电炉和精炼炉VOD双联法冶炼不锈钢工艺

1、!大型铸锻件？HEAVY CASTING AND FORGNGNo 1January2008电炉和精炼炉VOD双联法冶炼不锈钢工艺王明旭(第一重型机械集团公司，黑龙江161042)摘要：对核电泵壳用钢 Z3CN20 09M的冶炼工艺进行了改进。分别熔炼钢水及 合金，合兑后简单微调成分 即进行VOD操作。能够保证质量并将冶炼时间大大缩短。关键词：不锈钢；双联法；VOD; Z3CN20 09M中图分类号：TF764+. 1 文献标识码：BThe VOD Dup lex Process forelting Stain less SteelW ith E lectric Furnace and F i

2、n ing FurnaceW ang M ingxuAbstract: The smelting process of Z3CN20 09M steel used for nuclear electric pump housing has been improvedThe steel and alloy have been snelted separately, then after m X ing process the composition has been fine adjusted (that is VOD process). A ll this can guarantee tie

3、quality and sharply siorten the duration of heatingK ey word s stain less stee( duplex process VOD; Z3CN20 09M26!大型铸锻件？HEAVY CASTING AND FORGNGNo 1January2008#!大型铸锻件？HEAVY CASTING AND FORGNGNo 1January2008以前冶炼超低碳不锈钢通常采用两种工艺方 法：一种是电炉提供粗炼钢水，电炉调整镍钼成 分,在精炼炉调整铬、锰、硅,然后倒入另一个精炼 包进行VOD操作;另一种是在电炉冶炼粗炼钢水 时除调整镍钼

4、外，部分调整铬、锰、硅合金，在精炼 炉继续调整铬成分，最后倒入另一个精炼包进行 VOD操作。以上两种方法存在工艺烦琐，冶炼时间长等缺点。在冶炼 Z3CN 20 09M钢上我们进行 了一次重大工艺改进，即两台电炉分别熔炼低磷 钢水及合金，合兑后简单微调成分即进行 VOD操 作。1炼钢设备我公司新改造的 VOD设备，是在原130 tVD 钢包精炼炉的基础上自行设计改造的。原VD炉的真空盖上配置有拉瓦尔管式水冷氧枪、炉气温 度显示仪及微氧含量分析仪，为VOD终点碳控制 提供保证。真空盖上还装有电子视频监视系统 实时观察炉内反应进行状况及喷溅情况。有两个500 kg真空加料仓，可在VOD结束后加造渣材

5、料 及脱氧合金。真空抽气设备为500 kg蒸汽喷射泵，分为四级，真空度可达到 133 Pa以下。提供粗炼钢水的电弧炉是40 t的EBT和30 t的EAF电弧炉。2冶炼工艺试验钢种Z3CN20 09M，钢水冶炼量70。成品成分及粗炼钢水要求见表1所示。2 1工艺流程用40 t的偏心炉底电炉为 VOD精炼炉提供 不调整任何合金元素的纯低磷氧化钢水 ，同时用 30 t电炉专门熔化合金。工艺流程如图 1所示。#!大型铸锻件？HEAVY CASTING AND FORGNGNo 1January2008#!大型铸锻件？HEAVY CASTING AND FORGNGNo 1January2008表1 Z

6、3CN20 09M钢的主要化学成分(质量分数，% )T able 1 Th em ain chen ical composition of Z3CN20 09M steel (m ass fraction， % )CSiMnPSCrN i标准要求0 041 501. 500. 0300. 01519 00 21 008 00 11. 00电炉粗炼401( EBT)0 03-0. 003-30 t( EAF)0. 70 0 90-50 00 53 0022 00 24. 00VOD精炼倒包前0. 30 0 400 500. 300. 0200. 02019 50 20 008 00 8. 50#

7、!大型铸锻件？HEAVY CASTING AND FORGNGNo 1January2008#!大型铸锻件？HEAVY CASTING AND FORGNGNo 1January2008收稿日期：2007110227!大型铸锻件？HEAVY CASTING AND FORGINGNo 1January2008!大型铸锻件？HEAVY CASTING AND FORGINGNo 1January2008图1 Z3CN20 09M钢试验工艺流程图F gure 1 The flowd agran of testng process for Z3CN20 09M sted!大型铸锻件？HEAVY CA

8、STING AND FORGINGNo 1January2008为了尽量回收渣中的铬 ,30 t电炉的合金直 接带渣翻入LF精炼钢包。为尽量减少精炼期的 回P 40 t电炉冶炼的低磷氧化钢水采用卡渣法兑入精炼包，并严格控制进渣量。进行成分微调 后将钢水倒入另一个精炼包卡渣，然后进行VOD 操作，VOD之后进行成分微调和温度控制，最后进行浇注。2 2 30 t EAF电炉冶炼工艺要点(1) 配料30 t电炉的任务是熔化所需合金。由于在合 金熔化过程中碳不能氧化,所以必须使用中碳及 低碳铬合金。配料结构见表2表2 30 t电炉的配料结构Tab le 2 The m ix stru cture of

9、 30 t electric furnace低铬/t中铬/t镍板/t总配料量/t配C量(质量分数，% )6165. 827 80 56(2) 操作要点在熔化合金 过程中，C、Ni都按成品 规格调 整。整个冶炼过程中由于没有标钢只能分析钢中 的碳含量。造渣量5%，石灰和萤石比例为4# 1。熔化中要避免增碳，可适当吹氧。熔清后分批少 量加入FeSi粉还原渣中铬。熔清后和出钢前的化学成分见表3=表3 30 t电炉熔清后和出钢前 化学成分(质量分数，% )T able 3 Th e chen ical composition of 30 t electr ic furnace after m elti

