短流程冶炼高表面质量不锈钢快速成渣的方法

技术领域

本发明属于钢铁冶炼技术领域，尤其涉及一种短流程冶炼高表面质量不锈钢快速成渣的方法。

背景技术

随着不锈钢冶炼技术的发展，传统的长流程精炼工艺(AOD-LTS-VOD-LF-CCM或AOD-LTS-LF-CCM)难以适应连铸高拉速下的快节奏生产要求，逐渐被短流程工艺(AOD-LTS-CCM或AOD-LT-CCM)取代。而且为了保证过程温度和降低原料成本，AOD通常采用高碳高硅原料，AOD吹炼时间延长，一定程度上压缩了AOD出钢后的精炼时间。由于以上原因，对精炼过程的炉渣控制提出更高要求，既要保证快速成渣，过程温降要小，又要满足产品对洁净度和冷板表面质量的特殊要求。常规工艺精炼过程主要加入石灰、萤石等调渣，化渣慢，温降大，需要较长时间搅拌或升温化渣，而且无法避免硬质夹杂物对冷板表面的影响，不能满足要求。

公开号为CN105567907A CN111733308A的中国发明专利提出了不锈钢塑性夹杂物的控制方法以及冶炼过程炉渣的造渣方法，但造渣过程添加的硅石、石英砂熔点高达1750℃，必须借助LF炉升温和大流量搅拌方能完全熔化，难以满足快节奏生产，且炉渣碱度低时造成增氧和对钢包耐材侵蚀严重。采用CN111733308A提供的技术方法，其夹杂物成分为SiO

公开号为CN114369700A、CN1201833A、CN1201833A、CN102382947A的中国专利均涉及低碱度合成渣，但未综合考虑钢液成分、调渣前炉渣成分、合成渣的熔点、化渣后流动性、合成渣颗粒结构等因素对钢水洁净度、过程温降、炉渣化渣效果和对钢包耐材侵蚀的影响以及经济成本。而且这些专利只公开了合成渣的成分，未给出合成渣的制备方法。

如何解决不锈钢短流程和快节奏下快速成渣和洁净度控制问题成为本领域的发展目标。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种短流程冶炼高表面质量不锈钢快速成渣的方法。

具体的，本发明的短流程冶炼高表面质量不锈钢快速成渣的方法，工艺流程为AOD—LTS或LT—连铸，其中，LTS或LT冶炼过程中，加入吨钢2～4kg的快速成渣剂，调整炉渣碱度为1.4～1.6，并根据钢液成分分析结果加入合金微调成分，合金总量≤500kg，钢包双孔底吹气体搅拌总流量为吨钢5～7NL/min，搅拌时间控制在2～10min。

上述的短流程冶炼高表面质量不锈钢快速成渣的方法，按重量百分比计，所述快速成渣剂包括：CaO 22～29％，SiO

上述的短流程冶炼高表面质量不锈钢快速成渣的方法，按重量百分比计，所述快速成渣剂中的杂质包括：Al

上述的短流程冶炼高表面质量不锈钢快速成渣的方法，所述快速成渣剂的熔点为1250～1390℃，1400℃下熔速小于150s。

上述的短流程冶炼高表面质量不锈钢快速成渣的方法，所述的快速成渣剂的制备方法如下：

(1)按配比将渣料混合破碎研磨成50～200目的粉末；

(2)将所述粉末与硅钙粉或硅铁粉机械混匀，得到混合料；

(3)加入粘结剂机械挤压成型，制成粒径为5～30mm的颗粒后烘干。

上述的短流程冶炼高表面质量不锈钢快速成渣的方法，按重量百分比计，所述混合料包括：轻烧白云石30～40％，轻烧镁球0～10％，石灰0～5％，石英砂45～54％，硅钙粉和/或硅铁粉1～5％。

上述的短流程冶炼高表面质量不锈钢快速成渣的方法，所述混合料包括：透辉岩80～99％，轻烧镁球0～5％，石灰0～5％，石英砂0～5％，硅钙粉和/或硅铁粉1～5％。

上述的短流程冶炼高表面质量不锈钢快速成渣的方法，按重量百分比计，AOD兑钢成分w(C)为1～4％，w(Si)为0.1～3.5％；吹炼结束w(C)不低于0.02％；AOD还原时间8～10min，还原后w(S)≤0.030％。

