[发明专利]一种冶炼极低碳高硅不锈钢的方法

说明书

本发明涉及不锈钢冶炼方法，特别适用于冶炼极低碳高硅不锈钢。

极低碳高硅不锈钢是近期发明用于取代金属钛的耐浓硫酸腐蚀的新金属材料，有宽广的市场前景。当前，在工业生产条件下，生产极低碳(例如碳≤0.02％)高硅(例如硅含量2～7％)不锈钢，最大的难点是碳含量往往超过0.02％，不仅造成许多废品，浪费了大量人力和物力，而且由于冶炼成功率很低，限制了化工业等部门的发展。例如，采用真空感应炉法冶炼时，由于不能吹氧脱碳，只能在高真空状态下，利用延长精炼时间，进行微量地脱碳；为避免合金材料带入碳，须采用昂贵的金属材料(金属铬、金属硅及金属锰等)和超低碳软铁；而且在高真空状态下延长精炼时间脱碳，易损害坩埚，甚至导致漏钢事故发生，其结果，不但生产成本高，而且生产量少。又如，在VOD(真空吹氧精炼)炉上若采用常规工艺冶炼则会因硅铁或金属硅中带进的碳，往往使钢中含碳大于0.02％，使全炉钢成为废品。此外，若采用AOD(吹氩氧精炼)炉冶炼，由于不具备真空条件，比VOD炉更困难，炼成率极低。

本发明提供的采用VOD炉冶炼极低碳高硅不锈钢的方法，是指在真空度≤1/760atm(1/760atm＝1TORR＝133.322Pa)、温度≥1600℃状态下，利用钢液中的残余氧，将碳降到0.005％以下，生产极低碳高硅不锈钢的VOD炉精炼工艺。本发明完好地解决了前述的技术难题，能成功地用于工业生产。

本发明涉及到钢液[Si]及[C]氧化反应的热力学计算，要使(自由能变化△G₁°＝131100-73.87T)的反应向右进行，自由能变化△G必须≤O。即＝131100－73.87T＋4.575T{Lgfsi＋Lg[％si]  ＋2LgPco－Lga(sio₂)－2Lgfc－2Lg[％c]}上式中R    气体常数＝1.987Cal/mol·kT    绝对温度(K)

Pco      CO气泡的分压力(atm)

fsi      钢液中si的活度系数

[％si]   钢液中si含量(Wt％)

a(sio₂) 渣中SiO₂的活度

fc       钢液中碳的活度系数

[％c]    钢液中碳含量(wt％)

4.575＝R×(自然对数转换成常用对数的转换值

        2.303)。

设VOD炉精炼条件为：

Pco＝1/760atm

a_(sio2)＝0.1

[％Si]＝4％

[％C]＝0.005％

[％Cr]＝15％

[％Ni]＝15％

将以上条件代入式中，并查表得Lgf_si＝0.5150，Lgf_c＝0.1407，得△G＝131100-70.777T

令△G＝0，

则T≈1852.3K，即1579.3℃

从以上计算可知，当VOD炉的真空度(即Pco)达1/760atm时，即使钢液中含硅量为4％，只要钢液温度≥1600℃，就可以利用钢液中的残余氧，将[C]脱到0.005％以下。

本发明提供的采用VOD炉冶炼极低碳高硅不锈钢的工艺具体是：

首先，在一般真空度(1200～17000Pa)下，对钢液进行吹氧脱碳，当碳降至0.03％后，继续吹氧2～3分钟，使钢液过氧化；

然后，在较高真空度(200～300Pa)下，利用钢液中的剩余氧脱碳，使碳降至0.01％以下。

最后，加入硅铁，在高真空度(＜130Pa)下，加大氩气供量，强烈搅拌钢液，再次利用钢液中的残氧，将硅铁带入的碳去除；

分三步完成对钢液脱碳后，视需要补加少量合金，调整成份，并造渣，最终稳定地获得含碳量≤0.015％的高硅(硅含量2～7％)不锈钢。

经湖北省专利管理局、湖北省科学技术情报局和黄石市专利事务所分别对1985年以来专利文献进行检索后认定，未发现有与本发明相同的专利申请及文献报导。使用一般的废钢和铁合金，钢液在电弧炉完成初炼后即可用本发明稳定地冶炼出含碳量≤0.015％的高硅不锈钢。成本低廉，能组织工业性批量生产，显示了本发明在技术上的创造性和明显的经济效益。

实施例：