一种高铝低硅超纯铁素体不锈钢的冶炼方法 【技术领域】
本发明涉及不锈钢冶炼领域， 具体地， 涉及一种铁素体不锈钢的冶炼方法， 更具体 地， 涉及一种高铝低硅超纯铁素体不锈钢的冶炼方法。背景技术
超纯铁素体不锈钢是铁素体不锈钢的精品， 一般要求碳氮总含量小于 150ppm， 总 氧含量低于 40ppm， 且夹杂物的数量、 尺寸和类型得到有效控制， 且超纯铁素体不锈钢可部 分替代奥氏体不锈钢， 由于其不要求含镍元素， 起到了节约镍资源的作用。
超纯铁素体不锈钢的冶炼过程一般要经过真空吹氧脱碳炉 ( 简称 VOD 炉 ) 进行超 真空条件下吹氧深脱碳、 脱氮处理， 所述 VOD 炉的常规操作如下 ：
一、 经 AOD 处理完的钢水用钢包运输进入 VOD 处理工位， 测定温度和成分， 合格后 进入真空处理室， 先与丑真空并底搅拌 ； 二、 真空条件下开始吹氧脱碳处理， 底搅拌条件下 顶吹氧脱碳， 根据炉气成分来判定是否终止吹氧， 当炉气中 CO+CO2 含量低于一定值时， 停止 吹氧 ； 三、 超真空条件下自由脱碳处理， 采用大搅拌 ； 四、 还原过程， 加入硅铁、 铝、 石灰和萤 石进行脱氧和硅的合金化处理 ； 五、 破真空 ； 六、 大气条件下喂丝并软搅拌， 最后送浇铸。
然而， 在上述第二步的吹氧脱碳处理过程中， 吹氧不能完全用于脱碳， 有相当一部 分氧要进入熔池以氧化铬或溶解氧的形式存在， 所以在第三部自由脱碳过后， 还要进行脱 氧处理。
其中， 硅、 铝是常用的脱氧元素。欧洲各钢铁公司最初采用的是纯硅脱氧技术， 原 因是采用铝脱氧会大量形成的 Al2O3 夹杂， 进而对多数钢种产生不良影响， 然而硅脱氧的钢 中全氧含量非常高， 铸坯中全氧在 60ppm 以上， 从而影响最终产品的性能。
随着对超纯铁素体不锈钢的要求越来越高， 需要其总氧含量也处于极低水平， 人 们开始尝试采用硅铝复合脱氧工艺， 以进一步降低钢中氧含量， 对于硅铝复合脱氧工艺， 目 前主要存在如下专利问下 ：
日本发明号 JP2002030324(A) 给出了硅铝复合脱氧冶炼防止条纹缺陷 ( 也称瓦棱 状缺陷 ) 铁素体不锈钢的方法， 脱氧过程先加入硅铁， 目标硅含量控制在 0.20 ～ 3.0wt％， 渣碱度 ( 渣中 CaO 与 SiO2 的质量比 ) 控制在 1.2 ～ 2.4， 最后用铝脱氧， 要求钢液在浇铸前 Al 含量与 Ti 含量的比例在 0.01 ～ 0.10 之间， 此方法可提高钢液在连铸过程的等轴晶率 ( 即晶体凝固后其中形成等轴晶占全部结晶的百分率。如铸坯中心等轴晶率就是中心等轴 晶区直径与铸坯直径百分比。) 达 60％， 并很好地控制夹杂物成分， 防止浇铸过程中间包水 口堵塞， 最终钢液全氧含量也保持在较低水平。然而， 此专利渣碱度控制在 1.2 ～ 2.4 之间 意味着渣的氧活性仍然很高， 难以将钢液氧含量降低到极低水平。
中国专利 CN101058837， 专利名称 ： 一种超纯铁素体不锈钢脱碳、 脱氮的冶炼方法 中， 给出了一种超纯铁素体不锈钢的冶炼方法， 钢液真空处理脱碳后， 在真空条件下 ( 真空 度≤ 5mbar)， 先加入硅铁脱氧， 再加入铝深脱氧， 脱氧时间 5 ～ 10 分钟， 然后再用合金微调， 此脱氧方法处理时间短， 脱氧效果不错， 被广泛应用。然而 JP2002030324(A) 和 CN101058837 并没有给出具体添加铝到钢液中的方法， 由于铝块或铝粒密度大大低于钢液密度， 在 VOD 真空条件下直接加入将上浮在钢液上部与 渣直接接触而反应并大量放热， 很难有效进入钢液熔池进行沉淀脱氧， 这就导致直接添加 铝很难控制钢在处理结束后的铝含量， 从而无法保证沉淀脱氧效果。
同时， 采用硅铝复合脱氧涉及的硅、 铝元素最终含量对钢的脱氧效果、 后工序处 理以及钢的组织性能也有一定的影响， 主要表现在 ： 一 )、 如果钢中铝含量低， 脱氧效果则 不明显， 即钢液中氧含量偏高， 如果随后要喂钛处理， 则会形成大量的氧化钛夹杂， 大量的 氧化钛夹杂可能会堵塞中间包水口 ； 二 )、 最新研究表明， 高硅含量 ( 一般认为含量高于 0.3％ ) 的铁素体不锈钢在后工序酸洗难度大， 影响了不锈钢产品表面光洁度。所以， 为了 进一步提高产品质量并保证生产顺利， 对于很多超纯铁素体不锈钢品种， 脱氧元素含量的 控制朝着低硅、 高铝方向发展， 具体为硅含量要求小于 0.3％或更低， 下限根据钢种其他要 求确定， 铝含量控制在 0.01 ～ 0.1％的范围内， 可有效地降低全氧含量， 并能防止随后钛合 金化过程钛的氧化。
对于低硅、 高铝超纯铁素体不锈钢的冶炼， 前面也提到， 相关专利以及常规方法不 能在 VOD 处理过程中有效地提高钢中铝含量到目标含量范围， 同时， 如果提高了铝含量， 一 旦炉渣碱度控制不合适， 钢中硅含量也很难控制在合适范围内。如果仿照碳钢冶炼过程的 铝脱氧方法， 即通过喂铝丝来提高钢中铝含量， 由于真空条件下喂丝难度太大， 那么只能在 真空处理结束并破真空后的非真空条件才能喂铝丝， 这的确能提高钢中铝含量， 然而， 喂铝 丝后不能再对不锈钢钢液进行大搅拌， 生成的 Al2O3 夹杂很难迅速长大并排除， 且非真空条 件下喂铝丝会增大钢液吸氮的风险， 并延长处理时间， 所以， 非真空条件下喂铝丝并不是科 学方法。如果在真空条件下喷吹铝粉， 可以实现提高钢中铝含量， 但真空喷吹设备复杂， 且 控制难度很大。