上述的短流程冶炼高表面质量不锈钢快速成渣的方法，AOD调整期时间为5～10min，按重量百分比计，控制出钢钢水成分w(S)≤0.0050％，w(Al)≤0.0080％，w(Ti)≤0.0080％。

上述的短流程冶炼高表面质量不锈钢快速成渣的方法，AOD出钢前或LTS进站扒渣至50～150mm厚或吨钢5～20kg的渣量，扒渣后的钢水温度≥1600℃。

本发明的技术方案具有如下的有益效果：

(1)本发明的快速成渣方法，冶炼过程温降小，不经过LF炉处理，在不锈钢短流程和快节奏下快速形成均匀稳定的渣系，剩余更多的有效精炼时间用于夹杂物去除；

(2)本发明采用的快速成渣剂，可直接使用原矿作为原料，制备成本低，原料适应性强，不需要高温烧结和预熔，且不影响熔速；

(3)本发明采用的快速成渣剂，可用于替代石灰、萤石、硅石等造渣剂，降低冶炼成本；

(4)本发明采用的快速成渣剂在钢铁冶炼过程中，易于稳定控制炉渣成分和碱度，可减少化渣过程中增氧或增硫，具有一定的扩散脱氧效果，可有效避免炼钢硬质夹杂物对冷板表面质量的影响。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。

图1为现有渣料熔化原理示意图；

图2为本发明的快速成渣剂熔化原理示意图。

具体实施方式

为了充分了解本发明的目的、特征及功效，通过下述具体实施方式，对本发明作详细说明。本发明的工艺方法除下述内容外，其余均采用本领域的常规方法或装置。下述名词术语除非另有说明，否则均具有本领域技术人员通常理解的含义。

当本文中公开一个数值范围时，上述范围视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整数时，包括该范围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特征时，可以合并该范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开的所有范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。其中，本发明中出现的“％”表示某种成分的含量时，如无特殊说明，均为重量百分比。

具体的，本发明提供的短流程冶炼高表面质量不锈钢快速成渣的方法，工艺流程为AOD—LTS或LT—连铸，其中，LTS或LT冶炼过程中，加入吨钢2～4kg的快速成渣剂，调整炉渣碱度为1.4～1.6，并根据钢液成分分析结果加入合金微调成分，合金总量≤500kg，钢包双孔底吹气体搅拌总流量为吨钢5～7NL/min，搅拌时间控制在2～10min。

经实践，通过采用本发明的快速成渣剂冶炼不锈钢，冶炼过程温降小，不经过LF炉处理，在不锈钢短流程和快节奏下快速形成均已稳定的渣系。

优选的，所述快速成渣剂，按重量百分比计，包括：CaO 22～29％，SiO

进一步优选的，按重量百分比计，所述快速成渣剂中的杂质包括：Al

本发明的快速成渣剂的熔点为1250～1390℃，1400℃下熔速小于150s，与其它钙硅系合成渣相比熔点低。此外，本发明的快速成渣剂中含有特定含量的MgO，化渣后炉渣流动性在合理区间，不会过稀或过稠，可有效减少精炼过程钢液温降和对耐材的侵蚀。

其中，本发明的快速成渣方法所冶炼的钢种为304或316不锈钢。

优选的，AOD兑钢成分w(C)为1～4％，w(Si)为0.1～3.5％；吹炼结束w(C)不低于0.02％；AOD还原时间8～10min，还原后w(S)≤0.030％。

优选的，AOD调整期时间为5～10min，按重量百分比计控制出钢钢水成分w(S)≤0.0050％，w(Al)≤0.0080％，w(Ti)≤0.0080％；出钢前温度≥1650℃。

