[发明专利]一种高氮奥氏体不锈钢冶炼方法

说明书

本发明涉及一种高氮奥氏体不锈钢冶炼方法，包括如下步骤：(1)高炉铁水“三脱”预处理，(2)顶底复吹TSR不锈钢精炼炉精炼，(3)钢包精炼炉外精炼，(4)连铸。与现有技术相比较，具有冶炼成本低，板坯表面及内部质量满足高氮奥氏体不锈钢钢种要求的特点。

技术领域

本发明涉及不锈钢生产技术领域，具体地说是一种高氮奥氏体不锈钢冶炼方法。

背景技术

高氮奥氏体不锈钢是指钢中含氮量超过0.4％(质量分数)的奥氏体不锈钢，这类钢种普遍表现出强度高、韧性高、耐腐蚀性能尤其是耐晶界腐蚀性能突出等优点，且具备了疲劳强度和良好的焊接加工性能。

氮元素在不锈钢中的作用，一方面作为固溶强化元素可有效细化晶，提高奥氏体不锈钢的屈服强度、抗拉强度和耐腐蚀性能，另一方面作为强烈的奥氏体形成元素，可有效降低铁素体和形变马氏体形成能力，这极大的节约了镍资源。

高氮不锈钢的冶炼主要面临两个问题，即如何在熔化状态获得高含量氮以及怎样保证在凝固过程中使氮处于溶解状态。为解决上述两个技术问题，所采取的主要措施有：设计合理的合金成分；控制合理的钢液温度；采取合适的工艺路线；选择适当的氮载体。研究表明，氮在钢液中的溶解度除与钢液温度有关外，还与钢液的化学成分有很大的关系，由于氮与大部分合金元素都可形成氮化物(以吸热反应为主)，所以随着钢液温度的降低，氮的溶解度升高；Cr、Mn、Mo、V、 Nb等元素可增加氮的溶解度；Ni、Cu、Si、C等元素则降低氮的溶解度。但是通过控制钢液温度和调整合金成分对氮溶解度的影响毕竟有限。目前，具有工业化前景的途径主要还是采取合适的工艺路线以及选择适当的氮载体。专利申请号201210550153.4公开了一种高氮高锰不锈钢及其冶炼方法，该工艺采用电炉熔化含锰含铬废钢或高碳铬铁，在氮氧脱碳精炼工序出钢前和钢包精炼炉工序共计补加2～2.5 吨氮化锰合金，这种工艺虽然满足了高氮钢含氮、含锰量的要求，但已经充分还原的钢水中加入大量的合金，钢水洁净度控制难度将增大，且影响到氮含量和铬含量的控制精度。

发明内容

本发明提出一种高氮奥氏体不锈钢冶炼方法。

本发明的技术方案是这样实现的：一种高氮奥氏体不锈钢冶炼方法，包括如下步骤：

(1)高炉铁水“三脱”预处理：高炉铁水在铁水罐内进行脱硅处理、脱硫处理和脱磷处理，将铁水中硅含量、硫含量和磷含量控制在合理范围内；

(2)顶底复吹TSR不锈钢精炼炉精炼：将步骤(1)的铁水兑入顶底复吹TSR不锈钢精炼炉，然后进行脱碳、合金化、一次还原、加电解锰和二次造渣脱硫处理，待铬、镍、锰、硅、硫、氮等元素含量符合预定要求后，炉口出钢至钢包；TSR不锈钢精炼炉精炼过程全程底吹氮气进行氮合金化；

(3)钢包精炼炉外精炼：将步骤(2)制得的钢水经钢包周转至钢包精炼炉外精炼，根据进站温度进行电极调温至钢水温度 1480-1500℃，采用电解镍、电解锰、硅铁合金等进行成分微调，钢包加石灰粉150～200kg覆盖钢水表面，并采用氮化铬合金500-1000kg 补足钢种铬、氮的含量要求，控制氮含量0.40％-0.65％，且温度符合 1440-1460℃的预定要求后出钢；

(4)连铸：将步骤(3)制得的钢水进行连铸，在经5～10分钟钢包镇静后，浇铸出高氮奥氏体不锈钢板坯。

步骤(1)中，在铁水罐内加入氧化铁皮和萤石同时喷粉枪喷吹石灰粉进行脱硅处理，当铁水中硅含量达到0.15％以下，开始顶枪吹氧同步进行脱磷处理和脱硫处理；处理后的铁水质量分配比为：C：＞3.0％、Si：≤0.010％、P：≤0.015％、S：≤0.025％，铁水温度＞1300℃。

吹氧流量10-30Nm³/min，枪位0.70-1.0m，喷粉枪喷吹石灰粉流量30-50kg/min，每吨铁水需氧化铁皮0.15-0.25kg，铁水罐加萤石 100-200kg。