一種含Ti鋼的冶煉方法及一種AOD爐與流程

本發明屬于冶金領域，特別涉及一種特種鋼的冶煉，具體來說是一種含ti鋼的冶煉方法及一種aod爐。

背景技術：

0cr18ni10ti、316ti、tp321、321h等特殊鋼種中都還有ti元素，ti可細化鋼的組織和晶粒，提高晶粒粗化溫度并可用來消除不銹鋼的晶間腐蝕，使含ti不銹鋼強度高、耐蝕性好、耐熱性高、易焊接，各種類含ti鋼以其優越的性能不斷開拓應用范圍。

在冶煉含ti鋼時一般要求n含量小于0.03wt%，因ti元素易與n反應形成以tin為典型的夾雜物存在鋼中，使鋼的性能變差，且煉鋼時常壓下n的溶解度為0.045wt%，因此在冶煉含ti鋼是都想降低鋼中的n含量；另一方面，在aod爐冶煉的還原期常用以鋁錠為典型的金屬鋁進行深脫氧，生成的鋁的氧化物在出鋼混沖后不能充分上浮，導致鋼中以氧化鋁為典型的b類夾雜物偏高，而在后續加入鈦時，鈦會置換出氧化鋁中的氧，生成以ti2o3-al2o3為代表的復合固溶體，影響含ti鋼出鋼質量。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種含ti鋼的冶煉方法，能夠克服現有技術的不足之處，既減小aod爐出鋼鋼水中的含n量，又減小aod爐出鋼鋼水中的以氧化鋁為典型的b類夾雜物的含量，減小了后續ti元素加入時的耗損，提高ti的利用率，也減少了不良夾雜物，提高含ti鋼出鋼質量。

本發明的另一個目的是提供一種aod爐，可以方便底部吹氣管的安裝，助流渣裝置與aod爐配合，使aod爐的傾倒均勻可調，使流渣均勻省力，減少工作量，并且該助流渣裝置可供多種規格的aod爐使用，結構簡單、使用方便，通用性強，降低成本。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：

一種含ti鋼的冶煉方法，該方法包括如下步驟：使各原料依次經過配料、eaf爐粗煉、aod爐精煉、lf爐精煉后得到所述的含ti鋼；其中，所述aod爐精煉的步驟包括：

（1）兌鋼：將eaf爐制成的粗鋼水通過鋼包兌入aod爐，在鋼包中加石灰造渣，控制渣料中cao/sio2的質量分數比不小于2.0，同時補加增碳劑，使鋼水的初始含碳量在2.1wt%～3.0wt%之間，鋼水溫度不低于1480℃；

（2）吹氧脫碳脫氮前期：不間斷進行氧氬混合氣攪拌，同時加入石灰進行造渣，控制鋼中的含碳量始終不小于0.08wt%、控制爐溫在1620℃～1700℃之間的前提下，維持吹氧脫碳脫氮前期工序的時間在40分鐘以上；

（3）吹氧脫碳脫氮后期：調整氧氬混合氣比例，并控制爐溫在1670℃～1720℃之間，達到終點含碳量后關閉氧氣供應，改為純氬攪拌；

（4）還原：全程吹氬攪拌并適時調整流量，向鋼水中加入7～10kg/t硅鐵合金進行預還原，傾倒aod爐進行流渣，留渣800～1000kg，而后直接加鋁錠進行深還原，將渣扒除干凈，鋼水溫度保持在1720℃以下；

（5）造終渣與成分調節：添加ni合金、cr合金進行ni、cr含量最終調整，補加石灰和螢石造渣，吹氬攪拌6～8分鐘后出鋼。

作為優選，所述步驟（2）中的氧氬混合氣攪拌，采用底部氧氬混合氣攪拌與頂部吹氧相結合的方式，并根據碳的實時含量適時調整氧氬比與頂部吹氧量。

作為優選，所述步驟（2）、步驟（3）、步驟（4）、步驟（5）中的吹氣壓力與流量的控制以不使鋼水裸露翻騰為原則。

作為優選，所述步驟（2）中，當含碳量小于0.08wt%時，可通過氬氣噴管向aod爐內噴入石墨粉，補充碳含量。

作為優選，所述步驟（2）和步驟（3）中，當爐溫超過1700℃時，可添加所煉鋼種返回料作為冷卻劑進行降溫。

作為優選，在進行所述步驟（4）中的流渣工序時，于aod爐頂部吹氬。提高流渣的順暢性并幫助隔絕空氣，避免n的吸入。

作為優選，在進行所述步驟（4）中的加鋁錠深還原的后期加入少量電石渣。電石渣稀釋，利于形成泡沫渣隔絕空氣，防止吸氮。

作為優選，增碳劑可以是包括但不限于高碳鉻鐵、碳粉、石油焦。

一種aod爐，所述aod爐包括套設于爐底的套接組件以及與所述套接組件配合的助流渣裝置；所述助流渣裝置包括連接于所述套接組件底部的支撐組件，與支撐組件可拆卸連接的并且下端可拆卸地固接于地面、上端可鉸接于所述套接組件的并助轉動力組件。