因此， 现有技术和常规操作并没有能够切实解决在真空条件下提高钢中铝含量并 有效控制硅含量的技术问题。 发明内容 为解决上述存在的问题， 本发明的目的在于提供一种高铝低硅超纯铁素体不锈钢 的冶炼方法， 通过对 VOD 真空处理过程的还原过程加以改进， 加入高密度的铝铁、 控制炉渣 碱度、 随后进行喂丝处理并在连铸过程采用保护浇铸等措施， 实现从 VOD 到连铸处理过程 中冶炼出高铝低硅超纯铁素体不锈钢， 提高超纯铁素体不锈钢的酸洗性能， 并进一步提高 钢水的纯净度和连铸过程的可浇铸性能， 同时有效抑制有害夹杂物镁铝尖晶石的形成， 有 效去除 Al2O3 夹杂物， 并在含钛钢中抑制了钛的氧化， 避免了连铸过程的中间包水口堵塞。
为达到上述目的， 本发明采取如下技术方案 ：
本发明提供一种高铝低硅超纯铁素体不锈钢的冶炼方法， 其特征在于， 包括如下 步骤 ：
(1)、 将铁素体不锈钢钢液在 VOD 炉内进行真空吹氧脱碳及自由脱碳处理， 处理后 得到的铁素体不锈钢钢液主要成分要求 ： 铬质量百分含量 10 ～ 23％， 碳质量百分含量小于 0.01％， 氮质量百分含量小于 0.01％ ；
(2)、 预脱氧 ： 在经步骤 (1) 处理后得到的铁素体不锈钢钢液中， 加入硅铁和 / 或
铝块进行预脱氧处理， 并加入石灰和萤石进行造渣， 然后在高真空强搅拌条件下， 处理时间 5 ～ 10min ；
(3)、 终脱氧 ： 在经步骤 (2) 处理后得到的铁素体不锈钢钢液中， 加入铝铁进行终 脱氧处理， 所述铝铁中铝的质量百分含量为 20 ～ 60％， 并加入石灰和萤石进行造渣， 接着 在真空条件下， 中强度搅拌 2 ～ 5min， 然后在高真空强搅拌条件下， 处理 12 ～ 18min ；
(4)、 破真空 ；
(5)、 在常压条件下， 将所述铁素体不锈钢钢液软搅拌 8 ～ 10min， 然后在常压条件 下， 向所述铁素体不锈钢钢液喂钙丝， 喂钙丝结束后， 软搅拌 5 ～ 10min ；
(6)、 继续软搅拌 15 ～ 30min， 之后将铁素体不锈钢钢液在保护气氛中进行连铸， 最终得到高铝低硅超纯铁素体不锈钢。
根据本发明提供的一种高铝低硅超纯铁素体不锈钢的冶炼方法， 采用的是， 步骤 (2) 中， 所述硅铁和 / 或铝块总加入量为 4 ～ 9kg/t， 所述硅铁中硅的质量百分含量为 70 ～ 80％， 所述石灰加入质量取值为如下两个范围中的较大值 ： 硅铁加入质量的 4 ～ 6 倍或铝块 加入质量的 2 ～ 3 倍 ； 所述萤石加入质量为石灰加入质量的 0.05 ～ 0.3 倍， 经步骤 (2) 处 理后， 所述铁素体不锈钢钢液中硅的质量含量小于 0.1％、 大于 0， 要求氧的质量含量大于 0.01％。 根据本发明提供的一种高铝低硅超纯铁素体不锈钢的冶炼方法， 采用的是， 步骤 (3) 中， 所述铝铁中纯铝的加入量为 2 ～ 6kg/t， 所述石灰的加入量为铝铁中纯铝加入量的 2 ～ 3 倍， 萤石加入量为石灰加入质量的 0.05 ～ 0.3 倍， 经步骤 (3) 处理后， 所述铁素体不 锈钢钢液中硅的质量含量小于 0.3％、 大于 0， 铝的质量含量为 0.01 ～ 0.1％， 氧的质量含量 小于 0.003％。
根据本发明提供的一种高铝低硅超纯铁素体不锈钢的冶炼方法， 采用的是， 在步 骤 (5) 中， 所述喂钙丝为向铁素体不锈钢钢液中喂入纯钙丝， 所述纯钙丝喂入量为 0.1 ～ 0.3kg/t， 经步骤 (5) 处理后， 所述铁素体不锈钢钢液中钙的质量含量为 15 ～ 30ppm。
根据本发明提供的一种高铝低硅超纯铁素体不锈钢的冶炼方法， 采用的是， 在步 骤 (5) 中， 喂完钙丝并软搅拌后， 向铁素体不锈钢钢液中喂入钛丝， 所述钛丝中的纯钛量为 1 ～ 3kg/t。
根据本发明提供的一种高铝低硅超纯铁素体不锈钢的冶炼方法， 采用的是， 在最 终所制得的高铝低硅超纯铁素体不锈钢中， 硅质量百分含量小于 0.3％， 铝质量百分含量为 0.01 ～ 0.1％。
根据本发明提供的一种高铝低硅超纯铁素体不锈钢的冶炼方法， 采用的是， 步骤 (2) 中，
当要求最终制得的高铝低硅超纯铁素体不锈钢中硅质量含量的上限值为 0.3 ％ 时， 全部加入硅铁 ；
当要求最终制得的高铝低硅超纯铁素体不锈钢中硅质量含量的上限值低于或者 等于 0.2％时， 全部加入铝块 ；
当要求最终制得的高铝低硅超纯铁素体不锈钢中硅质量含量的上限值在 0.2 ～ 0.3％之间时， 加入硅铁和铝块， 所述硅铁和铝块的加入比例＝ ( 最终制得的高铝低硅超纯 铁素体不锈钢中硅质量含量的上限值 -0.2％ )/(0.3％ - 最终制得的高铝低硅超纯铁素体
不锈钢中硅质量含量的上限值 )。
根据本发明提供的一种高铝低硅超纯铁素体不锈钢的冶炼方法， 采用的是， 步骤 3 (3) 中， 所述铝铁形状为块状或球状， 密度为 4.5 ～ 6.5g/cm ， 直径 3 ～ 6cm ； 经步骤 (3) 处 理后， 炉渣中 CaO 与 SiO2 的质量比高于 2.8， 炉渣中 CaO 与 Al2O3 的质量比高于 1。
根据本发明提供的一种高铝低硅超纯铁素体不锈钢的冶炼方法， 采用的是，
所述高真空强搅拌的条件为 ： 真空压力控制在 800Pa 以下， VOD 炉底部吹氩流量控 制在 4 ～ 8L/(min·t) 之间 ；
所述中强度搅拌的条件为 ： 真空压力控制在 2000Pa 以下， VOD 炉底部吹氩流量控 制在 1 ～ 4L/(min·t) 之间 ；
所述软搅拌的条件为 ： 在常压条件下， VOD 炉底部吹氩流量控制 1 ～ 5L/(min·t) 之间。
本发明所提供的一种高铝低硅超纯铁素体不锈钢的冶炼方法有益效果在于 ：
1、 可在 VOD 冶炼过程中有效地提高铝沉淀脱氧效率， 有效地提高钢中铝含量， 并 防止渣中硅元素返回到钢液中， 以控制硅含量处于较低水平， 实现了高铝低硅含量超纯铁 素体不锈钢的冶炼 ； 2、 连铸过程采用保护浇铸措施， 可防止高铝含量钢液的二次氧化， 结合钙处理， 可 避免中间包水口的堵塞 ； 再者， 由于在 VOD 过程就实现了铝脱氧效果和铝含量目标控制， 生 成的 Al2O3 夹杂在 VOD 大搅拌过程可充分长大， 破真空后能有效上浮， 进而提高了钢水的纯 净度 ；
