一种冶炼铁铬铝合金加铝的方法.pdf

摘要
申请专利号：	CN201410388214.0	申请日：	2014.08.08
公开号：	CN104164606A	公开日：	2014.11.26
当前法律状态：	授权	有效性：	有权
法律详情：	授权\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):C22C 33/04申请日:20140808\|\|\|公开
IPC分类号：	C22C33/04; C21C7/00; C21C7/10	主分类号：	C22C33/04
申请人：	东北大学; 山西太钢不锈钢股份有限公司
发明人：	刘承志; 李建民; 常国栋; 姜周华; 李筱; 李花兵; 张剑桥; 尹嵬
地址：	110819 辽宁省沈阳市和平区文化路3号巷11号
优先权：
专利代理机构：	太原市科瑞达专利代理有限公司 14101	代理人：	江淑兰
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内容摘要

本发明公开了一种冶炼铁铬铝合金加铝的方法，属于冶炼技术领域。包括冶炼钢水和加铝工艺，所述的加铝工艺在VOD炉中进行，具体包括以下步骤：采用VOD等不锈钢冶炼设备按不锈钢冶炼工艺进行冶炼铁铬铝产品，流程包括：电炉+VOD冶炼法、中频炉+VOD、转炉+VOD与电炉+AOD+VOD冶炼法等（VOD炉之后可以有其它冶炼炉）。第一步冶炼出的钢水成分、温度、渣量满足一定要求；第二步VOD炉冶炼中，通过控制VOD炉冶炼过程中的渣量；依据真空冶金过程良好的隔绝空气能力，以及增加还原期搅拌强度等措施，使铝的收得率提高到80%以上。

权利要求书

1.   一种冶炼铁铬铝合金加铝的方法，包括冶炼钢水和加铝工艺，其特征在于：所述的加铝工艺在VOD炉中进行，具体包括以下步骤：
（一）冶炼钢水：
采用冶炼设备按不锈钢冶炼工艺进行冶炼，所得钢水的成分、温度、渣量满足以下要求：
C ≤0.50%，Si：0.05-0.70%，Mn:0.001-0.70%，P:0.001-0.03%，S:0.001-0.01%，Cr 12.00%-28.00%，Mo:0.001-3.00%，Co:0.001-1.00%，Nb:0.001-0.50%，Ti:0.001-1.0%，La+Y：0.001-0.25%其余为铁；温度为1550-1620℃；钢水在钢包中渣重量：0.1-10.0kg/t钢水；
（二）VOD炉加铝工艺：
（1）VOD炉在冶炼铁铬铝时，真空度为50Pa以下；
（2）VOD吹氧脱碳，当碳含量≤0.01%时，停止吹氧控制真空度数值≤50Pa，然后净沸腾10分钟以上；
（3）加铝过程中温度控制在1620℃以下；
（4）通过高位料仓，采取分批次加铝工艺，每批次加入铝丸5-20公斤/吨钢水、并在加铝后加入石灰1-5kg/吨钢水，控制底吹氩气流量0.10-0.20升/（分钟·吨钢水），搅拌2-3分钟后，减小底吹氩气流量到0.05-0.10升/（分钟·吨钢水），每隔3-5分钟按上述步骤加入一批次铝；
（5）全部铝丸加入完毕后，按照底吹氩气流量0.05-0.10升/（分钟·吨钢水）搅拌3-5分钟后，提高底吹氩气流量到0.10-0.25升/（分钟·吨钢水），再搅拌2-3分钟；
（6）钢包破真空，测温、取样，根据工艺要求进行下一步操作。