作為優選，所述套接組件包括與aod爐底部形狀相適應的托架、多個連接所述托架并延伸至地面的托桿、設于所述托架上的至少一個鎖緊插桿、設于所述托架上的助推油缸、設于所述托架底部的用于裝設底部吹氣管的氣管套件，所述托桿上下部橫設有加固板。

作為優選，所述支撐組件包括基架、設于所述基架底部的與地面接觸的多個萬向輪、開設于所述基架上的多個可容納所述托桿穿過的長槽；所述多個萬向輪中具有唯一一個基準輪，所述基準輪與所述助轉動力組件的距離小于任意所述托桿與所述助轉動力組件的距離；所述長槽與托桿的配合間隙隨著托桿插入長槽的深度的增加逐漸減小；所述長槽所在的基架與所述萬向輪的縱向長度的總和與所述加固板距離底面的距離相適應。

作為優選，所述助轉動力組件包括與所述套接組件連接的圓弧形頭部件、與地面連接的底架、設于所述底架上的傾倒動力源、連接所述圓弧形頭部件與所述底架的圓弧形層套式導軌、分別活動連接所述底架與所述支撐組件的連接件。

作為優選，所述圓弧形層套式導軌包括套接所述圓弧形頭部件的導軌頭段、與所述底架固接的導軌尾段、連接所述導軌頭段與導軌尾段的多級導軌中間段；所述圓弧形頭部件上設有用于限位并抵接所述導軌頭段的凸塊；所述圓弧形層套式導軌的弧形中心與所述基準輪的旋轉中心一致；所述圓弧形頭部件與所述傾倒動力源鋼索連接，鋼索外固定有包覆所述鋼索的層套式引導件。

綜上所述，本發明具有以下有益效果：

在步驟（1）中加入增碳劑，可以在氧的作用下使鋼水表面形成co小氣泡，形成負壓而降低氮的分壓，促進脫氮以及鋼液表面氣體覆蓋，從而有利于隔絕空氣，減少氮的吸入，同時也減少了氬氣的使用，并有利于前期爐溫的提高，也有助于前期成渣；更重要的，提高了兌鋼時鋼水的初始碳含量，從而延長步驟（2）的吹氧脫碳脫氮的時間。

在步驟（2）中，通過適時加入增碳劑或者冷卻劑合理控制碳含量、爐溫等變化參數，輔以氧氬混合氣的吹入，保證了維持長時間的高效的吹氧脫碳的可操作性，使aod爐在較高溫度下維持較長時間，從而減少氧對鋼液脫氮的阻礙作用，同時，吹氧脫碳時生成大量co氣泡，形成小真空室，使氮的分壓極低，促進鋼液中的n進入co氣泡中而被帶走并減少n的吸入；另一方面，碳氧反應區內的溫度遠高于整個鋼液的平均溫度，局部溫度可達2510℃，在該溫度下，鋼中的n與氧反應生成no并隨co氣泡排出。從而延長了吹氧脫碳時間，保持較長時間下的較高爐溫，大大降低了n在鋼中的溶解度，促進了n的析出，輔以全程的吹氬攪拌，促渣上浮并防止n的吸入，從而大大減少了aod爐出爐鋼水中的n含量，提高ti的利用率，減少了不良夾雜物，提高含ti鋼出鋼質量。

在步驟（2）中進行造渣，在吸附雜質、硫等有害元素的同時，基于以下公式：

[fes]=(fes)

(fes)+(cao)=(cas)+(feo)

(feo)+c=[fe]+co↑

即造渣脫硫的同時又可以脫碳，在鋼液表面形成co氣泡，促進鋼液脫氮并減少n的吸入。

在步驟（2）中維持碳含量不低于0.08wt%，可保證脫碳速度不會顯著減慢，避免碳氧反應放出的熱量大大減少而增加熱損失，避免產生并加重鉻等其他元素的燒損，也促進爐溫的穩定維持。

在步驟（4）中，硅鐵進行預還原期之后不進行扒渣，而只進行傾倒流渣，留渣800～1000kg，保證流渣后仍具有一定的渣含量，保持渣的流動性和隔絕空氣的能力，而后直接加入鋁錠進行深還原，在深還原后進行扒渣。al的加入提前至預還原結束之后，維持只有一次扒渣工序的前提下將扒渣推遲至加al之后，加快了還原步驟，不增加扒渣次數，僅僅增加了需要付出少量勞動強度的流渣過程的情況下，深還原后的渣被基本拔除干凈，大大減少以氧化鋁為代表的b類夾雜物的含量，使得在出鋼混沖時不產生過多的氧化鋁夾雜，提高ti的利用率，也減少了不良夾雜物，提高含ti鋼出鋼質量。

