[发明专利]一种采用直接还原铁冶炼不锈钢的方法

说明书

技术领域

本发明属于不锈钢冶炼技术领域，特别是涉及一种采用直接还原铁冶炼不锈钢的方法；采用直接还原铁作为冶炼不锈钢的主原料，通过电炉熔化后，AOD炉和VOD炉精炼不锈钢。

背景技术

目前，国内外冶炼不锈钢的主原料多为普通废钢、不锈废钢和铁水。

国外冶炼不锈钢的原料多为不锈废钢，冶炼方法为电炉—AOD炉二步法或者电炉—AOD炉—VOD炉的三步法生产。电炉—AOD炉二步法的冶炼工艺，即以电炉为主要熔炼炉，在电炉中熔化废钢和铬铁、镍铁等合金料，然后在AOD炉中精炼成合格的不锈钢钢水。电炉—AOD炉—VOD炉三步法的冶炼工艺，即电炉负责熔化废钢和合金，AOD炉负责脱碳保铬，VOD炉完成终脱碳及最终成分微调和钢水质量控制。采用以上工艺，冶炼低P钢种，需在配料过程中将P控制在目标值以下才能实现。同时，废钢质量决定了不锈钢的质量，需要选择优质废钢才能冶炼优质钢种，但往往废钢中含有As、Cu、Pb、Sn等重金属无法去除，影响最终产品质量。

由于国内不锈废钢的资源严重短缺，国内冶炼不锈钢的原料多以铁水为主，然后在电炉配加合金，冶炼方法多为脱磷转炉（或铁包铁水三脱）—电炉—AOD炉（—VOD炉）的工艺流程。但是，由于冶炼原料为铁水，需配备焦化、烧结、高炉等长流程工序设施生产铁水。生产流程长，投资大，资源消耗多，环境污染严重。同时，为了降低铁水中P的含量，需配备专用的脱磷炉或铁水三脱设备，铁水脱磷后温度降低到1200℃～1300℃，又增加了后续电炉冶炼的负担。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用直接还原铁冶炼不锈钢的方法，克服上述现有技术废钢中含有As、Cu、Pb、Sn等重金属无法去除，影响最终产品质量的不足；并且，设备投资少、资源消耗少、环境污染少。

本发明的主原料为直接还原铁，只采用一座电炉熔化直接还原铁提供高温合格粗钢水，不锈钢生产的合金化作业主要集中在AOD炉内完成，所生产的不锈钢中P含量低，有害杂质含量低，品种范围广。工艺步骤及控制的技术参数为：

a、电炉熔炼：用偏心炉底电弧炉将直接还原铁熔化，吹氧熔炼后出钢，出钢温度1560℃~1580℃，P含量<0.02重量%；

 b、AOD炉合金化：将步骤a中电炉熔炼后的钢水兑入AOD炉中，初始阶段不加入高碳铬铁，吹氧脱碳升温，至熔池温度上升到1660℃~1680℃时，将高碳铬铁以1～2t/min的速度连续投入AOD炉中合金化，同时复合侧吹O₂/N₂混合气体脱碳保铬；将硅铁按吨钢耗量2~6kg投入钢中，一方面还原渣中Cr₂O₃，另一方面弥补热量损失，保持熔池温度，钢水终点温度1680℃～1700℃，终点碳0.25%~0.45重量%；

c、VOD炉精炼：将钢包运至VOD炉中深脱碳，底吹氩气或者氮气搅拌；

d、连铸：连铸采用钢包加盖，结晶器电磁搅拌及液面检测及自动控制，氩气保护浇注，凝固末端电磁搅拌。

步骤a中：冶炼不锈钢的原料为直接还原铁，C含量≧2.0%，金属化率≧90%，脉石含量≦4.5%，P含量≦0.04%。电炉为偏心炉底出钢，采用炉壁集束射流氧枪先进技术，氧气射流速度2.0~2.5马赫数。吹炼过程中，采用炉门碳氧枪复合喷吹，造泡沫渣实现长弧埋弧操作。电炉出钢温度1560℃~1580℃，P含量小于0.02%。流程中只需配置一座电炉熔化直接还原铁，为AOD炉提供合格粗钢水。