2.  根据权利要求1所述的冶炼铁铬铝合金加铝的方法，其特征在于：所述步骤（一）冶炼钢水中的冶炼设备为电炉、中频炉、转炉或电炉+AOD中的任一种。

3.  根据权利要求1所述的冶炼铁铬铝合金加铝的方法，其特征在于：所述铝的加入量为：按所制备钢种中铝的收得率为90%计算加铝量。

4.  根据权利要求1所述的冶炼铁铬铝合金加铝的方法，其特征在于：所述铝的收得率达到80%以上。

说明书

一种冶炼铁铬铝合金加铝的方法
技术领域
本发明涉及一种20吨以上的VOD炉（真空脱碳精炼炉）冶炼铁铬铝合金加铝的方法，属于冶金技术领域。
背景技术
铁铬铝合金是使用较为广泛的电热工程材料，目前，大部分企业采用真空感应炉+电渣重熔的工艺方式进行生产铁铬铝产品，炉容量小、生产效率低、生产成本高。
铁铬铝合金成分如下：
C ≤0.15%，Si ≤1.0%，Mn≤0.70%，P≤0.03%，S≤0.01%，Cr 12.00%-28.00%，Al：3.00%-7.00%，Mo≤3.00%，Co≤1.00%，Nb≤1.00%，Ti≤1.00%，稀土≤0.50%，Ni≤0.60%，其余为铁。
采用VOD炉冶炼铁铬铝合金，存在加铝的工艺难题。在冶炼还原期加入铝时，由于铝的密度只有2.7kg/cm³，比液态炉渣的密度要低（液态炉渣密度在3.0-3.5kg/cm³），使加在炉渣表面的铝，难以进入钢液，从而与液态渣中的MnO、Cr₂O₃、SiO₂、FeO发生反应，且铝极易和空气中的氧气发生氧化反应，使铝变成Al₂O₃，按照VOD炉一般还原期加铝工艺生产，铝的收得率最高只能达到70%。
发明内容
本发明旨在提供一种VOD炉冶炼铁铬铝合金加铝的方法，可以使VOD炉冶炼铁铬铝合金铝的收得率提高到80%以上。
冶炼合金的具体过程包括：1）电炉或感应炉熔化原料，VOD炉精炼；2）转炉采用铁水、合金冶炼，VOD炉精炼。
本发明通过控制VOD炉冶炼过程中的渣量；依据真空冶金过程良好的隔绝空气能力，以及增加还原期搅拌强度等措施，使铝的收得率提高到80%以上。
本发明提供的一种冶炼铁铬铝合金加铝的方法，包括冶炼钢水和加铝工艺，所述的加铝工艺在VOD炉中进行，具体包括以下步骤：
1、冶炼钢水：
按不锈钢冶炼工艺进行冶炼，为VOD提供钢水，其钢水成分、温度、渣量满足以下要求：
C ≤0.50%，Si：0.05-0.70%，Mn:0.001-0.70%，P:0.001-0.03%，S:0.001-0.01%，Cr 12.00%-28.00%，Mo:0.001-3.00%，Co:0.001-1.00%，Nb:0.001-0.50%,Ti:0.001-1.0%,La+Y：0.001-0.25%其余为铁；温度为1500-1660℃；钢水在钢包中渣重量：0.1-10.0kg/t钢水；
该步骤中所述冶炼设备为电炉、中频炉、转炉或电炉+AOD中的任一种；
2、VOD炉加铝工艺：
（1）VOD炉在冶炼铁铬铝时，真空度为50Pa以下；
（2）VOD吹氧脱碳，当碳含量≤0.01%时，停止吹氧控制真空度数值≤50Pa，然后净沸腾10分钟以上；
（3）加铝前钢水温度控制在1670℃以下；
（4）通过高位料仓，采取分批次加铝工艺，每批次加入铝丸5-20公斤/吨钢水、并在加铝后加入石灰1-5kg/吨钢水，控制底吹氩气流量0.10-0.20升/（分钟·吨钢水），搅拌2-3分钟后，减小底吹氩气流量到0.05-0.10升/（分钟·吨钢水），每隔3-5分钟按上述步骤加入一批次铝；
所述铝的加入量为：按所制备钢种中铝的收得率为90%计算加铝量。
（5）全部铝丸加入完毕后，按照底吹氩气流量0.05-0.10升/（分钟·吨钢水）搅拌3-5分钟后，提高底吹氩气流量到0.10-0.25升/（分钟·吨钢水），再搅拌2-3分钟；
（6）钢包破真空，测温、取样，根据工艺要求进行下一步操作。
按照以上步骤，铝的收得率可以达到80%以上。
本发明的有益效果：
采用本发明分批次加铝工艺，同时控制该工艺过程中的各项参数，可以使铝回收率从不足70%，提高到80%以上。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明铁铬铝合金真空脱碳精炼炉加铝的方法进行详细说明，但本发明的具体实施方式不局限于下述的实施例。
实施例1：本实施例的铁铬铝钢种为0Cr21Al6。
该钢种的成分要求如下表：（单位：%）