3、 由于所加高密度铝铁的铝能充分进入钢液， 大大减小了其与渣中 MgO 直接反应 生成镁铝尖晶石的概率， 有效抑制有害夹杂物镁铝尖晶石的形成， Al2O3 夹杂的有效去除和 抑制镁铝尖晶石的形成同样可避免中间包水口的堵塞 ；
4、 由于铝含量的提升， 如钢种需要钛合金化， 则在喂钛过程中可大大抑制钛的氧 化， 可提高钛的收得率， 本发明对防止由于氧化钛引起的水口堵塞有积极作用 ；
5、 本发明设计的方法安全可靠， 可操作性能强， 能大大提高冶炼的稳定性和产品 质量。
具体实施方式
本发明的工艺原理如下 ：
一、 本发明要求冶炼超纯铁素体不锈钢的目标硅、 铝含量为 ： 硅质量百分含量小于 0.3％， 铝质量百分含量在 0.01 ～ 0.1％之间的目的在于 ：
硅含量要求小于 0.3 ％主要是为了提高此不锈钢的酸洗性能， 如果硅含量高于 0.3％， 则钢的酸洗难度变大， 影响了钢的光洁度， 另外， 此含量范围的硅可确保钢的韧性， 提高其加工性能 ； 铝质量要求在 0.01 ～ 0.1％之间， 主要是从脱氧效果来考虑的， 经过热力 学计算， 1550℃条件下， 对于不同 Cr 含量的铁素体不锈钢液， Al 含量为 0.01％对应的溶解 氧范围为 0.002 ～ 0.0025％ ( 即 20 ～ 25ppm)， 由于全氧中还包含有夹杂物， 所以， 当铸坯中 全氧要求小于 30ppm 的条件下， 本专利涉及的铝含量要求高于 0.01％ ； 同时， 铝含量上限为 0.1％， 主要考虑针对一些含钛钢种， 需要保证铝 - 钛含量比大于 0.15， 铝含量上限为 0.1％ 可保证钛含量可设计上限为 0.7％， 当然， 如果铝含量超过 0.1％， 冶炼成本变大， 且没有必要。 二、 预脱氧和终脱氧 ：
对于如上硅铝含量范围的铁素体不锈钢的冶炼， 本发明采用先用硅铁和铝块进行 预脱氧， 再加铝铁进行终脱氧， 如步骤 (2) 和 (3) 所示。本发明还要求采用加硅铁、 铝块和 铝铁进行脱氧的方式， 原因在于， 如果整个脱氧过程只加入铝铁， 由于铝铁成本较硅铁高， 则整个冶炼成本会提升， 且容易造成增碳严重 ； 如果只加入硅铁和铝块， 由于铝块轻， 不能 有效进入钢液， 则不能完成提高钢中铝含量的目的 ； 而如果硅铁、 铝块和铝铁一起加入实 现终脱氧， 由于铝与氧的结合能力远大于硅与氧的结合力， 在渣中 Cr2O3 被基本还原的情况 下， 铝会与 SiO2 发生强烈反应， 导致钢中硅含量快速升高， 很有可能不能满足终点硅含量小 于 0.3％的要求。 所以， 本发明采用先加硅铁和部分铝块进行预脱氧的方式， 预脱氧过程中， 钢中氧含量并不能降到很低， 根据硅、 氧平衡的热力学公式， 预脱氧过程硅元素可大量地与 氧反应， 从而保证了处理过程钢中硅含量处于较低值范围。 预脱氧处理过后， 加入铝铁进行 终脱氧， 由于铝铁的密度要高于纯铝块很多， 则铝铁可以保证进入钢液熔池后大部分能沉 在钢液中， 熔化后释放的铝则可先进入钢液， 实现有效的沉淀脱氧， 并有效地提高钢中铝含 量， 当然， 还会有部分熔化后的铝会直接进入渣中进行反应， 但此并不妨碍钢中铝含量的快 速提升。
1)、 预脱氧
本发明步骤 (2) 预脱氧， 加硅含量质量百分比为 70 ～ 80％的硅铁和 / 或铝块进行 预脱氧处理， 硅铁和 / 或铝块总加入量为 4 ～ 9kg/t， 并加石灰和萤石进行造渣， 石灰加入质 量为硅铁加入质量的 4 ～ 6 倍与铝块加入量的 2 ～ 3 倍中的较大值， 萤石加入质量为石灰 加入质量的 0.05 ～ 0.3 倍， 高真空强搅拌条件下处理时间 5 ～ 10min， 处理结束后要求硅质 量含量小于 0.1％， 氧质量含量大于 0.01％。
此步骤前， 钢液刚经过了吹氧脱碳的处理， 熔池中有大量的溶解氧和氧化铬， 加硅 铁和铝块进行预脱氧的目的是要利用硅铁或铝块将氧化铬中的铬还原出， 而尽量不降低钢 中的氧含量， 铝块具有很强的还原能力， 可直接与渣中 Cr2O3 反应， 这里主要讨论硅的还原 能力， 硅还原反应方程如下 ：
1.5[Si]+(Cr2O3) ＝ 2[Cr]+1.5(SiO2)
经过热力学计算， 假定氧化物 (Cr2O3) 和 (SiO2) 的以纯物质为标准的热力学活度 均为 1， 计算得出在铬含量为 18％的不锈钢中， 硅含量需要大于 0.6％才能促使反应正向进 行， 这就意味着硅铁的密度不能太大， 要确保硅铁上浮在钢液上方直接与渣中的 (Cr2O3) 进 行反应， 保证与渣接触的钢液局部硅含量大于 0.6％， 由此， 本专利选择常用的硅铁， 其硅含 量为 70 ～ 80％， 可满足硅铁密度不太高的要求， 当然， 随着石灰的熔化， 渣相中 SiO2 活度降 低， 也加快了硅进行预脱氧。 本发明之所以还选择铝进行预脱氧， 主要是针对目标硅含量要 求更低的一些钢种， 文后有进一步的论述。由于含 75％硅的硅铁与等重量的铝块脱氧量接 近于 1， 所以对于硅铁和铝块加入量范围， 当钢中铬含量低同时初始碳含量也低的情况， 需 要硅铁和铝块加入总量是比较少的， 相反， 钢中铬含量高同时初始碳含量也高， 需要硅铁和 铝块总量是比较多的， 以下以两种在生产中可能出现的极端情况作为分析的例子， 以此确 定硅铁和铝块加入总量的范围。 经过计算， 对于低铬含量的铁素体不锈钢冶炼， 如铬含量为 3 11.6％的钢种， 钢水进入 VOD 前初始碳为 0.3％条件下， 吨钢吹氧量大约 7Nm /t 可在真空条