优选的，AOD出钢前或LTS进站扒渣至50～150mm厚或吨钢5～20kg的渣量，借此减少合成渣的加入量。

进一步优选的，AOD出钢前或LTS进站扒渣后的钢水温度≥1600℃。

其中，所述的快速成渣剂的制备方法如下：

(1)按配比将渣料混合破碎研磨成50～200目的粉末；

(2)将所述粉末与硅钙粉或硅铁粉机械混匀，得到混合料；

(3)加入粘结剂机械挤压成型，制成粒径为5～30mm的颗粒后烘干。

在一些优选的实施方式中，按重量百分比计，所述混合料包括：轻烧白云石30～40％，轻烧镁球0～10％，石灰0～5％，石英砂45～54％，硅钙粉和/或硅铁粉1～5％。在又一些优选的实施方式中，按重量百分比计，所述混合料包括：透辉岩80～99％，轻烧镁球0～5％，石灰0～5％，石英砂0～5％，硅钙粉和/或硅铁粉1～5％。

其中，按重量百分比计，所述轻烧白云石包括CaO≥40％，MgO≥20％，Al

优选的，硅钙粉或硅铁粉的粒度为50目以上。

本发明通过将特定比例的渣料进行研磨后再挤压成颗粒，在参与冶炼过程中，其内部粉末在高温下结合熔化形成液态，并很快融入渣层。由于粉末粒度小，粉末之间接触面积大，高温下合成渣内部形成低熔点相迅速熔化，同时硅铁粉或硅钙粉在这一过程中脱氧并放热补偿温度。因此，本发明的快速成渣剂具有成渣速度快的优势，无需对钢液升温和长时间大流量搅拌。

本发明能够实现快速成渣和减少冶炼过程温降的原因包括：①本发明的快速成渣剂熔点1250～1390℃，1400℃下熔速小于150s，比其它钙硅系合成渣熔点低；②如图1所示，现有的渣料(如粒度为5～50mm的石灰、硅石、萤石等渣料)加入钢包渣层后，外表面与炉渣接触反应形成低熔点烧结层然后形成包裹，但由于内部仍处于固态，所以传质较慢；而本发明的快速成渣剂加入钢包渣层后，内部粉末在高温下结合熔化形成液态，并很快融入渣层，如图2所示。由于本发明的快速成渣剂中渣料的粉末粒度小，粉末之间接触面积大，高温下合成渣内部形成低熔点相迅速熔化，硅铁粉或硅钙粉在这一过程中脱氧并放热补偿温度，因此成渣速度快，无需对钢液升温和长时间大流量搅拌，相比通过石灰、萤石、石英砂等渣料直接调渣，缩短了化渣和整体冶炼时间，减少过程温降；③本发明的快速成渣剂含有特定量的MgO，化渣后炉渣流动性在合理区间，不会过稀或过稠，减少精炼过程钢液温降和对耐材侵蚀；④冶炼过程中，AOD出钢后无需扒净原渣，合成渣加入量少，调渣后钢包顶渣渣量控制适中。

实施例

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件。

实施例1

钢种：304不锈钢

工艺流程：180t AOD—LTS—连铸

ⅠAOD兑钢成分w(C)为2.2％，w(Si)为1.3％，吹炼结束w(C)为0.028％；

ⅡAOD还原时间9min，还原后w(S)为0.015％；

ⅢAOD调整期时间8min，控制出钢钢水成分w(S)＝0.0020％，w(Al)＝0.0035％，w(Ti)＝0.0021％，出钢前温度1680℃；

ⅣLTS进站扒渣至150mm，渣量3.2t，扒渣后的钢水温度1628℃；

Ⅴ从料仓加入吨钢2.5kg的用透辉石矿等制成的快速成渣剂，调整炉渣碱度至1.6，加入50kg电解锰微调成分，钢包双孔底吹气体搅拌总流量为吨钢6NL/min，搅拌时间8min；