一種aod爐，可以方便底部吹氣管的安裝，助流渣裝置與aod爐配合，使aod爐的傾倒均勻可調，使流渣均勻省力，減少工作量。

具體的，套接組件設于爐體底，與爐底形狀相適應，方便aod爐在使用行車進行檢查、修理時來回定位，并在aod爐傾倒時作為支撐和維持爐體穩定的基礎，氣管套件設置在套接組件底部，方便底部吹氣管的拆解，助推油缸推力大且平穩，幫助重量大、重心高的aod爐產生初始轉動，減輕主動力的負擔，支撐組件上的長槽與套接組件上的托桿配合，實現支撐組件與套接組件的連接與定位；在移動助流渣裝置時，助轉動力組件與支撐組件連接，圓弧形層套式導軌可收攏在底架上，助轉動力組件隨著支撐組件一同靠近套接組件，待支撐組件與套接組件連接完畢，提起圓弧形層套式導軌，將圓弧形頭部件連接至套接組件上，將底架固定在地面上，而后將助轉動力組件與支撐組件脫開，即完成了aod爐傾倒的準備工作，在助推油缸的幫助下，以基準輪的旋轉中心為中心，助轉動力組件較為省力的將aod爐逐漸傾倒，傾倒動力源可以是卷揚機，可以是電動葫蘆用電機等卷繞設備，且圓弧形層套式導軌的弧形中心與基準輪的旋轉中心一致，使aod爐的傾倒均勻可控，止倒油缸可防止aod爐傾倒角度過大時突然快速下落，減輕助轉動力組件的受力，增加安全性。

附圖說明

圖1為直立狀態下aod爐的結構示意圖；

圖2為傾倒狀態下aod爐的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖以及優選的方案對本發明做進一步詳細的說明。

本具體實施例僅僅是對本發明的解釋，其并不是對本發明的限制，本領域技術人員在閱讀完本說明書后可以根據需要對本實施例做出沒有創造性貢獻的修改，但只要在本發明的權利要求范圍內都受到專利法的保護。

實施例1：本實施例冶煉的不銹鋼鋼種是0cr18ni10ti，ti的合格質量分數區間為5倍的c的質量分數至0.7wt%，aod爐處理后所加鈦合金中鈦的質量分數為90%。

鋼種成品成分見表1。（質量分數，%）

本不銹鋼的工藝生產路線：原料—eaf—aod—lf—模鑄。

aod兌鋼后鋼水總重20噸，加石灰1.2噸，控制渣料中cao/sio2的質量分數比不小于2.0，同時補加高碳鉻鐵270kg，鋼水溫度為1500℃。成分見表2。（質量分數，%）

進入吹氧脫碳前期工序，氧氬混合氣攪拌，控制鋼中的含碳量在0.08wt%以上，控制爐溫在1620℃～1700℃之間，維持所述吹氧脫碳脫氮前期工序的時間在40分鐘以上；

進入吹氧脫碳后期工序，調整氧氬混合氣比例，并控制爐溫在1670℃～1720℃之間，當c含量達到0.015wt%時關閉氧氣供應，改為純氬攪拌，鋼水溫度為1720℃。

進入還原工序，全程吹氬攪拌，加硅鐵合金290kg，預還原后流渣至爐內剩余800～1000kg左右渣量，加入鋁錠40kg，攪拌后拉渣至盡可能渣拉盡。

進入造終渣與成分調節工序，添加ni合金、cr合金進行ni、cr含量最終調整，加入石灰380kg，螢石180kg造渣，吹氬攪拌8min后出鋼。出鋼質量為23噸。

成分見表-3。（質量分數，%）

出鋼期在鋼包內提前加入鈦合金150kg，鈦的質量分數比最終為0.39%。經lf爐處理約30分鐘后澆鑄。

實施本發明的方法，鈦含量的損失量為（0.39%*23000）/（150*90%）*100%=66.44%。

對比實施例一

本實施例冶煉的不銹鋼鋼種是0cr18ni10ti，ti的合格質量分數區間為5倍的c的質量分數至0.7wt%，aod爐處理后所加鈦合金中鈦的質量分數為90%。

鋼種成品成分見表4。（質量分數，%）

本不銹鋼的工藝生產路線：原料—eaf—aod—lf—模鑄。

eaf爐兌鋼成分見表5。（質量分數，%）

aod兌鋼后加石灰1.6噸，然后吹氧脫碳，當c的質量百分數為0.016，鋼水溫度為1702℃。加硅鐵合金380kg，預還原后拉渣至盡可能渣拉盡，進入還原期。還原期加入石灰360kg，螢石130kg，鋁錠40kg造渣，添加ni合金、cr合金進行ni、cr含量最終調整,攪拌6min后出鋼。出鋼質量為23噸。

