般碳素钢和低合金钢种，应用氧化法脱磷原理，很容易将钢中磷含量降低到极低的水平。但氧化法对于高铬或高锰，或高铬锰、高氮含量的钢种，则很难将磷从钢液中除去。近年来，日本制钢所室兰制作所应用还原脱磷的原理，用上置法，在钢包包底导入氩气搅拌钢液的条件下，分批加入脱磷剂CaC₂于钢包内的钢液表面，对含铬量28～45%的熔钢进行脱磷处理，工业试验条件下，脱磷率达到42～66%〔竹之内朋夫等，日本金属学会会报，第23卷，第4号（1984）P267〕。这项技术的缺点是：脱磷剂与钢液接触界面面积小，有效作用时间短，脱磷剂钙的蒸发损失大，脱磷过程时间长，脱磷效果较差。

本发明的目的在于：应用喷射冶金的方法，将粉状脱磷剂喷入钢包或钢包精炼炉内的高铬不锈钢钢液深处，增大脱磷剂与钢液接触界面面积，增长脱磷剂与钢液有效的脱磷作用时间，缩短脱磷操作过程的时间，减少脱磷剂的蒸发损失，提高脱磷率。

对于低磷高铬不锈钢的脱磷工艺，用在高铬（〔Cr〕≥4.0%）或高锰（〔Mn〕≥2.0%），或高铬、锰，高氮含量（〔N〕≥0.10%）系列不锈钢、耐磨钢、超低温钢炉料化清后，测温，可在钢液温度为1560～1580℃时脱氧，扒除熔化渣。再可按占钢液重量的3～5%，以6∶2∶2，加入CaO+CaC₂+CaF₂渣料造新渣。化渣后，测温定氧，可在钢液温度为1550～1580℃，氧含量低于30～100ppm时，带渣出钢到钢包或钢包精炼炉中，其包衬可为碱性耐火材料打结而成，所说的碱性耐火材料可为镁砂或白云石。出钢过程中，可往钢包或钢包精炼炉内加铝0.5公斤/吨钢补充脱氧。钢包或钢包精炼炉在使用前，最好经过仔细烘烤。

钢液出到钢包或钢包精炼炉后，最好加盖密封，从其上部往钢包或钢包精炼炉内熔池上方吹惰性或还原性保护气体，例如氩气，吹氩压力可为0.5～0.8大气压（表压）。

测温定氧，最好在钢液温度为1500～1560℃，钢中氧含量低于30～100ppm时，用碱或碱土金属及其合金的粉剂作为脱磷剂，进行喷粉脱磷操作。所说的碱或碱土金属及其合金的粉剂可为CaC₂+CaSi混合粉剂，或CaC₂、或CaSi单一粉剂。载气最好用氩气。喷入量可以控制在2.0～5.0%（钢液重量百分比），喷粉速度可为10～30公斤/吨钢·分，喷粉设备可用公知的粉料分配器，自耗式单孔喷枪或一孔及一孔以上多孔永久型喷枪，及其供气调节系统。

喷粉脱磷后，最好继续在加盖密封、吹氩保护的条件下，将处理好的钢液，注入一个精炼装置中，但要注意防止脱磷渣进入精炼装置，这个精炼装置可以是带吹氧系统的钢包精炼炉或VOD、或AOD炉。在精炼炉中进行吹氧脱碳和其它精炼工序。

本发明同室兰制作所的技术比较，具有脱磷过程时间短，脱磷剂利用率高，脱磷效果好。经工业试验，本发明的脱磷率，对于18-8型不锈钢，达到74～89%，对于1Cr18Mn9Ni4Mo3Cu2N不锈钢，达到71～78%。同时，还能大幅度地降低钢中氧、硫、氮以及砷、铅、锑等有害元素的含量。

对于超低磷高铬不锈钢的脱磷工艺，日本制钢所室兰制作所应用双联冶炼法，即高铬合金应用还原法脱磷原理，钢液出炉后，置于钢包中，在从包底导入氩气搅拌钢液的条件下，用上置法，将脱磷剂CaC₂分批加入钢包内钢液表面，进行脱磷处理;在另一台电弧炉内冶炼碳素钢液，用氧化法脱磷原理，在炉内进行氧化脱磷。经过脱磷处理的高铬合金钢液，从钢包中注入VOD炉，在VOD炉内进行真空吹氧脱碳。然后，同已经脱磷处理的碳钢钢液一起注入钢包精炼炉，在钢包精炼炉内混合成低磷高铬不锈钢液（〔P〕＜0.010%），加热，真空精炼〔竹之内朋夫等，日本金属学会会报，第23卷，第4号（1984）P267）。如前所述，上述方法存在高铬合金钢液脱磷处理时间长，脱磷剂利用率较低，脱磷效果较差，因而很难生产超低磷高铬不锈钢（〔P〕≤0.005%）。