件下将碳脱除， 根据以往经验， 约有 30 ～ 40％的氧会氧化铬形成 Cr2O3， 则需要大约 2.6 ～ 3.45kg 的纯硅或 3.5 ～ 4.6kg 纯铝， 考虑到硅铁中硅的含量， 本发明设定需求硅铁和铝块总 量的下限值为 4kg/t， 而对于高铬钢的冶炼， 如铬含量为 22.6％的钢种， 进入 VOD 前初始碳 3 为 0.6％的情况下， 吨钢吹氧量大约 13Nm /t 可在真空条件下将碳脱除， 根据以往经验， 约有 35 ～ 45％的氧会氧化铬形成 Cr2O3， 则需要大约 5.6 ～ 7.24kg 的纯硅或 7.5 ～ 9.7kg 的纯 铝， 考虑到硅铁中硅的含量， 本发明设定需求硅铁和铝块总加入量的上限值为 9kg/t。石灰 的加入量是根据生成的 SiO2 量来确定的， 要满足碱度要求的范围， 本发明确定石灰加入质 量为硅铁加入质量的 4 ～ 6 倍与铝块加入量的 2 ～ 3 倍中的较大值， 可满足炉渣碱度控制 在 2.8 以上的范围， 炉渣中 CaO 与 Al2O3 的质量比例高于 1。对于萤石的加入， 主要目的是 加快石灰的溶解和熔化， 其加入量要根据石灰本身熔化的难易程度确定， 根据生产经验， 确 定萤石加入质量为石灰加入质量的 0.05 ～ 0.3 倍。由于步骤 (2) 中加入的硅铁和铝块并 不明显地降低钢中溶解氧含量， 并要求氧含量大于 0.01％， 可以确保反应过后钢中硅含量 小于 0.1％。本步骤虽然规定了硅铁和铝块总加入量的范围， 在实际执行过程中， 还要根据 冶炼过程的脱碳过程所吹氧气在脱碳、 二次燃烧、 损失、 进入熔池的具体分配比例来确定硅 铁和铝块需脱去的氧量， 由于脱碳量是已知的， 二次燃烧率可根据炉气成分分析出， 损失量 也可根据历史数据回归出， 则氧气进入熔池的比例是可以计算得出的， 由此可计算出硅铁 和铝块总加入量的具体值， 此值在本发明确定的范围内。
本发明对于步骤 (2)， 还要求确定涉及的硅铁和 / 或铝块的加入比例 ：
a、 如果要求最终制得的高铝低硅超纯铁素体不锈钢中硅质量含量 ( 即目标硅含 量 ) 上限为 0.3％时， 全部加入硅铁 ；
b、 如果要求最终制得的高铝低硅超纯铁素体不锈钢中硅质量含量上限要求更低， 即当上限值低于 0.2％ ( 包括 0.2％ ) 时， 要求全部加入铝块 ；
c、 当要求最终制得的高铝低硅超纯铁素体不锈钢中硅质量含量上限为在 0.2 ～ 0.3％之间时， 硅铁和铝块的加入比例＝ ( 最终制得的高铝低硅超纯铁素体不锈钢中硅质 量含量的上限值 -0.2％ )/(0.3％ - 最终制得的高铝低硅超纯铁素体不锈钢中硅质量含量 的上限值 )。
其中， 所述最终制得的高铝低硅超纯铁素体不锈钢中硅质量含量的上限值表示硅 含量不能超过的值。
本发明之所以还选择铝进行预脱氧， 主要是针对目标硅含量要求更低的一些钢 种， 当目标硅含量仅要求小于 0.3％时候， 此处全部加硅铁并通过其后的碱度控制可实现这 一目标， 然而， 如果目标硅含量要求小于 0.2％， 考虑到终脱氧过程也会形成一定的增硅量， 大约在 0.1 ～ 0.2％左右， 则此处如果加硅铁形成增硅就不能满足最终硅含量小于 0.2％的 要求， 所以， 这种情况要求全部加铝， 对于目标硅质量含量上限值在 0.2 ～ 0.3％之间， 本发 明设计硅铁和铝块混加， 具体比例根据目标硅含量上限值要求确定， 可满足要求。
2)、 终脱氧
本发明的步骤 (3) 终脱氧过程， 加入铝铁进行终脱氧处理， 铝铁含铝质量百分含 量 20 ～ 60％， ， 碳质量含量小于 0.1％， 其余为铁和一些微量杂质元素， 铝铁中纯铝的加入 量 2 ～ 6kg/t， 并补加石灰和萤石， 石灰补加量为铝铁中纯铝量的 2 ～ 3 倍， 萤石加入质量为 石灰加入质量的 0.05 ～ 0.3 倍， 物料加入后先在真空条件下中强度搅拌 2 ～ 5min， 然后高真空强搅拌条件下处理 12 ～ 18min， 处理结束后可保证硅质量含量小于 0.3％， 铝质量含量 0.01 ～ 0.1％， 氧质量含量小于 0.003％。
选择用密度相对高的铝铁作为终脱氧的脱氧剂， 正如前面所论述， 铝铁加入后， 其 包含的铝可以进入钢液熔池， 而不象纯铝那样加入后大量地与渣中氧化物反应而基本不进 入钢液熔池， 生产实践已经证明了这一点， 选择铝铁中铝质量百分含量 20 ～ 60％除了满足 密度要求范围外， 还考虑了如果铝含量低于 20％， 则含铁过大， 由于本发明对纯铝的加入量 是有要求的， 则会导致铝铁本身加入量过大， 不仅会导致增碳量增大， 而且会导致熔池温降 过大， 经计算 1kg 铝参加反应释放的能量可满足约 4kg 铁从室温加热到钢水当前的 1700℃， 由此， 确定铝铁终铝含量应高于 20 ％， 铝铁中铝含量低于 60 ％主要从密度控制要求考虑 3 的， 铝铁要求密度高于 4.5g/cm ， 对应铝含量为 60％。要求铝铁中碳含量小于 0.01％， 主要 是从控制增碳的方面考虑的， 由于冶炼钢种为超低碳钢， 应该控制铝铁加入后增碳越小越 好， 对于铝铁含碳为 0.1％的情况， 吨钢加铝铁量 10kg 的情况下， 钢液增碳量为 10ppm， 这基 本还是可以接受的， 所以要求铝铁中含碳量应小于 0.1％， 这也是铝铁生产可实现的碳含量 范围。铝铁的加入量按其中的纯铝来计， 本发明要求纯铝加入量在 2 ～ 6kg/t， 铝加入不仅 要脱去钢中的溶解氧， 还要进一步还原预脱氧过程硅铁没能去除的渣中 Cr2O3， 约消耗纯铝 0.5 ～ 2.4kg/t， 并有可能与渣中 SiO2 进一步反应， 导致的回硅量 0.1％～ 0.2％， 约消耗纯 铝 1.4 ～ 2.6kg/t， 另外还满足最终铝含量的目标 0.01 ～ 0.1％， 约消耗纯铝 0.1 ～ 1kg/ t， 将如上下限值相加和上限值相加， 得出纯铝加入量的范围 2 ～ 6kg/t， 铝铁加入量为纯铝 加入量除以其含铝量。