[发明专利]含有至多30%锰的钢熔体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及如权利要求1所述的含有至多30％锰的钢熔体的制备方法。

背景技术

在本文中，认为钢熔体除锰外可含有至多5％Si，至多1.5％C，至多22％Al，至多25％Cr，至多30％Ni，以及至多5％的Ti、V、Nb、Cu、Sn、Zr、Mo和W中的每一种、以及至多1％的N和P中的每一种。

此类钢用于例如汽车工业以便满足如下要求：减少车辆燃料消耗同时维持最高的舒适水平。重量减轻起着关键作用。供应商试图满足这种要求，具体地，在汽车车身部件中通过利用较高强度的钢来尝试减小壁厚而不发生抗弯曲性的损失；在成型工艺中通过深冲压和/或拉延；以及在涂覆工艺中。

EP 0 889 144 A1提出了一种可冷成形(特别是易于深冲压)的奥氏体轻质钢，该钢具有1100MPa的拉伸强度。该钢的主要元素是Si、Al和Mn，其含量范围为1-6％Si、1-8％Al和10-30％Mn，余量为铁且包括常见的钢伴生元素。

可获得的高变形能力是通过特殊的效应获得的，例如钢的TRIP(相变诱发塑性)、TWIP(孪晶诱发塑性)或SID(剪切带诱发塑性)性质。

这些钢的问题是它们的冶金生产，因为具有高的合金化元素含量。

DE 101 64 610 C1公开了一种含有至多30％锰的钢熔体的制备方法，其中例如在感应炉中将进料熔化成熔体，其中用铝将进料熔体脱氧使得在整个熔化过程期间氧被铝结合，并向脱氧的熔体中添加锰和硅，并保持熔融浴的温度略高于液相线温度。这种方法意图是防止当向熔体添加锰时产生褐烟。

DE 35 02 542.5公开了一种具有不小于8重量％Mn的钢的制备方法，其中将进料和造渣助熔剂装入具有碱性衬里的电弧炉，随后将它们熔化。

一种重要的造渣剂是石灰石，借以在向熔体中添加锰之前进行扩散氧化。锰，以及由Al₂O₃构成的炉渣混合物，石灰石，含碳材料，硅化铁和氟化钙因此被以小比例加入熔体中。最终的脱氧是借助铝进行的。

该工艺路线意图是一方面减少熔体中的磷含量，且另一方面是减少精炼渣中的锰(II)氧化物和铁(II)氧化物的总含量。该工艺特别适合于降低熔体中的高磷含量。

制备具有高锰含量的钢的常规制造方法具有重要的缺点。

在添加包含合金元素的进料期间，高的合金含量要求向熔体提供额外的热量；典型在盘式炉中进行的合金化由于容器几何形状和相关的小的加热功率因而是非常耗时的，并且因此是不经济的。

另外，在盘式炉中进行合金化是困难的、不利的且不经济的，因为在处理开始时应装入大量的进料和造渣剂以及相关的低的浴液高度或低的钵填充水平。

另一个问题是，进料中所含的大部分锰可被相当酸性或富氧的炉渣吸收，且然后不再可用于产生熔体。

小的锰收率(即熔体中所含的锰与进料中所用的锰之间的比率)也损害了成本效率。

相反，如果选择碱性炉渣，这时在向熔体添加碳期间炉渣起泡将是不充分的。

在电弧炉中使炉渣起泡的普遍做法是以如下形式：由加入的碳与来自炉渣的FeO的反应形成CO/CO₂。然而，碱性炉渣中FeO的存在量不足，因为FeO被非常有效地还原，例如被来自熔体的硅所还原。然而，发泡炉渣的形成增加能量效率并且防止对炉衬的损伤。

此外，所用锰载体中所含的物质可在合金化过程期间引起炉渣粘度增加，并且可甚至引起炉渣的凝固。

炉渣还可引起对衬里/耐火材料的严重损伤，使得炉渣浴和耐火材料必须相互匹配。

发明内容

本发明的目的是提供一种含至多  30％锰的钢熔体的制备方法，该方法克服了前述缺点并且使生产路线的最高可能成本效率成为可能。

以权利要求1的特征解决了这个目的。从属权利要求中描述了有利的变体。

根据本发明的教导，本发明的方法包括如下步骤：

·提供并使用可加热的容器，该容器适合于在短时间内向熔体内或者向待熔化的材料内引入大量热量，且比加热功率为大于200kW/每吨所得熔体或者小于3的毕奥数(Biot)。

·向所述可加热容器加入液态铁熔体，或含有固体铁的替代性材料，或者液态铁熔体与含有固体铁的替代性材料的组合。

·添加部分量或全部量的碱性造渣剂，该造渣剂基本由CaO、MgO或对应的白云石组成，其中基于所需的Si含量和Si/Mn比率来确定该造渣剂的组成和量。

·随后，任选地熔化固态铁载体至具有炉渣的低合金化的钢熔体。

·添加部分量或全部量的含有Mn和/或Si的合金元素载体。