本实施例的步骤依次如下：
1、冶炼钢水：
采用90吨K-OBM-S转炉冶炼，所得粗钢水成分如下：
C：0.32%，Si：0.12%，P：0.013%，S：0.026%，Cr:21.53，Ni:0.04%，其余为Fe。
钢水实际重量为82吨；钢水温度：1615℃；钢包中渣重量：122kg（为1.49kg/t钢水）。
所得钢水供90吨VOD炉精炼。
2、VOD炉工艺：
（1）把钢水倒在VOD炉中，控制真空度为33Pa；
（2）VOD进行吹氧脱碳，根据质谱仪气体分析结果，钢水碳成分在0.005%-0.008%之间，停止吹氧，控制真空度达到33Pa，然后净沸腾11分钟。
（3）测钢水温度1603℃，通过高位料仓，加入第一批铝丸500公斤（6.10kg/t）、石灰200公斤（2.44kg/t），控制底吹氩气流量0.11升/分钟·吨钢水，搅拌2.5分钟后，减小底吹氩气流量到0.06升/分钟·吨钢水，搅拌3.0分钟后，加入铝丸700kg（8.54kg/t）、石灰100公斤（1.22kg/t），搅拌3.2分钟后，加入铝丸1000kg（12.20kg/t）、石灰100公斤（1.22kg/t），搅拌4.8分钟后，加入铝丸1500kg（18.29kg/t）、石灰100公斤（1.22kg/t），再次搅拌5分钟后，加入铝丸1130kg（13.78kg/t）、石灰100公斤（1.22kg/t）。
（4）铝丸加入完毕后，继续按照底吹氩气流量到0.06升/（分钟·吨钢水），搅拌4.0分钟，提高底吹氩气流量到0.24升/（分钟·吨钢水），搅拌2分钟，保证铝均匀混入钢水中。
（5）钢包破真空，测温、取样，分析钢水成分：
C ：0.006%，Si：0.41%，Mn：0.13%，P：0.011%，S:0.001%，Cr 19.77%，Ni:0.14%，Al:5.39%，N:0.0043%，其余为铁。
按照以上操作，铝的收得率实际达到96.0%。
实施例2：本实施例的铁铬铝钢种为1Cr20Al3。
该钢种的成分要求如下表：（单位：%）

本实施例的步骤依次如下：
1、冶炼装备、钢水条件：
采用90吨K-OBM-S转炉冶炼，供VOD的粗钢水成分如下：
C：0.28%， Si：0.15%， P：0.012% S：0.018%，Cr:21.08，Ni:0.08%,其余为Fe。钢水实际重量80吨。钢水温度：1608℃。钢包中渣重量：135kg。
所得钢水供90吨VOD炉精炼。
2、VOD炉工艺：
（1）把钢水倒在VOD炉中，控制真空度为33Pa；
（2）VOD进行吹氧脱碳，根据质谱仪气体分析结果，钢水碳成分在0.006-0.009%之间，停止吹氧，控制真空度达到33Pa，然后净沸腾10分钟。
（3）测温1572℃，通过高位料仓，加入第一批铝丸600公斤（7.50kg/t）、石灰200公斤（2.50kg/t），控制底吹氩气流量0.11升/分钟·吨钢水，搅拌2分钟后，减小底吹氩气流量到0.06升/分钟·吨钢水，第二批加入铝丸600公斤（7.50kg/t）、石灰100公斤（1.25kg/t），搅拌3.5分钟后，第三批加入铝丸1000kg（12.5kg/t）、石灰100公斤（1.25kg/t），搅拌4分钟后，第四批加入铝丸1450kg（18.13kg/t）、石灰100公斤（1.25kg/t）。
（4）铝丸加入完毕后，继续按照底吹氩气流量到0.06升/（分钟·吨钢水），搅拌4.0分钟，提高底吹氩气流量到0.20升/（分钟·吨钢水），搅拌3分钟，保证铝均匀混入钢水中。
（5）钢包破真空，测温、取样，分析钢水成分：
C ：0.008%，Si：0.45%，Mn：0.11%，P：0.013%，S:0.001%，Cr 20.15%，Ni:0.10%，Al:3.90%，N:0.0054%，其余为铁。
按照以上操作，铝的收得率实际达到88.5%。