出鋼成分見表6。（質量分數，%）

出鋼期在鋼包內提前加入鈦合金150kg，鈦的質量分數比最終為0.31%。經lf爐處理約30分鐘后澆鑄。

實施該實施例的冶煉方法，鈦含量的損失量為（0.31%/*23000）/（150*90%）*100%=52.81%。

如圖1、2所示，一種aod爐，所述aod爐包括套設于爐底的套接組件6以及與所述套接組件6配合的助流渣裝置；所述助流渣裝置包括連接于所述套接組件6底部的支撐組件7，與支撐組件7可拆卸連接的并且下端可拆卸地固接于地面、上端可鉸接于所述套接組件6的并助轉動力組件8。

套接組件6包括與aod爐底部形狀相適應的托架61、多個連接托架61并延伸至地面的托桿62、設于托架61上的至少一個鎖緊插桿63、設于托架61上的助推油缸64、止倒油缸66、設于托架61底部的用于裝設底部吹氣管的氣管套件65，托桿62上下部橫設有加固板67。套接組件6設于爐體底，與爐底形狀相適應，方便aod爐在使用行車進行檢查、修理時來回定位，并在aod爐傾倒時作為支撐和維持爐體穩定的基礎，氣管套件65設置在套接組件底部，方便底部吹氣管的拆解，aod爐在流渣時需要進行傾倒，在傾倒初期，由于aod爐重量大，勢能大，傾倒初期較困難，助推油缸65推力大且平穩，幫助重量大、重心高的aod爐產生初始轉動，減輕的負擔，止倒油缸66可防止aod爐傾倒角度過大時突然快速下落，減輕主動力的受力，增加安全性。

支撐組件7包括基架71、設于所述基架71底部的與地面接觸的多個萬向輪、開設于基架71上的多個可容納托桿62穿過的長槽711；多個萬向輪中具有唯一一個基準輪72，基準輪72與助轉動力組件8的距離小于任意所述托桿62與助轉動力組件8的距離。長槽711與托桿62配合，且長槽711與托桿62的配合間隙隨著托桿插入長槽的深度的增加逐漸減小，較大的初始間隙方便的初始連接，并使連接隨著相互的接觸深度的增加越來越準確和緊密，從而實現支撐組件7與套接組件6的連接與定位；長槽711所在的基架與所述萬向輪的縱向長度的總和與加固板67距離底面的距離相適應，保證縱向長度上支撐組件7與套接組件6的接觸緊密，防止aod爐在傾倒時產生縱向跳動，額外增加受力。

進一步的，助轉動力組件8包括與套接組件6連接的圓弧形頭部件81、與地面連接的底架82、設于底架82上的傾倒動力源83、連接圓弧形頭部件81與底架82的圓弧形層套式導軌84、分別活動連接底架82與支撐組件7的連接件85。

圓弧形層套式導軌84包括套接圓弧形頭部件81的導軌頭段841、與底架82固接的導軌尾段842、連接導軌頭段841與導軌尾段842的多級導軌中間段843；導軌頭段841最小，導軌尾段842最大，順著導軌頭段841至導軌尾段842的方向逐級套接在外。

圓弧形頭部件81上設有用于限位并抵接導軌頭段841的凸塊811；圓弧形層套式導軌84的弧形中心與基準輪72的旋轉中心一致；圓弧形頭部件81與傾倒動力源83鋼索連接，鋼索外固定有包覆鋼索的層套式引導件。

在移動助流渣裝置時，助轉動力組件8與支撐組件7連接，圓弧形層套式導軌84收攏在底架82上，助轉動力組件8隨著支撐組件7一同靠近套接組件6，待支撐組件7與套接組件6連接完畢，提起圓弧形層套式導軌84，將圓弧形頭部件81連接至套接組件6上，將底架82固定在地面上，而后將助轉動力組件8與支撐組件7脫開，即完成了aod爐傾倒的準備工作，在助推油缸64的幫助下，以基準輪72的旋轉中心為中心，助轉動力組件8較為省力的將aod爐逐漸傾倒，傾倒動力源83可以是卷揚機，可以是電動葫蘆用電機等卷繞設備，且圓弧形層套式導軌84的弧形中心與基準輪72的旋轉中心一致，使aod爐的傾倒均勻可控。從而使含鈦鋼在aod爐中冶煉時的流渣過程均勻穩定，方便可控，大大降低了工人勞動強度和流渣效率與質量。