不銹鋼冶煉工藝

1、不銹鋼技術(shù)及其發(fā)展摘要 介紹了不銹鋼煉鋼的總體概況和品種，論述了不銹鋼在鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn) 爐、電爐、二次精煉、連鑄等方面的典型工藝流程 ，概述了國內(nèi)外不銹鋼的生產(chǎn) 和消費(fèi)現(xiàn)狀，提出了不銹鋼生產(chǎn)流程未來的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞不銹鋼生產(chǎn)流程精煉Abstract : The paper in troduced the gen eral sp ecificati on of sta ini ess steel aking and the varieties of the product,stated the typicalin hot metal p retreatme nt 、conv erter 、EA

2、F、sec on daryp rogresses flowrefining continuous casting etc ， summarized the currentstatus ofsta ini ess steel p roduct ion and consump ti on and put forward the future devel opment trend of sta ini ess steel.Key words: sta ini ess steel p roducti on p rocess sec on dary refi ning1.前言不銹鋼是指具有抵抗大氣、酸、

3、堿和鹽等腐蝕作用的合金鋼的總稱。通常所說的“不銹”是指其抗腐蝕性能可歸因于在氧化的環(huán)境中，形成一層氧化 鉻表面膜。這層薄膜具有不溶解、能自行恢復(fù)和無氣孔的特點(diǎn)。不銹鋼具有良好 的耐腐蝕、耐高溫、耐磨損、外觀精美等特性，用途非常廣泛，是石油、化工、 化肥、制藥、食品、國防、餐具、合成纖維和石油提煉等行業(yè)中廣泛使用的金屬 材料。2.不銹鋼的種類不銹鋼常按組織狀態(tài)分為：鐵素體鋼、奧氏體鋼等、雙相不銹鋼、馬氏體鋼。 另外，可按成分分為：鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼和鉻錳氮不銹鋼等。Crl7、(1)鐵素體不銹鋼：含鉻12%30%。其耐蝕性、韌性和可焊性隨含鉻量的增 加而提高，耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能優(yōu)于其他種類不銹

4、鋼。屬于這一類的有Cr17Mo2Ti、Cr25, Cr25Mo3Ti、Cr28等。鐵素體不銹鋼因?yàn)楹t量高，耐腐蝕 性能與抗氧化性能均比較好，但機(jī)械性能與工藝性能較差，多用于受力不大的耐 酸結(jié)構(gòu)及作抗氧化鋼使用。這類鋼能抵抗大氣、硝酸及鹽水溶液的腐蝕，并具有 高溫抗氧化性能好、熱膨脹系數(shù)小等特點(diǎn)，用于硝酸及食品工廠設(shè)備，也可制作 在高溫下工作的零件，如燃?xì)廨啓C(jī)零件等。1Cr18Ni9、 奧氏體不銹鋼：含鉻大于18%，還含有8%左右的鎳及少量鉬、鈦、氮等元 素。綜合性能好，可耐多種介質(zhì)腐蝕。奧氏體不銹鋼的常用牌號有0Cr19Ni9等。0Cr19Ni9鋼的wC<0.08%,鋼號中標(biāo)記為“ 0

5、”這類鋼中含有大量 的Ni和Cr，使鋼在室溫下呈奧氏體狀態(tài)。這類鋼具有良好的塑性、韌性、焊接 性和耐蝕性能，在氧化性和還原性介質(zhì)中耐蝕性均較好，用來制作耐酸設(shè)備，如耐蝕容器及設(shè)備襯里、輸送管道、耐硝酸的設(shè)備零件等。奧氏體不銹鋼一般采用 固溶處理，即將鋼加熱至10501150 C,然后水冷，以獲得單相奧氏體組織。(3)奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼：兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的優(yōu)點(diǎn)， 并具有 超塑性。奧氏體和鐵素體組織各約占一半的不銹鋼。在含C較低的情況下，Cr含量在18%28% Ni含量在3%10% 有些鋼還含有 Mo Cu Si、Nb Ti，N 等合金元素。該類鋼兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特點(diǎn)，與鐵