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1、10申请公布号CN104164606A43申请公布日20141126CN104164606A21申请号201410388214022申请日20140808C22C33/04200601C21C7/00200601C21C7/1020060171申请人东北大学地址110819辽宁省沈阳市和平区文化路3号巷11号申请人山西太钢不锈钢股份有限公司72发明人刘承志李建民常国栋姜周华李筱李花兵张剑桥尹嵬74专利代理机构太原市科瑞达专利代理有限公司14101代理人江淑兰54发明名称一种冶炼铁铬铝合金加铝的方法57摘要本发明公开了一种冶炼铁铬铝合金加铝的方法，属于冶炼技术领域。包括冶炼钢水和加铝工艺，所述的。

2、加铝工艺在VOD炉中进行，具体包括以下步骤采用VOD等不锈钢冶炼设备按不锈钢冶炼工艺进行冶炼铁铬铝产品，流程包括电炉VOD冶炼法、中频炉VOD、转炉VOD与电炉AODVOD冶炼法等（VOD炉之后可以有其它冶炼炉）。第一步冶炼出的钢水成分、温度、渣量满足一定要求；第二步VOD炉冶炼中，通过控制VOD炉冶炼过程中的渣量；依据真空冶金过程良好的隔绝空气能力，以及增加还原期搅拌强度等措施，使铝的收得率提高到80以上。51INTCL权利要求书1页说明书3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页10申请公布号CN104164606ACN104164606A1/1页21一种。

3、冶炼铁铬铝合金加铝的方法，包括冶炼钢水和加铝工艺，其特征在于所述的加铝工艺在VOD炉中进行，具体包括以下步骤（一）冶炼钢水采用冶炼设备按不锈钢冶炼工艺进行冶炼，所得钢水的成分、温度、渣量满足以下要求C050，SI005070，MN0001070，P0001003，S0001001，CR12002800，MO0001300，CO0001100，NB0001050，TI000110，LAY0001025其余为铁；温度为15501620；钢水在钢包中渣重量01100KG/T钢水；（二）VOD炉加铝工艺（1）VOD炉在冶炼铁铬铝时，真空度为50PA以下；（2）VOD吹氧脱碳，当碳含量001时，停止吹氧。

4、控制真空度数值50PA，然后净沸腾10分钟以上；（3）加铝过程中温度控制在1620以下；（4）通过高位料仓，采取分批次加铝工艺，每批次加入铝丸520公斤/吨钢水、并在加铝后加入石灰15KG/吨钢水，控制底吹氩气流量010020升/（分钟吨钢水），搅拌23分钟后，减小底吹氩气流量到005010升/（分钟吨钢水），每隔35分钟按上述步骤加入一批次铝；（5）全部铝丸加入完毕后，按照底吹氩气流量005010升/（分钟吨钢水）搅拌35分钟后，提高底吹氩气流量到010025升/（分钟吨钢水），再搅拌23分钟；（6）钢包破真空，测温、取样，根据工艺要求进行下一步操作。2根据权利要求1所述的冶炼铁铬铝合金加铝。

