專利名稱：在并行操作的容器中生產(chǎn)不銹鋼的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在具有至少兩個(gè)容器的且向鑄鋼設(shè)備提供鋼水的冶煉設(shè)備中生產(chǎn)不銹鋼、特別是含鉻不銹鋼和含鉻鎳不銹鋼的方法。
通常，在生產(chǎn)含鉻鋼材以及含鉻鎳不銹鋼時(shí)，使用具有常規(guī)結(jié)構(gòu)的直流或交流爐式電爐，其中廢鐵和／或其它含鐵的金屬原料例如生鐵或DRI(直接還原鐵)與足夠多的合金基體一起被熔化。由此熔化成的原材料在1670℃～1700℃溫度下被倒入鑄鋼桶。接著將此鑄鋼桶傾入轉(zhuǎn)爐，并首先借助氧氣精煉約含2．5％的碳和1％的硅的熔融物。在碳含量降低的情況下，借助氧氣／氮?dú)饩珶捜廴谖锊㈦S后用氧氣／氬氣混合物進(jìn)行精煉。
因此，根據(jù)所采用的工藝的不同，一直進(jìn)行脫碳處理而直到最終碳含量低于0．1％為止。在這里，必須通過利用硅鐵或再生鋁的還原方式重新得到在上述過程中進(jìn)入爐渣中的鉻損失。
我們還知道在三步工藝中，轉(zhuǎn)爐中的金屬在碳含量約0．2％～0．3％的情況下流出，并接著在分立的真空氧化工藝中達(dá)到最終碳含量。
迄今所知方法的共同之處在于由熔融物的一次或多次轉(zhuǎn)注造成溫度損失，必須通過高的出鐵溫度和在初級熔化容器(在這里是電弧爐)中的大量能耗來補(bǔ)償這種溫度損失。
除大量能耗外，這同樣也造成了電爐中的電極和耐火材料的損耗增加。對于第二處理步驟中所需的轉(zhuǎn)爐的建設(shè)來說，要求周圍建筑物的建筑高度比較高，以便容納吹氧管和廢氣排放系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的是提供一種不銹鋼生產(chǎn)方法，其中減少了處理步驟并降低了各單個(gè)處理階段中的能耗，并可以將工作設(shè)備設(shè)計(jì)得較低。
本發(fā)明的目的是通過權(quán)利要求1所述的方法實(shí)現(xiàn)的。該方法的有利實(shí)施方案在從屬權(quán)利要求中給出了。
本發(fā)明的方法是在這樣的冶煉設(shè)備中進(jìn)行的，該設(shè)備至少包括兩個(gè)容器。這兩個(gè)容器是并行工作的，在每個(gè)容器中可采用電極熔化爐料或用吹氧管頂吹或鼓入氧氣和氧氣混合物。所述容器同樣可以首先作為熔煉設(shè)備并隨后作為精煉設(shè)備。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是，在沒有因轉(zhuǎn)注引起的溫度損失的情況下，可以處理熔融物并獲得所希望的溫度。同時(shí)，優(yōu)選地利用電能而在每個(gè)容器中不同步地熔化含廢鐵、鎳鐵合金、鎳、鉻鐵合金和其它金屬鐵的原料。由此產(chǎn)生了大部分由鐵組成的預(yù)熔鐵水、并且其鉻和鎳含量接近待生產(chǎn)的鋼質(zhì)量的最終分析值(主要在奧氏體、純鐵體和馬氏體范圍內(nèi))。當(dāng)使用含碳量和／或含硅量高的鉻鐵合金時(shí)，在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，借助吹氧槍吹入氧氣，由此降低硅含量。在熔融物溫度達(dá)到1500℃～1600℃后，該容器中轉(zhuǎn)出電極支承臂并轉(zhuǎn)入吹氧槍。氧氣以及由氮?dú)?、氬氣、烴、蒸汽形成的混合物借助此吹氧槍和處于容器底部和側(cè)壁的噴嘴來氧化熔融物。在平均吹煉時(shí)間為20分鐘～40分鐘、吹氧槍和吹氧嘴的氧氣加入量為0．1Nm3／t～2．0Nm3／t×min的情況下，使熔融物脫碳至最終碳含量為0．10％～0．015％的程度。