补加石灰的目的是继续保证炉渣中 CaO 与 Al2O3 的质量比例。本发 明要求此步骤物料加入后先在真空条件下中强度搅拌 2 ～ 5min， 其目的是一方面要求对钢 液有一定强度的搅拌， 促使铝进入钢液， 另一方面， 如果搅拌强度过大， 会把铝铁喷到渣面 上， 导致铝进入不了钢液中， 所以， 这里采取中强度搅拌。本步骤要求高真空强搅拌处理时 间 12 ～ 18min 主要要保证充分的时间让 Al2O3 夹杂长大， 才能在其后的大气条件下的软搅 拌过程充分上浮得以去除。另外， 需要指出的是， 由于铝铁中的铝可以充分进入钢液， 在脱 氧到一定程度时， 避免了铝直接进入渣中去还原渣中的 MgO， 从而大大制约了镁铝尖晶石的 形成， 对于不锈钢， 镁铝尖晶石是非常有害的夹杂物， 会导致产品缺陷。正因为采用铝铁实 现了铝的控制和硅的控制， 处理结束后可保证硅质量含量小于 0.3％， 铝质量含量 0.01 ～ 0.1％， 氧质量含量小于 0.003％。
本专利对步骤 (3) 所加铝铁的形状和密度作了要求， 对于步骤 (3) 涉及的铝铁， 要 3 求其形状为块状或球状， 实密度 4.5 ～ 6.5g/cm ， 直径 3 ～ 6cm。
形状为块状或球状为了方便制造和方便加入， 而直径如果小于 3cm， 可能会导致铝 铁从料仓进入钢液熔池后， 其冲击深度不够， 而尺寸需小于 6cm， 主要考虑尺寸太大后不方 3 便加料。对于密度范围要求 4.5 ～ 6.5g/cm ， 主要是为了满足其加入后要 2/3 部分浸入在 3 钢液中， 钢液密度 6.9 ～ 7.2g/cm 左右， 所以要求密度要大于 4.5g/cm3， 同时考虑铝含量不 3 能低于 20％， 则密度上限为 6.5g/cm 。
本专利对于冶炼步骤 (3)， 要求终脱氧后， 炉渣碱度即渣中 CaO 与 SiO2 的质量比控 制高于 2.8， 炉渣中 CaO 与 Al2O3 的质量比例高于 1。
终 脱 氧 后 要 求 炉 渣 碱 度 高 于 2.8 主 要 是 从 控 制 SiO2 活 度 上 考 虑 的， 根据 CaO-SiO2-Al2O3 三元活度图， 此碱度值条件下以纯物质为标准态 SiO2 的活度系数大约为0.028， 经过热力学计算， 对于冶炼 22.6％ Cr 含量的超纯铁素体不锈钢为例， 钢中 0.01％ 的铝含量和 0.3％的硅含量对应的渣中平衡 SiO2 活度为 0.009， 在此碱度条件下， 进一步反 算出 SiO2 在渣中摩尔分数 0.32， 由于碱度已经设定高于 2.8， 则 SiO2 的百分含量必然小于 26％， 此范围基本可以得出其摩尔分数一般可控制在 0.32 内， 由此可看出， 此碱度范围可 保证如上硅铝含量条件下 Al 不再去还原渣中的 SiO2。对于其他铬含量的钢种， 如果铬含量 小于 22.6％， 由于铬是降低硅活度而提高铝活度的元素， 根据冶炼热力学原理， 钢中硅活度 变大而铝活度降低， Al 元素进一步不能去还原渣中的 SiO2。反之， Al 元素肯能去还原渣中 SiO2。考虑到铬含量高于 22.6％的钢种不是很多， 且可以通过调节渣中 SiO2 含量的方式来 阻止 Al 进一步还原渣中 SiO2， 且碱度下限设定太高会导致渣量增大， 所以， 本发明最终确定 炉渣碱度应高于 2.8， 这也是对炉渣碱度值的最低要求。 对于炉渣碱度， 没有上限要求， 主要 考虑到如果铝含量要求更高， 渣中 Al2O3 增大， 炉渣碱度可能会上调， 甚至最终的炉渣变为 SiO2 含量非常低的铝钙渣， 即炉渣以 CaO-Al2O3 为主要成分的渣， 这在本发明中是允许的。 本发明要求炉渣中 CaO 与 Al2O3 的质量比例高于 1， 主要是针对炉渣中 SiO2 含量较低， 演变 为铝钙渣的情况， 要求中 CaO 与 Al2O3 的质量比例高于 1， 可很好地保证炉渣具有很好地吸 收 Al2O3 的能力， 对于铝钙渣， CaO 与 Al2O3 的质量比在 1.1-1.4 情况下， 炉渣具有很好吸收 夹杂物的能力， 且具有很好的流动性。本发明对 CaO 与 Al2O3 的比例上限也没有制约， 主要 也是针对非铝钙渣系列的情况， 允许 Al2O3 在低含量范围。对于炉渣中 CaO 含量的控制， 已 经在步骤 (2) 和 (3) 石灰加入量的设定中进行了控制。
三、 对于步骤 (5)
1)、 软搅拌
喂入纯钙丝前的软搅拌让在真空条件下已经长大的夹杂物 Al2O3 夹杂物上浮进入 渣相， 喂入纯钙丝后的软搅拌促进喂钙后生成的低熔点铝酸钙夹杂进一步上浮进入渣相。
2)、 喂丝
A)、 喂钙丝 ( 即钙处理工艺 )
钙 处理工 艺， 即在 常压下用 喂丝 机向 钢 液喂 入 纯 钙丝， 纯 钙 喂入 量 为 0.1 ～ 0.3kg/t， 喂完钙丝后， 在常压条件下， 底部吹氩对钢液进行软搅拌， 软搅拌时间 5 ～ 10min， 处理结束后要求钢中钙的质量含量控制在 15 ～ 30ppm。
由于本发明冶炼的是高铝钢， 脱氧过程铝的加入量相对很大， 虽然通过各种措施 对生成的 Al2O3 夹杂进行了从钢液中排出， 并防止二次氧化， 然而， 在生产实践中仍存在 Al2O3 堵塞中间包水口的风险， 原因是在铝含量高的情况下， 铝仍然有可能还原渣中的 MgO， 形成的镁铝尖晶石夹杂很难排除， 从而可能形成堵塞的起源， 加上没有排除干净的 Al2O3 夹 杂， 从而具有水口堵塞的风险。本案已经通过各种措施将此风险降到很低， 然而， 为了确保 高铝钢生产的高度稳定， 本发明还是采用了钙处理技术， 以避免水口堵塞形成的风险。 钙处 理主要是将 Al2O3 夹杂改变为 12CaO·7Al2O3 的低熔点夹杂， 一般认为， 钢中 Al2O3 含量最大 为 0.01％， 将此量的 Al2O3 变为 12CaO· 7Al2O3 需要的钙含量为 67ppm， 同时钙处理结束后钙 元素自身的溶解含量一般要求为铝含量的 0.09 倍至 0.15 倍， 如果铝含量 0.03％， 则溶解钙 含量约要求 30ppm， 这样需要进入钢水的纯钙量则为 100ppm 即 0.01％， 考虑到对于高铝钢 喂钙过程钙的收得率高于 30％， 最终确定纯钙喂入量为 0.1 ～ 0.3kg/t， 并最终确定钙含量 控制范围 15 ～ 30ppm， 可满足本发明铝含量范围的钙处理， 实现夹杂物的有效变性， 若最终钙含量高于 30ppm， 有侵蚀中间包水口的风险。