5、的方法，其特征在于所述步骤（一）冶炼钢水中的冶炼设备为电炉、中频炉、转炉或电炉AOD中的任一种。3根据权利要求1所述的冶炼铁铬铝合金加铝的方法，其特征在于所述铝的加入量为按所制备钢种中铝的收得率为90计算加铝量。4根据权利要求1所述的冶炼铁铬铝合金加铝的方法，其特征在于所述铝的收得率达到80以上。权利要求书CN104164606A1/3页3一种冶炼铁铬铝合金加铝的方法技术领域0001本发明涉及一种20吨以上的VOD炉（真空脱碳精炼炉）冶炼铁铬铝合金加铝的方法，属于冶金技术领域。背景技术0002铁铬铝合金是使用较为广泛的电热工程材料，目前，大部分企业采用真空感应炉电渣重熔的工艺方式进行生产铁铬铝。

6、产品，炉容量小、生产效率低、生产成本高。0003铁铬铝合金成分如下C015，SI10，MN070，P003，S001，CR12002800，AL300700，MO300，CO100，NB100，TI100，稀土050，NI060，其余为铁。0004采用VOD炉冶炼铁铬铝合金，存在加铝的工艺难题。在冶炼还原期加入铝时，由于铝的密度只有27KG/CM3，比液态炉渣的密度要低（液态炉渣密度在3035KG/CM3），使加在炉渣表面的铝，难以进入钢液，从而与液态渣中的MNO、CR2O3、SIO2、FEO发生反应，且铝极易和空气中的氧气发生氧化反应，使铝变成AL2O3，按照VOD炉一般还原期加铝工艺生产，。

7、铝的收得率最高只能达到70。发明内容0005本发明旨在提供一种VOD炉冶炼铁铬铝合金加铝的方法，可以使VOD炉冶炼铁铬铝合金铝的收得率提高到80以上。0006冶炼合金的具体过程包括1）电炉或感应炉熔化原料，VOD炉精炼；2）转炉采用铁水、合金冶炼，VOD炉精炼。0007本发明通过控制VOD炉冶炼过程中的渣量；依据真空冶金过程良好的隔绝空气能力，以及增加还原期搅拌强度等措施，使铝的收得率提高到80以上。0008本发明提供的一种冶炼铁铬铝合金加铝的方法，包括冶炼钢水和加铝工艺，所述的加铝工艺在VOD炉中进行，具体包括以下步骤1、冶炼钢水按不锈钢冶炼工艺进行冶炼，为VOD提供钢水，其钢水成分、温度、。

8、渣量满足以下要求C050，SI005070，MN0001070，P0001003，S0001001，CR12002800，MO0001300，CO0001100，NB0001050,TI000110,LAY0001025其余为铁；温度为15001660；钢水在钢包中渣重量01100KG/T钢水；该步骤中所述冶炼设备为电炉、中频炉、转炉或电炉AOD中的任一种；2、VOD炉加铝工艺（1）VOD炉在冶炼铁铬铝时，真空度为50PA以下；（2）VOD吹氧脱碳，当碳含量001时，停止吹氧控制真空度数值50PA，然后净沸腾说明书CN104164606A2/3页410分钟以上；（3）加铝前钢水温度控制在167。

9、0以下；（4）通过高位料仓，采取分批次加铝工艺，每批次加入铝丸520公斤/吨钢水、并在加铝后加入石灰15KG/吨钢水，控制底吹氩气流量010020升/（分钟吨钢水），搅拌23分钟后，减小底吹氩气流量到005010升/（分钟吨钢水），每隔35分钟按上述步骤加入一批次铝；所述铝的加入量为按所制备钢种中铝的收得率为90计算加铝量。0009（5）全部铝丸加入完毕后，按照底吹氩气流量005010升/（分钟吨钢水）搅拌35分钟后，提高底吹氩气流量到010025升/（分钟吨钢水），再搅拌23分钟；（6）钢包破真空，测温、取样，根据工艺要求进行下一步操作。0010按照以上步骤，铝的收得率可以达到80以上。00。