可以利用由吹氧過程放出的熱量，加入以鎳、鎳鐵合金、鉻鐵合金、廢鐵以及其它含鐵的金屬原料如生鐵、DRI或合金劑的形式存在的冷卻劑中，以便調(diào)整最終分析值和最終溫度。
在吹氧后，利用還原劑例如硅鐵、鋁或再生鋁、并加入造渣劑如石灰和氟石來還原熔渣，以便回收被氧化的鉻并使生成的鋼水和／或熔渣流出，重新用廢鐵和合金基體填充該容器并且借助已轉(zhuǎn)入的電極熔化它們。
依次在每個(gè)容器中進(jìn)行熔化過程和隨后的吹氧過程，而這兩個(gè)過程在這兩個(gè)容器之間是同步進(jìn)行的。這樣，在80分鐘～120分鐘后，從一個(gè)容器中排出熔融物。也就是說，當(dāng)兩個(gè)容器同步生產(chǎn)時(shí)，在每40分鐘～60分鐘就為深加工用的連鑄設(shè)備提供一批熔融物。
同時(shí)使用兩個(gè)容器，這不僅具具有給連鑄設(shè)備連續(xù)供料的優(yōu)點(diǎn)，而且在節(jié)能方面也是有利的。在第一容器中熔化之后，例如從該容器中抽出的、仍然熱的電極被放入第二容器中，以便用它開始進(jìn)行熔化。這可以降低能耗和電極損耗。
因?yàn)橐恢边M(jìn)行而直到獲得最低碳含量的吹氧過程自然導(dǎo)致對爐膛中耐火材料有高的性能要求，所以作為一種變通方案，可以在碳含量為0．2％～0．4％的情況下中止吹氧過程。在這種情況下，金屬和熔渣同樣一起被排入鑄鋼桶，通過傾析以及借助刮刀除去熔渣，將盛有金屬熔融物的鑄鋼桶轉(zhuǎn)入按照現(xiàn)有技術(shù)工作的且能夠吹氧的真空容器中，并對其進(jìn)行精煉，直至到達(dá)最終碳含量為止。
在上述情況中，根據(jù)該工藝方法無需安裝昂貴的用于吹氧過程的轉(zhuǎn)爐，由此可以顯著降低工藝投資成本。同樣消除了與能耗有關(guān)的、用電能熔化了的預(yù)熔鐵水的轉(zhuǎn)注，特別是從鑄鋼轉(zhuǎn)運(yùn)桶向轉(zhuǎn)爐中的轉(zhuǎn)注，以便利用氧氣精煉降低碳含量。
在特別的情況下，為了使硅氧化，建議在爐料熔化期間內(nèi)通入氧氣。這里采用爐門吹氧槍，以避免特別的建筑措施。


圖1描述的是本發(fā)明的實(shí)施例。在這里，圖1是單個(gè)步驟的草圖。
觀察處理階段1中的爐容器1，可以發(fā)現(xiàn)在A時(shí)刻，在爐容器中存在少許槽液，在它們上面有新加入的爐料。通過爐門關(guān)閉該容器，電極穿過爐門而伸入上爐缸中。在B階段中，利用電能熔化爐料。因此下部爐缸中的液槽水平面升高了。在C階段中，主要由廢鐵、鎳鐵合金、鎳、鉻鐵合金和其它含鐵的金屬原料組成的原料幾乎完全熔化成鐵水。在使用高碳和／或高硅的合金劑時(shí)，可通過吹氧槍吹入氧氣而降低硅含量。
在D階段中，原材料完全熔化了。在這里，熔融物的溫度為1500℃～1600℃。參見容器1，從該容器中取出電極機(jī)構(gòu)并轉(zhuǎn)入吹氧管，以便轉(zhuǎn)入另一個(gè)處理階段。在此草圖中示出了在容器2中的處理階段2，這是因?yàn)樵谌萜?中的該處理階段與爐容器缸1的處理階段1是同時(shí)(且切換)進(jìn)行的。
在處理階段2的A步驟中，借助吹氧槍以及底部噴嘴和／或側(cè)噴嘴氧化熔融物，在這里可以使用氧氣或氧氣的混合物。
底部噴嘴或側(cè)噴嘴是同心噴嘴。該噴嘴由外管、環(huán)隙和中心管組成。通過中心管通入氧或一種由O2+N2、O2+Ar或O2+空氣組成的氧氣混合物。通過環(huán)隙平行地吹入N2或Ar或烴或蒸汽或這些氣體的混合物。
在達(dá)到最終碳含量和1620℃～1680℃的出鐵溫度后，通過還原劑例如硅鐵或鋁還原熔渣以便回收被氧化的鉻，并且接著使金屬與熔渣一起流出。
