[发明专利]采用CO2+O2混合气体吹炼实现脱碳保锰冶炼中高锰钢的方法

说明书

一种采用CO₂+O₂混合气体吹炼实现脱碳保锰冶炼中高锰钢的方法，属于钢铁冶金领域。中高锰钢中锰含量高于2％，在以纯O₂为气源的传统转炉或AOD炉的炼钢工艺过程中，由于脱碳反应和锰氧化等元素氧化反应产生的热量使得熔体温度过高，增加了钢中锰的挥发损失；而且，由于氧气的氧化程度很高，吹氧时造成的铁损以及锰的氧化损失较大。采用CO₂代替部分O₂作为冶炼钢水的气体，利用CO₂与钢中碳和锰的反应属于吸热反应这一特点，可以很好的解决由于钢中O₂与碳反应带来的局部升温过高而导致钢中锰的严重挥发这一问题；而且，相比于O₂，CO₂具有较弱的氧化性，可显著的降低锰的氧化损失，从而降低了中高锰钢的生产成本。

技术领域

本发明属于钢铁冶金领域，涉及一种钢的冶炼方法，具体来说是一种采用 CO₂+O₂混合气体吹炼实现脱碳保锰冶炼中高锰钢的方法，可以有效地降低中高锰钢的生产成本。

背景技术

汽车工业已成为发达国家的支柱产业，推动了经济的发展和社会的进步，据统计，车身质量每减少10％，油耗就会降低8％，排放减少4％。

应用轻量化材料可以解决节能、环保问题，但其难以满足汽车零部件的强塑性要求。

因此，现代汽车工业实现节能、减排和提高安全性这一目标的重要手段是应用先进高强钢。

其中，栾晶诱发塑性钢(TWIP)和Q&P钢具有高强度、高塑性、高能量吸收能力及高应变硬化率，可有效提高汽车的轻量化水平并缓解碰撞时的能量冲击，被认为是具有发展潜力的汽车用钢。

TWIP钢中锰含量达到15％-25％，Q&P钢中锰含量达到4％-12％，在以纯 O₂为气源的传统转炉、电炉、AOD或其他氧化初炼脱碳炉的炼钢工艺过程中，由于脱碳反应产生的热量使得熔体温度过高，增加了钢中锰的挥发损失。

而且，由于氧气的氧化程度很高，吹氧时造成的铁损以及锰的氧化损失较大。专利文献CN101191180A公开了一种汽车用高锰钢的的制造方法，涉及高锰钢中锰含量在23.5％-24.4％，碳含量在0.55％-0.64％，但该专利中只提供了一种轧制工艺，并未涉及高锰钢的冶炼方法。

专利文献CN102690938A公开了一种低碳Fe-Mn-Al-Si系TWIP钢中试的生产方法，采用了感应炉和电渣重熔炉双联进行冶炼，这种生产工艺的生产成本过高，不适合于大规模生产。

专利文献CN103468874A公开了一种采用氩氧炉冶炼高锰钢的方法，该钢种中锰含量在20％-30％，碳含量小于等于0.06％，在冶炼后期采用电解锰或金属锰进行锰的合金化，冶炼成本高；而且，氩氧炉中吹氧脱碳的步骤采用的是高氧/氩比的混合气体进行吹炼，钢中锰和硅元素会大量的氧化，直接导致钢中元素的收得率急剧下降。

专利文献CN105087865A公开了一种采用氩氧脱碳炉冶炼高锰钢的方法，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，虽然混合气体中使用氮气替代了氩气，在一定程度上降低了高锰钢的生产成本，但氮气的通入极易与钢中的铝结合生成氮化铝夹杂，降低了钢材的质量，而且氮气的通入并没有缓解高锰钢中锰元素由于熔池温度过高而导致的锰挥发的现象。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种冶炼中高锰钢的方法，在传统转炉和 AOD炉中采用以CO₂代替部分现有通常使用的O₂，即采用CO₂+O₂混合气体进行吹炼的方式实现脱碳保锰冶炼中高锰钢。