B)、 喂钛丝
对于要求冶炼含钛的钢种， 可再向铁素体不锈钢钢液中喂入钛丝， 所述钛丝中纯 钛量为 1 ～ 3kg/t， 实现钛合金化。其中， 纯钛量为钛丝喂入量乘以钛在钛丝中含量。
四、 对于步骤 (6)
1)、 软搅拌 15 ～ 30min
此软搅拌时间充分保证夹杂物的进一步上浮， 进一步提高了钢液的纯净度。
2)、 要求对钢液在保护气氛下进行连铸
保护气氛下进行连铸包括了大包水口的氩气保护和中间包水口的氩气保护以及 中间包上方的氩气保护， 目的是防止钢液的二次氧化， 对于高铝钢冶炼， 这些保护也是需要 的， 这些为可实现的成熟连铸技术， 此处不过多描述。
五、 对于所述中强度搅拌、 高真空强搅拌和软搅拌
所述中强度搅拌的条件为 ： 真空压力控制在 2000Pa 以下， VOD 炉底部吹氩流量控 制在 1 ～ 4L/(min·t) 之间 ；
所述高真空强搅拌的条件为 ： 真空压力控制在 800Pa 以下， VOD 炉底部吹氩流量控 制在 4 ～ 8L/(min·t) 之间 ；
所述软搅拌的条件为 ： 在常压条件下， VOD 炉底部吹氩流量控制 1 ～ 5L/(min·t)之间。 其中， 相关参数的设定是根据生产实践来确定的， 真空条件下中强度搅拌要确保 渣面不激烈翻腾， 高真空强搅拌条件要保证钢液喷溅不影响生产， 而软搅拌要保证渣面不 被吹开， 在上述条件下， 根据生产摸索， 最终确定了相关的底吹流量范围。
需要说明的是， 本发明涉及的单位中符号 “t” 表示吨钢液， “L” 为升， “min” 表示分 钟， “kg/t” 表示向每吨钢液中加入的公斤量， “L/(min· t)” 表示向每吨钢中、 每分钟吹入的 氩气量。
实施例
以下结合实施例详细说明本发明方法在生产低硅高铝铁素体不锈钢的实施方式 和取得的效果， 分别以生产 409、 443 和 445 这 3 个牌号钢种的超纯铁素体不锈钢为例加以 说明。
实施例 1
本实施例对精炼设备 VOD 炉的要求 ： 设备可处理钢水 120t， 极限真空度小于 3 300Pa， 底部吹氩总吹气能力高于 60Nm /h， 钢包耐火材料为镁钙砖。钢种为 409， 钢液量 116000kg， 即 116t， VOD 冶炼前钢液初始成分为 ：
C： 0.3 ％， Si ： 0.25 ％， Cr ： 11.6 ％， S： 0.010 ％， N： 0.025 ％， Mn ： 0.56 ％， P： 0.015％， 全O： 0.02％， Ti ： 0.01％， Al ： 0.001％， 其余为 Fe 和微量杂质元素。
钢液初始温度 1580℃。
本实施例硅含量目标小于 0.26％， 铝含量 0.03％左右， 具体步骤如下 ：
1) 钢液经吹氧脱碳和自由脱碳处理后， 氧气消耗量为 885Nm3， 自由脱碳时间 15min， 处理结束后， 钢液温度 1630℃， 成份如下 ：
C： 0.003 ％， Si ： 0.01 ％， Cr ： 11.1 ％， S： 0.008 ％， N： 0.007 ％， Mn ： 0.14 ％， P：
0.015％， 全O： 0.04％， Ti ： 0.01％， Al ： 0.001％， 其余为 Fe 和微量杂质元素。
2) 预脱氧， 根据最终制得的高铝低硅超纯铁素体不锈钢中硅质量含量要求上限值 为 0.27％， 加入含硅 77％的硅铁 400kg( 即 3.45kg/t， 换算方法 ： 400kg÷ 钢液量 116t， 在 实施例 1 范围内， 除去石灰和萤石的质量外， 换算方法下同 ) 和铝块 200kg( 即 1.71kg/t) 合计 600kg( 即 5.16kg/t) 进行预脱氧， 并加入石灰 1.6t， 萤石 200kg 进行造渣， 物料加入后 真空压力控制在 800Pa 以下， 底吹氩气搅拌强度 600L/min( 即 5.17L/(min·t)， 换算方法 ： 600L/min÷ 钢液量 116t， 在实施例 1 范围内， 换算方法下同 )， 处理时间 8min， 保证石灰初 步熔化。处理结束后硅含量 0.08％， 氧含量 0.015％。
3) 终 脱 氧， 加 入 含 铝 40 ％ 的 铝 铁 650kg， 铝 铁 直 径 5cm， 密 度 5.4g/cm3， 含碳 0.008％， ， 含纯铝 260kg( 即 2.24kg/t)， 并补加石灰 600kg， 萤石 50kg， 进行终脱氧， 物料加 入后调整底搅拌吹氩流量到 150L/min， 中强度搅拌 3min， 随后进行高强度搅拌， 底吹氩气 流量 800L/min( 即 6.90L/(min· t))， 处理时间 15min。处理结束后， 硅含量 0.19％， 铝含量 0.054％， 氧含量 7.8ppm。炉渣主要成分为 ： CaO 60％、 SiO212％、 Al2O317％、 MgO 3％， 满足 炉渣碱度要求和 CaO 与 Al2O3 比值大于 1。处理结束后温度 1570℃。
4) 破真空。