在步驟C中，可以交替地將熔融物脫碳至例如0．05％的最終碳含量，或者在0．2％～0．4％的碳含量下，在除去熔渣后將熔融物轉(zhuǎn)入真空設(shè)備中，并且在這里達(dá)到所希望的最終碳含量。接著使制得的鋼水流出。
在步驟D中，在爐中填充新的由廢鐵和部分含碳的合金基體組成的爐料，其中在爐容器中存在集液槽。
接著如上面所進(jìn)行的一樣，重新開始步驟A。
權(quán)利要求
1．一種在具有至少兩個(gè)容器的且用于向鑄鋼設(shè)備提供鋼水的冶煉設(shè)備中生產(chǎn)不銹鋼、特別是含鉻不銹鋼和含鉻鎳不銹鋼的方法，其特征在于下述步驟a)在第一容器中熔化主要由含金屬鐵的固體和／或液體原料特別是廢鐵、和部分含碳的合金基體組成的爐料，b)在達(dá)到1460℃之后，通過吹入氧氣或氧氣混合物對熔融物進(jìn)行脫碳處理，直至碳含量低于0．3％為止，并且加熱至1620℃～1720℃的出鐵溫度，c)接著使最終碳含量低于0．1％，其中d)除了在第一容器中進(jìn)行爐料脫碳吹煉外，同時(shí)在第二容器進(jìn)行第二爐料的熔化步驟。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在達(dá)到最終碳含量和出鐵溫度之后，用還原劑特別是硅鐵、硅和鋁還原熔融的熔渣，并且接著使它們與金屬一起流出。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，氧氣或氧氣混合物的吹入以與底吹和／或側(cè)吹結(jié)合的頂吹方式進(jìn)行。
4．根據(jù)上述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，在氧氣吹煉時(shí)間為20分鐘～40分鐘的情況下，使熔融物脫碳至最終碳含量≤0．05％的程度。
5．根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于，在氧氣頂吹熔融物時(shí)，加入金屬冷卻劑。
6．根據(jù)權(quán)利要求1～3之一的方法，其特征在于，在約0．2％～0．3％的碳含量和約1650℃的溫度下中止吹煉過程，使用硅鐵或鋁還原熔渣，并將熔渣和金屬一起排入鑄鋼桶中，通過傾析和刮削除去熔渣，使鑄鋼桶中的金屬達(dá)到所希望的低于0．1％的最終碳含量。
7．根據(jù)權(quán)利要求1～3之一的方法，其特征在于，通過真空脫氣方式，使熔融物達(dá)到所希望的低于0．1％的最終碳含量。
8．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，利用電能熔化爐料。
9．根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于，在熔化爐料期間內(nèi)，優(yōu)選地通過爐門吹氧槍加入氧氣，以使硅氧化。
全文摘要
一種在具有至少兩個(gè)容器的且用于向鑄鋼設(shè)備提供鋼水的冶煉設(shè)備中生產(chǎn)不銹鋼、特別是含鉻不銹鋼和含鉻鎳不銹鋼的方法,它包括下述步驟:a)在第一容器中熔化主要由含金屬鐵的固態(tài)和/或液態(tài)原料特別是廢鐵,和部分含碳的合金基體組成的爐料,b)在達(dá)到1460℃之后,通過吹入氧氣或氧氣混合物對熔融物進(jìn)行脫碳處理,直至碳含量低于0.3%為止,并將熔融物加熱至1620℃～1720℃的出鐵溫度,c)接著使最終碳含量低于0.1%,其是d)與在第一容器中進(jìn)行爐料的脫碳吹煉的同時(shí),在第二容器中進(jìn)行第二爐料的熔化步驟。
文檔編號C21C7/068GK1206436SQ97191530
公開日1999年1月27日 申請日期1997年1月27日 優(yōu)先權(quán)日1996年1月31日
發(fā)明者L·羅斯, H·沃維克, H·卡普斯, K·厄爾里奇 申請人:曼內(nèi)斯曼股份公司