用真空精炼法冶炼低碳不锈钢产品

赵希泉

(一重集团股份公司轧辊电站事业部技术质量部，黑龙江161042)

2009年我公司在炼钢投料生产中，不锈钢产品比重显著提高，如不锈钢底座、水电用上冠、下环、叶片、核电主管道、流体砖、护环等产品，都是采用VOD+VD工艺方法生产，其工艺特点为真空状态下吹氧脱碳，达到“降碳保铬”的目的。VOD真空处理是个涉及真空、高温、多相、密闭的冶金过程，控制比较复杂。若控制不合理，则会导致真空处理时间长、氧气利用率低、还原剂及渣料消耗大、金属收得率低、钢水纯净度差、真空喷溅等情况发生。执行VOD工艺的钢包，采用镁铬砖砌筑，增加了生产准备时间，而且产品含氧量较高。2009年10月17日，我公司炼钢投料生产国外某牌号不锈钢种，技术条件规定C含量小于0.08%，最初的工艺方案是VOD+VD生产。在炼钢投料时，根据产品特点和炼钢设备的情况没有采用VOD方法生产，而是利用真空精炼法生产，产品最终理化、力学性能指标都满足技术条件要求。本文叙述了该产品的生产过程和冶炼结果。

1 原工艺方案(VOD+VD)

工艺流程见图1。粗炼及精炼成分控制见表1。

在炼钢投料前，根据熔炼设备和LF炉钢包情况没有采用上述工艺方案生产。

图1

2 新工艺方法

2.1 投料前准备

该产品技术条件要求C控制在0.06%～0.08%，Cr控制在11.50%～12.50%之间，其它合金含量相对不高，另外没有N含量要求，具备非VOD法生产的条件。在生产中尽量减少电极、合金、包衬镁碳砖对钢液的增碳，并控制以下要点，就可以冶炼出合格产品：

表1 化学成分 (质量分数，%)Table 1 The chemical composition(mass fraction，%)

(1) 粗炼炉要能冶炼出低C、低P、低S钢水并提高出钢温度。

(2) 粗炼钢水兑入精炼炉加入石灰、萤石后，不加还原剂，直接加入铬铁，利用电极加热增碳和合金中的碳还原钢液。

(3) 铬铁加入量占总量的60%后，加粉状脱氧剂还原渣中的铬，造白渣同时加入金属锰和硅铁。

(4) 真空前把合金调整到规定范围，真空后不调或微调成分，控制在30 min内出钢，以减少电极加热时间和钢液真空后吸气。

2.2 实际冶炼情况

(1)电炉冶炼

电炉配料选用低P、低S料块26.5 t，余10.5 t钢屑。装料前炉底装入料重3%的石灰和2%的氧化铁皮，料包内再加入2%的石灰。送电后吹氧助熔，氧压0.6 MPa。熔化后期温度1 540℃左右时自动流渣。金属料基本化清之后扒除全部炉渣给电，出钢温度1 696℃，炉后温度1 660℃，出钢量34.5 t。电炉出钢前成分见表2。

表2 电炉冶炼化学成分(质量分数，%)Table 2 The chemical composition(mass fraction，%)

(2) LF炉冶炼

用LF炉包直受2#电炉粗炼钢水，兑入后测温，温度1 571℃。按4∶1比例加入石灰萤石，渣层厚度在260 mm左右。然后分四批次加入微Cr共计6.5 t，加入Al粉100 kg，给电加2 200 kg微铬、金属Mn、高Si，停电进真空。钢水在小于266 Pa下保持20 min，氩气流量80 L/min，真空后加入细化晶粒物质FeAl，加入量50 kg，此时氩气流量40 L/min。15 min后出钢，出钢温度1 591℃，LF炉冶炼时间共计192 min，真空前和炉后成分见表3。

表3 真空前和炉后化学成分(质量分数，%)Table 3 The chemical composition before vacuum and after tapping(mass fraction，%)

注：O含量为58×10-6。

从表3可知，炉后成分满足技术条件要求。

3 新、旧工艺对比

(1)采用真空精炼工艺方法，LF冶炼时间192 min，铬收得率96%，如果执行LH倒包+VOD+VD工艺，总冶炼时间需要5 h以上，并且在VOD时铬有一定的烧损。

(2)在执行VOD工艺时，真空吹氧时炉内温度通常会达到1 700℃以上，对耐火材料有一定侵蚀，VOD后虽重新造渣脱氧，但时间较短钢液不能充分脱氧，钢液含氧量较高，一般要大于70×10-6。

(3)在执行VOD工艺时，精炼炉中可加入中铬和高铬。不采用VOD冶炼时，在LF炉调合金只能加入价格较贵的微铬和金属铬，而且生产环节要紧密衔接，如果延误了LF包出钢时间，会使钢液增碳，甚至超出规格。因此在冶炼超低碳不锈钢时，我公司仍然必须采用VOD冶炼工艺。

4 结论

经过生产试制证明，采用电炉粗炼+LF炉真空精炼工艺路线，只要将冶炼中增碳因素控制得当，可以生产出满足技术条件要求的低碳不锈钢产品。而且钢水纯净度较高，生产过程容易准备。但是，此方法使用有一定的局限性，如某一生产环节控制不严，碳终点值可能超出规格要求。