6、素體相比，塑性、 韌性更咼，無室溫脆性，耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提咼，同時(shí)還保持有鐵素體不銹鋼的475C脆性以及導(dǎo)熱系數(shù)高，具有超塑性等特點(diǎn)。與奧氏體不銹鋼相比，強(qiáng)度高且耐晶間腐蝕和耐氯化物應(yīng)力腐蝕有明顯提高。雙相不銹鋼具有優(yōu)良的耐孔蝕性能，也是一種節(jié)鎳不銹鋼。(4)馬氏體不銹鋼：強(qiáng)度高，但塑性和可焊性較差。馬氏體不銹鋼的常用牌號有 1Cr13、3Cr13等，因含碳較高，故具有較高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，但耐蝕性 稍差，用于力學(xué)性能要求較高、耐蝕性能要求一般的一些零件上，如彈簧、汽輪 機(jī)葉片、水壓機(jī)閥等。這類鋼是在淬火、回火處理后使用的。3不銹鋼的冶煉技術(shù)及發(fā)展 3.1不銹鋼冶煉工藝流程

7、選擇冶煉工藝流程必須考慮不銹鋼生產(chǎn)的原料供應(yīng)條件、生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)成本和產(chǎn)品品種與質(zhì)量等因素。對生產(chǎn)規(guī)模較小的企業(yè)，在不銹鋼返回料供應(yīng)充足的條 件下，可選用適合不銹鋼返回料生產(chǎn)的電爐不銹鋼生產(chǎn)工藝流程。對生產(chǎn)規(guī)模較大的企業(yè)，如能具有較大的不銹鋼返回料供應(yīng)條件，可選用適合鐵水+不銹鋼返回料生產(chǎn)的電爐-轉(zhuǎn)爐不銹鋼生產(chǎn)工藝流程。對生產(chǎn)規(guī)模較大而不銹鋼返 回料供應(yīng)缺乏的鋼鐵企業(yè)，為降低投資可選用適合全鐵水不銹鋼冶煉的轉(zhuǎn)爐不 銹鋼生產(chǎn)工藝流程。圖1是三種流程的示意圖。為了適應(yīng)不銹鋼生產(chǎn)規(guī)模日益 增大的市場需求，目前，國內(nèi)外新建的不銹鋼生產(chǎn)線大多采用鐵水 -廢鋼混合 流程，建設(shè)適應(yīng)不銹鋼和普鋼生產(chǎn)的兼容性煉

8、鋼廠。Qr電爐屮計(jì)曲> | I全鐵水轉(zhuǎn)爐流程ri 3W二沁世UHl緲町楓砕更'彝匹樓機(jī)咖111*1H fe水+廢鋼流程圖1不銹鋼生產(chǎn)的三種流程3.1.1 選用返回料用電爐冶煉不銹鋼是傳統(tǒng)流程 ,工藝成熟 ,生產(chǎn)規(guī)模小 ,一般年產(chǎn)鋼 4060萬,t生產(chǎn)成本低，鐵素體、奧氏體不銹鋼采用“二步法”生產(chǎn)工藝，超純 鐵素體不銹鋼采用“三步法”生產(chǎn)工藝 1 。張家港浦項(xiàng)鋼鐵流程是典型電爐 -AOD 爐冶煉不銹鋼流程。以300系列為例,其爐料結(jié)構(gòu)為廢鋼 50%,碳素廢鋼 30%,高碳 鉻鐵14%鎳鐵4%,高碳錳鐵2%出鋼量150,t熔化時(shí)間60min,電耗450kWh/,t 收得率 95%,氧

9、耗 8Nm3/t9Nm3/,t 石灰 50kg/,t 白云石 6kg/t 。3.1.2 全鐵水不銹鋼冶煉工藝流程的主要特點(diǎn)是以鐵水為主要原料 , 配加合金直接生產(chǎn) 各種牌號不銹鋼的冶煉工藝 , 分為采用電爐熔化合金和采用轉(zhuǎn)爐熔化合金的兩種 類型。全鐵水不銹鋼冶煉工藝的主要缺點(diǎn)是 : 冶煉過程熱量不足 , 不能大量使用不 銹鋼返回料冶煉不銹鋼（返回料的使用比例三10%）。3.1.2.1 太鋼第二煉鋼廠為全鐵水不銹鋼冶煉工藝流程 , 而且是兼容冶煉普鋼 , 具有年產(chǎn) 50 萬 t 不銹鋼、 250 萬 t 碳鋼的生產(chǎn)能力。 主體設(shè)備包括三脫鐵水預(yù)處理裝置兩 座、脫硫鐵水預(yù)處理裝置兩座、30t電爐一

