[发明专利]高铬铁水的脱碳方法

说明书

本发明是关于高铬铁水的脱碳方法

目前公知的高铬铁水的脱碳方法有氩氧脱碳法（AOD）、真空吹氧脱碳法（VOD）、转炉钢水真空吹氧脱碳法（VODC）、双管循环真空吹氧除气法（RH-OB）等。其中AOD法是在常压下从炉底吹入氧气和惰性气体的混合气体的方法;VOD法及VODC法是在真空下吹氧精炼的方法;RH-OB法则是在转炉中进行粗脱碳之后，再在RH脱气槽中进行真空吹氧精炼的方法。

但是，其中的AOD法有如下缺点，即由于此法是在常压下进行脱碳，而且是将氧直接吹入钢液中，因此铬氧化损失大，为此必须在炉渣中加入大量的硅铁、铝还原剂。

另外，VOD法、VODC法及RH-OB法的缺点是，这些方法是在真空下进行脱碳，尽管铬氧化损失小，但为了确保生产率，必须大量吹氧，因此就需要大容量的真空设备，这就增加了设备的投资。

另外，即使在常压下对高铬铁水进行脱碳吹炼，也必须向铁水中吹入大量的惰性气体来作为搅拌气体。通常可以采用的搅拌气体有氮气和氩气。但在制造低氮不锈钢时，由于氮气会增加钢中氮的浓度，因此不能用氮气，而不得不用昂贵的氩气。但大量使用氩气，又会带来增加成本的实际问题。鉴于上述原因，在制造低氮不锈钢时，往往采用易于脱氮的真空吹炼。

鉴于目前存在的上述问题，本发明的基本目的在于提供一种不必进行真空脱碳，不仅抑制铬氧化损失，而且在短时间内进行脱碳的方法。

另外，本发明的其他目的在于提供不仅能抑制铬氧化损失和缩短脱碳时间，而且不使用大量的氩气就能降低钢中的氮，以低成本制造低氮不锈钢的脱碳方法。

为此，本发明方法是将高铬铁水装在带有底吹风口和顶吹氧管的容器内，然后从顶吹氧管将用惰性气体稀释的脱碳用的氧气吹到高铬铁水中，同时从底吹风口吹入惰性气体对铁水进行强烈搅拌。

用上述方法，既可在常压下抑制铬氧化损失又可在短时间内完成脱碳。

现有的AOD法是采用从炉底的风口吹入氧气的方法。本发明人经过研究认为：底吹氧气是增加铬氧化损失的重要原因。亦即，由于底吹氧增加了铁水的静压，因此提高了一氧化碳的分压。其结果使碳反应受阻，脱碳用的氧气使铬发生氧化。因此本发明的方法不采用炉底吹氧，而采用从顶吹氧管吹氧的方法。

但是，如果从顶吹氧管单吹纯氧仍然不能适当地防止铬的氧化损失。这是因为在吹氧管吹氧时所产生的火点处脱碳反应最为剧烈，但在只吹氧气时，使这部分的一氧气碳分压变得非常高，其结果阻碍了脱碳反应的进行，氧气使铬氧化。因此本发明是从顶吹氧管吹入用惰性气体（氮、氩等）稀释的氧气，因而降低了火点处一氧化碳的分压，促进了脱碳反应。

为了促使金属熔液与顶吹氧气混合，本发明又进一步从底吹风口吹入惰性气体（氮、氩），以对 金属熔液进行强烈搅拌。这样，由于把底吹惰性气体的强烈搅拌和从顶吹氧管吹入的用惰性气体稀释的氧气相结合。因此可以抑制铬氧化损失并提高脱碳处理的效率。

在上述脱碳吹炼方法中，由于有效地抑制铬氧化损失。因此随着吹炼引起的脱碳过程进行，从吹炼过程中途要逐渐加大顶吹气体中的惰性气体的比例并缩小脱碳用氧气的供给量。

另外，脱碳吹炼过程中的炉渣量和铬氧化损失之间有很强的相依关系。进行上述的脱碳吹炼，每吨金属熔液产生不足50千克的炉渣，因此能有效地抑制铬氧化损失。

本发明特别是在制造低氮不锈钢时提供了一种不仅能抑制铬氧化损失，而且不使用大量的氩就能将钢中的氮控制在低量的脱碳方法。也就是为此所采取的第一种方法是在上述的脱碳吹炼完了之后，向钢水中加入硅铁或铝等脱氧剂并从底部吹入氩气进行搅拌。这样，由于在吹炼完了之后，在加入脱氧剂的同时又进行底吹氩气搅拌，使铬还原及脱氧，因而能有效地除去钢中的氮。

另外，第二种方法是从顶吹氧管向容器内的高铬铁水吹入用氩气稀释的脱碳用的氧气，同时从底吹风口吹入氮气对铁水进行强烈搅拌，以此进行脱碳吹炼。该脱碳吹炼结束后，再加入硅铁或铝等脱氧剂并底吹氩气搅拌钢水。

这样，由于用氩气作脱碳用氧气的稀释气体，因而防止了在吸收氮最剧烈的吹氧管火点部分的氮吸收，降低了钢中的氮。

第三种方法是从顶吹氧管吹入用氮气稀释的脱碳用的氧气，同时从底吹风口吹入氮气对铁水进行强烈搅拌，以此开始脱碳吹炼。在脱碳中途将脱碳用氧气的稀释气体由氮气换成氩气。该吹炼结束后，再加入硅铁或铝等脱氧剂并底吹氩气搅拌钢水。第四种方法是在上述第三种方法的脱碳中途不仅将稀释气体而且将底吹气体由氮气换成氩气。