[发明专利]一种采用氩氧脱碳炉冶炼高锰TWIP钢的方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金领域，涉及一种钢的冶炼方法，具体来说是一种采用氩氧脱碳炉冶炼高锰TWIP钢的方法。

背景技术

汽车轻量化是减少汽车尾气排放、降低油耗，实现生产环境友好型汽车的目标的主要措施。孪晶诱导塑性(TWIP)钢具有强度和塑性的良好配合，是目前已提出的各种汽车用钢方案中最适合用作汽车用钢的新钢种。

就世界各国研究的各种TWIP钢体系而言，都集中在含锰18%~33%的高锰Fe-Mn-C基体系，在此基础上加入不同量的Al、Si、Ni、V、Mo、Cu、Ti、Nb、Cr等元素。其中：C0.35%~1.05%、Mn15%～26%、Si≤3.0%、Al≤0.050%、S≤0.030%、P≤0.080%、N≤0.1%，其余为铁和杂质的高碳高锰钢是现今最为典型的一类TWIP钢。

由于TWIP钢中含有大量的锰，锰具有与氧的亲和力比铁与氧的亲和力大得多的特点，因此，在大规模生产中一般宜采用AOD来冶炼TWIP钢。而对于钢中氮含量要求小于或等于0.1%的TWIP钢，由于成品规格中氮含量控制较宽，为在AOD中冶炼TWIP钢采用以氮气代替氩气的“以氮代氩”工艺打开了一个方便之门。

专利文献CN102312158A公开了一种Nb、Ti合金化低碳高强度高塑性TWIP钢及制备方法，采用感应炉进行熔炼。专利文献CN102690938A公开了一种低碳Fe-Mn-Al-Si系TWIP钢中试生产方法，采用感应炉和电渣重熔炉双联熔炼TWIP钢。专利文献CN1743489A公开了一种高锰钢熔炼工艺及高锰钢铸件，采用感应炉进行熔炼含10%~14%Mn，1%~1.4%C的高锰钢。专利文献CN102286704A公开了一种耐磨抗腐蚀高锰钢及其制备方法，提供了含12%~14%Mn，1.2%~1.3%C的耐磨高锰钢的铸造、热处理工艺，没有提供冶炼方法。专利文献CN103484777A公开了一种奥氏体锰钢及其制备方法，采用感应炉熔炼含16%~19%Mn，0.9%~1.5%C的高锰钢。这些方法均不适合于大规模的生产，不能满足汽车行业对该钢种的需求。专利文献CN101191180A公开了一种含10.5%~20.0%Mn，1.0%~1.5%C的超高性能耐磨高锰钢及其生产方法，只提供了除锰以外的元素的合金化工艺。专利文献CN101191180A公开了一种含23.5%~24.4%Mn，0.55%~0.64%C的汽车用高锰钢及其制造方法，提供了轧制工艺，没有提供相应的冶炼方法。专利文献CN103468874A公开了一种采用氩氧炉冶炼低碳TWIP钢的生产方法，TWIP钢中含20%~30%Mn，C≤0.06%，采用金属锰或电解锰进行锰的合金化，原料成本高；采用AOD炉的最高氧/氩比进行吹氧脱碳，锰、硅等与氧亲和力大的元素会大量氧化，收得率低。

在这些采用AOD冶炼TWIP钢的方法中，整个冶炼过程中均始终采用吹氩的方法，不吹氮气。由于氩气的成本比氮气成本高，因此采用氩气进行AOD冶炼的成本要比用氮气进行AOD冶炼的成本高得多。

发明内容

针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种在氩氧脱碳炉内采用以氮气代替现有通常使用的氩气的“以氮代氩”工艺冶炼高锰TWIP钢的方法，所述的这种在氩氧脱碳炉内采用“以氮代氩”工艺冶炼高锰TWIP钢的方法解决了现有技术中的AOD冶炼高锰TWIP钢时成本高的技术问题。

本发明提供了一种采用氩氧脱碳炉冶炼高锰TWIP钢的方法，包括将原料置于AOD炉内，然后经过吹氧脱碳的步骤，还原的步骤，脱硫的步骤，成分和温度调整的步骤，得到合格的高锰TWIP钢，吹氧脱碳的步骤采用吹入氧气和氮气混合气体的方法进行冶炼，吹氧脱碳的步骤由若干个阶段组成，每个阶段中从底吹或侧吹的风口向氩氧脱碳炉内的钢水中吹入氧气和氮气的混合气体，在氧气和氮气的混合气体中，氧气和氮气的体积比在3:1至1:10之间，所述的高锰TWIP钢中碳含量为0.35%~1.2%，锰含量为15%~33%，氮含量为小于或等于0.1%。

进一步的，在还原的步骤中，在底吹或侧吹风口，进行全程吹氮气或部分阶段吹氮，或者在全程或部分阶段吹氮气和氩气的混合气体。

进一步的，在脱硫期、和成分和温度调整的步骤中，全程底吹或侧吹氩气，直到出钢。

进一步的，吹氧脱碳的步骤由至少两个阶段组成。

本发明的采用在AOD内以氮代氩工艺冶炼高锰TWIP钢的方法与现有技术相比较，具有以下优点：

（1）在AOD冶炼TWIP钢时采用氮气取代氩气，原料成本大大降低。