5) 软搅拌 10min， 底吹氩气搅拌强度 200L/min( 即 1.72L/(min·t))。钙处理， 通过喂丝机加入纯钙丝 20kg( 即 0.17kg/t)， 喂丝结束后软搅拌 10min， 底吹氩气搅拌强度 200L/min( 即 1.72L/(min·t))。本钢种需要喂入钛丝进行钛合金化， 钛丝中的纯钛量为 150kg( 即 1.38kg/t)， 终点钛 0.1％。
6) 继续软搅拌 20min， 底吹氩气搅拌强度 180L/min( 即 1.55L/(min· t))。保护气 氛中连铸， 大包水口、 中间包水口均有吹氩保护。
浇铸过程中中间包水口开口度非常稳定， 不发生剧烈的波动， 且总的波动范围在 3％以内， 表明没有发生水口结塞， 也没有发生水口侵蚀。
最终钢液被浇铸成坯， 成分如下 ：
C： 0.006 ％， Si ： 0.20 ％， Cr ： 11.7 ％， S： 0.001 ％， N： 0.008 ％， Mn ： 0.23 ％， P： 0.015％， 全O： 0.0020％， Ti ： 0.09％， Al ： 0.044％， 其余为 Fe 和微量杂质元素。
其中硅含量在破真空后略有上升， 可能是渣中 SiO2 少量被铝还原的结果 ； 而铝含 量略有下降， 原因是随着温度的降低和时间的推移以及可能的二次氧化， 促使了铝与氧的 接触， 导致其成分略微下降 ； 脱氧过程由于加入的铝铁含有一定量的碳， 导致碳含量相对处 理前有一定程度上升， 但仍在超纯的范围内。
铸坯中镁铝尖晶石夹杂物数量相对常规流程大大减少， 夹杂物主要是尺寸在 5μm 以下的 TiN 或 Ti(CN) 夹杂和 10μm 以下的球状的塑性 CaO-Al2O3-SiO2 夹杂 ( 部分含少量 MgO)， 对钢的性能尤其表面性能无有害影响。
实施例 2
本实施例对精炼设备 VOD 的要求 ： 设备可处理钢水 120t， 极限真空度小于 300Pa， 3 底部吹氩总吹气能力高于 60Nm /h， 钢包耐火材料为镁钙砖。钢种为 443， 钢液量 108400kg， 即 108.4t， VOD 冶炼前钢液初始成分为 ：
C： 0.36 ％， Si ： 0.018 ％， Cr ： 20.8 ％， S： 0.005 ％， N： 0.015 ％， Mn ： 0.3 ％， P： 0.010％， 全O： 0.02％， Ti ： 0.01％， Al ： 0.001％， 其余为 Fe 和微量杂质元素。钢液初始温度 1600℃。
本实施例硅含量目标小于 0.2％， 铝含量 0.02％左右， 具体步骤如下 ：
1) 钢液经吹氧脱碳和自由脱碳处理后， 氧气消耗量为 1266Nm3， 自由脱碳时间 20min， 处理结束后， 钢液温度 1670℃， 成份如下 ：
C： 0.005 ％， Si ： 0.01 ％， Cr ： 19.7 ％， S： 0.004 ％， N： 0.004 ％， Mn ： 0.14 ％， P： 0.015％， 全O： 0.05％， Ti ： 0.01％， Al ： 0.001％， 其余为 Fe 和微量杂质元素。
2) 预脱氧， 根据最终制得的高铝低硅超纯铁素体不锈钢中硅质量含量要求上限值 为 0.2％， 此要求条件下全部加入铝块， 而不加硅铁， 避免增硅， 加入铝块 780kg( 即 7.20kg/ t， 换算方法 ： 780kg÷ 钢液量 108.4t， 在实施例 2 范围内， 除去石灰和萤石的质量外， 换算方 法下同 ) 进行预脱氧， 并加入石灰 1.6t， 萤石 100kg 进行造渣， 物料加入后真空压力控制在 800Pa 以下， 底吹氩气搅拌强度 700L/min( 即 6.46L/(min·t)， 换算方法 ： 700L/min÷ 钢液 量 108.4t， 在实施例 2 范围内， 换算方法下同 )， 处理时间 6min， 保证石灰初步熔化。 处理结 束后硅含量 0.04％， 氧含量 0.02％。
3) 终脱氧， 加入含铝 40％的铝铁 500kg( 即 4.61kg/t)， 铝铁直径 5cm， 密度 5.4g/ 3 cm ， 含碳 0.01％， 含纯铝 200kg( 即 1.85kg/t)， 并补加石灰 400kg， 萤石 50kg， 进行终脱氧， 物料加入后调整底搅拌吹氩流量到 200L/min( 即 1.85L/(min·t))， 中强度搅拌 4min， 随 后进行高强度搅拌， 底吹氩气流量 800L/min( 即 7.38L/(min·t))， 处理时间 18min。处理 结束后， 硅含量 0.20 ％， 铝含量 0.018 ％， 氧含量 10ppm。炉渣主要成分为 ： CaO55 ％、 SiO2 2％、 Al2O3 37％、 MgO 5％， 满足炉渣碱度要求和 CaO 与 Al2O3 比值大于 1。处理结束后温度 1605℃。
4) 破真空。
5) 软搅拌 9min， 底吹氩气搅拌强度 200L/min( 即 1.85L/(min·t))。钙处理， 通 过喂丝机加入纯钙丝 12.8kg( 即 0.12kg/t)， 喂丝结束后软搅拌 10min， 底吹氩气搅拌强度 200L/min( 即 1.85L/(min· t))。本钢种需要喂入钛丝进行钛合金化， 所述钛丝中纯钛量为 300kg( 即 2.77kg/t)， 终点钛 0.2％。
6) 继续软搅拌 25min， 底吹氩气搅拌强度 160L/min( 即 1.48L/(min· t))。保护气 氛中连铸， 大包水口、 中间包水口均有吹氩保护。
浇铸过程中中间包水口开口度非常稳定， 不发生剧烈的波动， 且总的波动范围在 3％以内， 表明没有发生水口结塞， 也没有发生水口侵蚀。
最终钢液被浇铸成坯， 成分如下 ：
C： 0.008 ％， Si ： 0.20 ％， Cr ： 20.8 ％， S： 0.001 ％， N： 0.006 ％， Mn ： 0.21 ％， P： 0.015％， 全O： 0.0018％， Ti ： 0.15％， Al ： 0.019％， 其余为 Fe 和微量杂质元素。
