[发明专利]一种真空精炼超低碳铁素体不锈钢的方法

说明书

技术领域

本发明涉及不锈钢冶炼领域，特别涉及利用真空吹氧脱碳炉(VOD炉)真空精炼超低碳铁素体不锈钢的方法。

背景技术

随着镍资源供应紧张，对镍资源依赖性小的铁素体不锈钢越来越受到社会的重视，铁素体不锈钢为了确保其耐蚀性和焊接点的延展性，要求间隙元素碳和氮的含量越低越好，当铁素体不锈钢中碳、氮总含量低于0.015％(150ppm)时，上述性能得到大大改善和提高。由于铁素体不锈钢的铬含量在11％～30％，铬的存在大大降低了钢液中碳和氧元素的活度，使得钢液在冶炼过程中脱碳非常困难，只有在真空处理条件下才能有效脱碳。

目前，大生产中精炼超低碳铁素体不锈钢的方法为如下三种：强搅拌VOD法、VOD-PB法和VCR法。

强搅拌VOD法是在原有VOD设备基础上提高底吹气量强化搅拌，以加快炉内脱碳反应速率的方法。

VOD-PB法是在真空精炼过程中用喷枪向钢液表面喷吹铁矿石、锰矿石等氧化剂，可在高碳区促进脱氮反应，在低碳区强化脱碳，但此方法的工艺和设备非常复杂，导致精炼成本增高。

VCR法是在AOD(底吹氩氧脱碳炉)设备上配置真空处理装置，无需高真空处理即可精炼出超低碳铁素体不锈钢，但其设备更为复杂，精炼操作更为困难。

综观如上三种方法，强搅拌VOD法是最为经济的精炼超低碳铁素体不锈钢的方法，在全球得到了广泛的推广，然而此方法精炼超低碳铁素体不锈钢时的终点碳含量波动较大，终点碳含量一般在0.0070％～0.0130％之间，由于终点碳含量经常超过0.0100％，导致产品质量下降甚至报废，此问题的解决无疑可稳定产品质量并降低精炼成本。

强搅拌VOD常规操作步骤如下：前一工序(一般是AOD)钢水处理结束后，不经过扒渣处理直接进入VOD真空处理器，VOD处理过程一般分为三个阶段：首先是一般真空条件下吹氧脱碳阶段，通过炉气质谱仪显示的炉气成分数据来判断当前的脱碳速率，当脱碳速率快速下降到一定程度时停止吹氧脱碳；然后是高真空条件下采取强搅拌进行自由脱碳；自由脱碳结束后一次性添加造渣料和脱氧剂，将炉内因吹氧生成Cr₂O₃还原并深脱氧。整个操作除了保证终点碳、氮总含量在极低范围内不超标外，还应满足脱氧、脱硫和夹杂物控制等一系列要求。

韩国专利公开号KR20030035078介绍了AOD(底吹氩氧脱碳炉)和VOD(真空吹氧脱碳炉)双联法生产超低碳不锈钢方法，AOD出钢碳含量控制在0.0100％～0.0300％，VOD出钢碳可以控制在0.0100％以下，然而此专利没有涉及如何脱氧并造还原渣的方法，而还原阶段所加物料容易造成钢液增碳；

中国专利公开号CN101058837A提出了VOD冶炼超纯铁素体不锈钢的步骤，实际上为常规VOD操作步骤，并没有涉及如何通过强化脱碳和防止增碳来稳定控制终点碳含量方面的技术，同时此专利在钢液深脱氧后处理时间太短，这对钢液脱硫是不利的；

韩国专利公开号KR20030003846提出在停氧后的高真空自由脱碳过程中喷吹石灰来防止石灰向钢液增碳，此专利要求设备非常复杂，实际操作的可行性较差；

日本专利公开号JP8260030提出当渣中Cr₂O₃含量达到40％时停止吹氧，以此来防止熔池钢液中的铬氧化过多，此专利在吹氧过程保持大量的渣，如此多渣量会严重妨碍真空处理过程中钢液的流动，从而降低脱碳效率。总之，现有技术还没有涉及同时采取强化脱碳和防止增碳措施来控制终点碳含量的技术和相关方法，对还原过程脱氧和脱硫也没有论述。

发明内容

本发明的目的在于提供一种真空精炼超低碳铁素体不锈钢的方法，进一步降低铁素体不锈钢真空精炼过程终点碳含量，同时还满足对钢液深脱硫的要求，以提高超低碳铁素体不锈钢冶炼的成功率，从而提高产品质量和降低冶炼成本。

本发明的技术方案是，

本发明提供一种用VOD炉(真空吹氧脱碳炉)精炼超低碳铁素体不锈钢的新方法，本发明方法通过钢包进入VOD工位前扒渣、吹氧动态脱碳、合理的停止吹氧控制和两步脱氧操作，实现强化脱碳和有效防止增碳，稳定控制处理结束时钢液碳含量，本方法无需对VOD设备进行改造且操作简单。

具体地，本发明的真空精炼超低碳铁素体不锈钢的方法，其包括如下步骤：

1)钢包进入真空吹氧脱碳炉，真空罐内压力满足小于100Pa，钢液初始铬含量质量百分比在10％～25％之间，碳含量质量百分比在0.25％～0.60％之间，钢液初始温度高于1600℃；