10、ng downand before pour ing (mass fraction，% )CSiM nPSCrN i熔清后0. 790. 530 4200160005r 50 1321.93出钢前0. 790. 720 430015000549 6821.082 3 40 t EBT电炉冶炼工艺要点(1) 配料其配料结构见表 4(2) 操作要点40 t EBT电炉为VOD精炼提供低磷粗炼钢 水，关键在于造好氧化渣。保证炉渣的碱度和钢 液的温度，达到快速去磷的目的。要求碳、磷尽可能低，并要保证一定的脱碳量。当钢液中 P 0 003%、C 0. 03%、钢液温度 ? 1 660 %时，可以出钢。出

11、钢过程中利 用包车 电子秤及所需钢水量严格卡渣，兑钢时也要卡渣。 出钢前成分见表 5表4 40 t电炉的配料结构Table 4 The m ix stru cture of 40 t electric furnace生铁/t优质废钢/1总配料量/t配C量(质量分数，% )7. 240. 8480 60表5 40 t电炉出钢前化学成分(质量分数，% )Table 5 The chem ical com position of 40 t electric furnace before pou ring (m ass fraction, % )CPMoCrN i0. 030. 0020 330 04

12、0 022 4精炼炉冶炼工艺要点(1) 倒包前操作在精炼炉工位，要准备两个精炼包。其中一 个是用镁碳砖砌筑的，用于LF操作，另一个是用 镁铬砖砌筑的，用于VOD操作。精炼包烘烤温度 要求大于800 %。将30 t粗炼炉的合金翻入，再 卡渣兑入40 t粗炼炉粗炼钢水，然后造还原渣给 电升温。取样微调成分达到表1要求，将温度升至1 680 %以上，进行倒包，倒包时严格卡渣。倒 包后进入VOD工位进行VOD吹炼。合兑后成分 见表 6b(2) VOD操作VOD吹炼工艺流程见图 2。从图2可以看出，在VOD吹氧后可以在真空 下进行炉渣调整，然后将真空度升到133 Pa以 内，保持15 20 min进行V

13、D操作。出真空后再 微调合金，温度合适即可出钢。!大型铸锻件？HEAVY CASTING AND FORGINGNo 1January2008!大型铸锻件？HEAVY CASTING AND FORGINGNo 1January2008igChina!大型铸锻件？HEAVY CASTING AND FORGNGNo 1January2008表6合兑后化学成分(质量分数，% )Table 6 The chem ical com position after m ixing (mass fract bn, % )CSiM nPSCrN iM oNCu0. 320. 080 20Q 0140 014

14、18. 257. 150 210 034 90. 05倒也一抽K空二吹氧二-VD-放 歆二加热 成分微调出 钠图2 VOD吹炼工艺流程图F igure 2 The flow diagram ofVOD air refining process28!大型铸锻件？HEAVY CASTING AND FORGNGNo 1January2008#!大型铸锻件？HEAVY CASTING AND FORGNGNo 1January2008VOD过程的主要工艺参数见表7。VOD操 作前后的化学成分见表&表7 VOD过程工艺参数Tab le 7 The process param eters of

15、VOD course工艺参数参数值精炼包容量/t130钢水量/t70包内自由空间高度 /mm1 380氧枪行程/m1 2氧气压力 M Pa0 8氩气流量 /L& m in- 170 80吹氧时间/min32氧气最大瞬时流量m3& h- 1990总耗氧量/m3589.2VOD吹氧时真空度 /Pa1 333 2 1 999 8VD真空度/Pa399表8 VOD操作前后化学成 分(质量分数，% )Tab le 8 The chem ical com position before and after VOD process (m ass fraction, % )CSiM nPSCr

16、N iM oVOD前0. 320. 080 220015001119 308 520. 24VOD后0. 0170. 160 190014001019 028 500. 243讨论用双联法成功试炼Z3CN20 09M钢,为我公司在冶炼不锈钢的工艺方面开拓了新思路。与传 统的VOD不锈钢冶炼工 艺相比，双联法+ VOD 法具有以下特点：(1)缩短了冶炼时间总结几年来的 VOD生产，电炉冶炼周期相对 偏长。由于传统工艺中粗炼钢水需将铬预调一部 分,并要在电炉内进行脱磷及还原 ，这样使得电炉 冶炼的过程相对延长，一般要4 h 5 h个小时冶 炼一炉。精炼炉合金加入量大，冶炼时间也大大 延长。而在新的

17、工艺中，电炉分工合作。化合金的 电炉按计算数量装好合金，不需要分析化学成分 和脱磷，当温度合适时即可出钢。一般冶炼时间 在2 h 2 5 h。40 t EBT电炉负责提供 氧化钢 水，不需要调合金，只要C P、温度达到工艺要求 即可。它的冶炼时间一般在2 5 h 3 h=粗炼钢水和兑后，主要成分和温度基本达到工艺要求，合金加入量很少，这样使冶炼时间大大缩短，一般 3 h 4 h传统工艺冶炼时间则在5 h 7 h(2) 提高了铬的回收率传统工艺中由于部分铬在电炉粗炼钢水时加 入，回收率偏低，一般在90%左右。采用新工艺 后，由于熔化合金的电炉钢水是全包带渣翻入精 炼包中，这样渣中的铬可以做到尽可能地被还原 回收，回收率一般在 97% 99%。(3) 还能进一步改进工艺在制定试验方案时，为稳妥起见我们采用了 倒包。其实粗炼钢水合兑后，成分和温度就已经 符合了 VOD操作条件，因此