其中铝含量略有上升， 这是由于喂钛进一步降低钢液氧势的原因 ； 而硅含量保持 不变， 原因是渣中 SiO2 含量极低， 避免了铝或钛进一步还原渣中硅脱氧过程 ； 由于加入的铝 铁含有一定量的碳， 导致碳含量相对处理前有一定程度上升， 但仍在超纯的范围内。
铸坯中镁铝尖晶石夹杂物数量相对常规流程大大减少， 夹杂物主要是尺寸在 5μm 以下的 TiN 或 Ti(CN) 夹杂和 10μm 以下的球状的塑性 CaO-Al2O3-SiO2 夹杂 ( 部分含少量 MgO)， 对钢的性能尤其表面性能无有害影响。
实施例 3本实施例对精炼设备 VOD 的要求 ： 设备可处理钢水 120t， 极限真空度小于 300Pa， 底部吹氩总吹气能力高于 60Nm3/h， 钢包耐火材料为镁钙砖。 钢种为 444， 钢水量 110000kg， 即 110t， VOD 冶炼前钢液初始成分为 ：
C： 0.40 ％， Si ： 0.06 ％， Cr ： 18.8 ％， S： 0.005 ％， N： 0.012 ％， Mn ： 0.3 ％， P： 0.010％， 全O： 0.02％， Ti ： 0.01％， Al ： 0.001％， 其余为 Fe 和微量杂质元素。
钢液初始温度 1620℃。
本实施例硅含量目标小于 0.3％， 铝含量 0.04％左右， 具体步骤如下 ：
1) 钢液经吹氧脱碳和自由脱碳处理后， 氧气消耗量为 1440Nm3， 自由脱碳时间 20min， 处理结束后， 钢液温度 1700℃， 成份如下 ：
C： 0.006 ％， Si ： 0.20 ％， Cr ： 17.4 ％， S： 0.005 ％， N： 0.005 ％， Mn ： 0.14 ％， P： 0.015％， 全O： 0.05％， Ti ： 0.01％， Al ： 0.001％， 其余为 Fe 和微量杂质元素。
2) 预脱氧， 根据最终制得的高铝低硅超纯铁素体不锈钢中硅质量含量要求上限 值为 0.3 ％， 此要求条件下全加入硅铁， 而不加入铝块， 加入含 77 ％硅的硅铁 900kg( 即 8.12kg/t， 换算方法 ： 900kg÷ 钢液量 110t， 在实施例 3 范围内， 除去石灰和萤石的质量外， 换算方法下同 )， 不加入铝块预脱氧， 并加入石灰 3.6t， 萤石 200kg 进行造渣， 物料加入后 真空压力控制在 400Pa 以下， 底吹氩气搅拌强度 800L/min( 即 7.27L/(min·t)， 换算方法 ： 800L/min÷ 钢液量 110t， 在实施例 3 范围内， 换算方法下同 )， 处理时间 10min， 保证石灰初 步熔化。处理结束后硅含量 0.1％， 氧含量 0.013％。 3) 终脱氧， 加入含铝 47％的铝铁 750kg( 即 6.82kg/t)， 铝铁直径 5cm， 密度 5.1g/ cm ， 含碳 0.007％， 含纯铝 350kg( 即 3.18kg/t)， 并补加石灰 700kg， 萤石 200kg， 进行终脱 氧， 物料加入后调整底搅拌吹氩流量到 200L/min( 即 1.82L/(min· t))， 中强度搅拌 5min， 随 后进行高强度搅拌， 底吹氩气流量 750L/min( 即 6.82L/(min· t))， 处理时间 18min。 处理结 束后， 硅含量 0.27％， 铝含量 0.035％， 氧含量 10ppm。 炉渣主要成分为 ： CaO65％、 SiO218％、 Al2O3 10％、 MgO5％， 满足炉渣碱度要求和 CaO 与 Al2O3 比值大于 1。 处理结束后温度 1642℃。
4) 破真空。
5) 软搅拌 10min， 底吹氩气搅拌强度 200L/min( 即 1.82L/(min· t))。 钙处理， 通过 喂丝机加入纯钙丝 25kg( 即 0.23kg/t)， 喂丝结束后软搅拌 10min， 底吹氩气搅拌强度 180L/ min( 即 1.64L/(min·t))。本钢种无需钛合金化， 故无需喂钛丝。
6) 继续软搅拌 15min， 底吹氩气搅拌强度 180L/min( 即 1.64L/(min· t))。保护气 氛中连铸， 大包水口、 中间包水口均有吹氩保护。
浇铸过程中中间包水口开口度非常稳定， 不发生剧烈的波动， 且总的波动范围在 5％以内， 表明没有发生水口结塞， 也没有发生水口侵蚀。
最终钢液被浇铸成坯， 成分如下 ：
C： 0.01 ％， Si ： 0.29 ％， Cr ： 18.6 ％， S： 0.001 ％， N： 0.007 ％， Mn ： 0.21 ％， P： 0.015％， 全O： 0.0017％， Ti ： ＜ 0.01％， Al ： 0.030％， 其余为 Fe 和微量杂质元素。
而铝含量略有下降， 而硅含量保持略有上升， 原因是渣中 SiO2 含量较高， 引起了铝 进一步还原渣中硅， 脱氧过程由于加入的铝铁含有一定量的碳， 导致碳含量相对处理前有 一定程度上升， 但仍在超纯的范围内。
铸坯中镁铝尖晶石夹杂物数量相对常规流程大大减少， 夹杂物主要是尺寸在
310μm 以下的球状的塑性 CaO-Al2O3-SiO2 夹杂 ( 部分含少量 MgO)， 对钢的性能尤其表面性 能无有害影响。
本发明所提供的一种高铝低硅超纯铁素体不锈钢的冶炼方法， 可冶炼硅含量小于 0.3％， 铝含量 0.01 ～ 0.1％的低硅高铝超纯净铁素体不锈钢， 钢坯全氧含量小于 30ppm， 提 高了产品的酸洗性能， 本方法还可有效抑制有害夹杂物镁铝尖晶石的形成， 有效去除 Al2O3 夹杂物， 并在含钛钢中抑制了钛的氧化， 避免了连铸过程的中间包水口堵塞。16