10、11本发明的有益效果采用本发明分批次加铝工艺，同时控制该工艺过程中的各项参数，可以使铝回收率从不足70，提高到80以上。具体实施方式0012下面通过实施例对本发明铁铬铝合金真空脱碳精炼炉加铝的方法进行详细说明，但本发明的具体实施方式不局限于下述的实施例。0013实施例1本实施例的铁铬铝钢种为0CR21AL6。0014该钢种的成分要求如下表（单位）本实施例的步骤依次如下1、冶炼钢水采用90吨KOBMS转炉冶炼，所得粗钢水成分如下C032，SI012，P0013，S0026，CR2153，NI004，其余为FE。0015钢水实际重量为82吨；钢水温度1615；钢包中渣重量122KG（为149KG/。

11、T钢水）。0016所得钢水供90吨VOD炉精炼。00172、VOD炉工艺（1）把钢水倒在VOD炉中，控制真空度为33PA；（2）VOD进行吹氧脱碳，根据质谱仪气体分析结果，钢水碳成分在00050008之间，停止吹氧，控制真空度达到33PA，然后净沸腾11分钟。0018（3）测钢水温度1603，通过高位料仓，加入第一批铝丸500公斤（610KG/T）、石灰200公斤（244KG/T），控制底吹氩气流量011升/分钟吨钢水，搅拌25分钟后，减小底吹氩气流量到006升/分钟吨钢水，搅拌30分钟后，加入铝丸700KG（854KG/T）、石灰100公斤（122KG/T），搅拌32分钟后，加入铝丸1000。

12、KG（1220KG/T）、石灰100公斤（122KG/T），搅拌48分钟后，加入铝丸1500KG（1829KG/T）、石灰100公斤（122KG/T），说明书CN104164606A3/3页5再次搅拌5分钟后，加入铝丸1130KG（1378KG/T）、石灰100公斤（122KG/T）。0019（4）铝丸加入完毕后，继续按照底吹氩气流量到006升/（分钟吨钢水），搅拌40分钟，提高底吹氩气流量到024升/（分钟吨钢水），搅拌2分钟，保证铝均匀混入钢水中。0020（5）钢包破真空，测温、取样，分析钢水成分C0006，SI041，MN013，P0011，S0001，CR1977，NI014，AL53。

13、9，N00043，其余为铁。0021按照以上操作，铝的收得率实际达到960。0022实施例2本实施例的铁铬铝钢种为1CR20AL3。0023该钢种的成分要求如下表（单位）本实施例的步骤依次如下1、冶炼装备、钢水条件采用90吨KOBMS转炉冶炼，供VOD的粗钢水成分如下C028，SI015，P0012S0018，CR2108，NI008,其余为FE。钢水实际重量80吨。钢水温度1608。钢包中渣重量135KG。0024所得钢水供90吨VOD炉精炼。00252、VOD炉工艺（1）把钢水倒在VOD炉中，控制真空度为33PA；（2）VOD进行吹氧脱碳，根据质谱仪气体分析结果，钢水碳成分在0006000。

14、9之间，停止吹氧，控制真空度达到33PA，然后净沸腾10分钟。0026（3）测温1572，通过高位料仓，加入第一批铝丸600公斤（750KG/T）、石灰200公斤（250KG/T），控制底吹氩气流量011升/分钟吨钢水，搅拌2分钟后，减小底吹氩气流量到006升/分钟吨钢水，第二批加入铝丸600公斤（750KG/T）、石灰100公斤（125KG/T），搅拌35分钟后，第三批加入铝丸1000KG（125KG/T）、石灰100公斤（125KG/T），搅拌4分钟后，第四批加入铝丸1450KG（1813KG/T）、石灰100公斤（125KG/T）。0027（4）铝丸加入完毕后，继续按照底吹氩气流量到006升/（分钟吨钢水），搅拌40分钟，提高底吹氩气流量到020升/（分钟吨钢水），搅拌3分钟，保证铝均匀混入钢水中。0028（5）钢包破真空，测温、取样，分析钢水成分C0008，SI045，MN011，P0013，S0001，CR2015，NI010，AL390，N00054，其余为铁。0029按照以上操作，铝的收得率实际达到885。说明书CN104164606A。

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