Ⅵ钢包底吹流量调整为吨钢3NL/min，搅拌10min，再调整为1.0NL/min，搅拌15min出站进行连铸。

实验室测定快速成渣剂熔点1293℃，1400℃下熔速123s。主要成分为：CaO25.6％，SiO

快速成渣剂制备方法是：Ⅰ将98％的透辉岩(CaO 26％，SiO

实施例2

钢种：304不锈钢

工艺流程：180t AOD—LTS—连铸

ⅠAOD兑钢成分w(C)为3.1％，w(Si)为1.9％；吹炼结束w(C)为0.031％；

ⅡAOD还原时间8min，还原后w(S)为0.013％；

ⅢAOD调整期时间10min，控制出钢钢水成分w(S)＝0.0029％，w(Al)＝0.0028％，w(Ti)＝0.0025％，出钢前温度1667℃；

ⅣLTS进站扒渣至130mm，渣量2.8t，扒渣后的钢水温度1623℃；

Ⅴ从料仓加入吨钢3kg的用轻烧白云石矿和石英砂等制成的快速成渣剂，调整炉渣碱度至1.52，加入100kg低铝硅铁微调成分，钢包双孔底吹气体搅拌总流量为吨钢5.5NL/min，搅拌时间5min；

Ⅵ钢包底吹流量调整为吨钢4NL/min，搅拌10min；再调整为1.5NL/min，搅拌18min出站进行连铸。

其中，快速成渣剂熔点1320℃，1400℃下熔速147s。

主要成分为：CaO 23.2％，SiO

快速成渣剂制备方法是：Ⅰ将35％的轻烧白云石、6％的轻烧镁球、52％的石英砂、5％的石灰按照成分比例破碎研磨，制成200目的粉末，然后与2％的50目以上硅钙粉机械混匀；Ⅱ加入粘结剂机械压球，制成10～30mm的颗粒后烘干。

实施例3

钢种：304不锈钢

工艺流程：180t AOD—LTS—连铸

ⅠAOD兑钢成分w(C)为3.8％，w(Si)为2.2％；吹炼结束w(C)为0.035％；

ⅡAOD还原时间10min，还原后w(S)为0.020％；

ⅢAOD调整期时间10min，控制出钢钢水成分w(S)＝0.0035％，w(Al)＝0.0029％，w(Ti)＝0.0033％，出钢前温度1686℃；

ⅣLTS进站扒渣至100mm，渣量2.1t，扒渣后的钢水温度1632℃；

Ⅴ从料仓加入吨钢2.8kg的用透辉岩等制成的快速成渣剂，调整炉渣碱度至1.45，加入120kg低碳铬铁微调成分，钢包双孔底吹气体搅拌总流量为吨钢5NL/min，搅拌时间8min；

Ⅵ钢包底吹流量调整为吨钢5.0NL/min，搅拌5min；再调整为2.0NL/min，搅拌20min出站进行连铸。

其中，快速成渣剂熔点1350℃，1400℃下熔速132s。

主要成分为：CaO 23.2％，SiO

快速成渣剂制备方法是：Ⅰ将85％的透辉岩(CaO 18％，SiO

对比例1

钢种：304不锈钢

工艺流程：180t AOD—LTS—LF—连铸

AOD不作特殊控制，LTS进站扒渣至120mm，钢水温度为加入300kg石灰和200kg萤石，底吹气体流量设置为2×600NL/min，搅拌8min后转至LF送电升温。

对比例2

钢种：304不锈钢

工艺流程：180t AOD—LTS—LF—连铸

AOD不作特殊控制，LTS进站扒渣至120mm，根据具体碱度要求加入石英砂，底吹气体流量设置为2×700NL/min，搅拌10min后转至LF送电升温。

对比例3

工艺流程：180t AOD—LTS—连铸

AOD调整炉渣碱度2.2以上，LTS进站扒渣至120mm，加入合成渣，合成渣成分为CaO：32～36％，SiO

测试结果汇总

通过对比不同工艺化渣时间(炉渣加入到变为均匀液相观察不到结块的时间)、调渣后碱度、LTS处理过程温降(扒渣后—出站)、精炼结束钢中T.O和S含量、冷板表面夹杂不合率可知，实施例1-3减少了化渣时间、碱度调控在1.4～1.6范围，LTS过程温降较小，减少了冶炼过程氧化和增S，降低了冷板表面夹杂不合率，如下表所示。

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本发明在上文中已以优选实施例公开，但是本领域的技术人员应理解的是，这些实施例仅用于描绘本发明，而不应理解为限制本发明的范围。应注意的是，凡是与这些实施例等效的变化与置换，均应视为涵盖于本发明的权利要求范围内。因此，本发明的保护范围应当以权利要求书中所界定的范围为准。