10、座、75tK-OBM-S復(fù)吹轉(zhuǎn)爐一座、80t 碳鋼復(fù)吹轉(zhuǎn)爐兩座、80tRH真空處理一座、75tVOD爐一座、75tLF爐一座、直弧 型板坯連鑄機(jī)兩臺(tái)、方板坯兼容連鑄機(jī)一臺(tái)。不銹鋼主要品種 :300 系（304、 304HC、 316）、 400系（430、 409、 410、 436、 CTSZB、 444）等 50多個(gè)品種2 。3.1.2.2該工藝主要特點(diǎn)是在脫碳保鉻爐內(nèi)同時(shí)進(jìn)行合金的熔化 , 工藝流程短, 投資少,但 不銹鋼冶煉爐的負(fù)荷重 , 技術(shù)難度較大。日本八幡廠采用 175t 轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)不銹鋼 , 經(jīng)脫硅、脫硫、脫磷的鐵水兌入 LD-OB轉(zhuǎn)爐。轉(zhuǎn)爐冶煉分為三個(gè)階段：鐵水脫 碳期,提高熔

11、池溫度至1600C ;脫碳期,連續(xù)加入大量的高碳鉻鐵、錳鐵和鎳粒， 溫度控制在1600C左右，再快速升溫到1700r以上；還原期，碳脫至0.2%0.3%, 添加硅鐵或鋁還原渣中金屬鉻。3.1.2.3采用轉(zhuǎn)爐鐵水“三脫” +轉(zhuǎn)爐初脫碳 +真空精煉脫碳三步法冶煉不銹鋼 4 ?！叭摗?轉(zhuǎn)爐采用頂吹弱供氧和底吹強(qiáng)攪拌工藝 , 吹煉時(shí)間 9min, 冶煉周期 20min, 半鋼 P<0.010%,C>3.5%,半鋼溫度1350C。初脫碳轉(zhuǎn)爐采用頂吹純氧和氧氮/氬混 合氣體, 底吹惰性氣體工藝實(shí)現(xiàn)快速脫碳、升溫和保鉻的目的?？刂剖侄伟ú?用焦炭進(jìn)行熱補(bǔ)償 , 在高碳區(qū)頂吹大流量供氧快速脫碳

12、升溫 , 在低碳區(qū)逐步減少 頂吹供氧強(qiáng)度和增加頂吹混入惰性氣體比例 , 底吹惰性氣體增加爐齡。真空精煉 脫碳爐與初脫碳轉(zhuǎn)爐匹配 , 可優(yōu)化脫碳條件 , 擴(kuò)大不銹鋼品種范圍 , 尤其是超低 碳、氮鐵素體不銹鋼。針對采用全鐵水配加合金生產(chǎn)不銹鋼的要求 , 鋼鐵研究總院開發(fā)了不銹鋼冶 煉工藝流程。該流程分為三個(gè)基本生產(chǎn)單元 ： （1）鐵水供應(yīng)和預(yù)處理系統(tǒng) , 其任 務(wù)是向不銹鋼脫碳爐提供低磷鐵水 ; （2）不銹鋼脫碳爐 , 主要設(shè)備是頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn) 爐,主要任務(wù)是熔化鐵合金 , 進(jìn)行不銹鋼脫碳、升溫 , 控制鉻的氧化。（3）不銹鋼 精煉爐,主要設(shè)備是LF爐和VOD爐,應(yīng)根據(jù)鋼種的要求確定精煉工藝，主要用

13、于不 銹鋼鋼水深脫碳、脫氧合金化 , 技術(shù)特點(diǎn)如圖 2 和圖所示。包括采用轉(zhuǎn)爐鐵水脫 磷預(yù)處理工藝同時(shí)熔化部分合金或不銹鋼返回料（< 15%）;采用轉(zhuǎn)爐直接熔化鉻合金,不用配備電爐；采用頂吹強(qiáng)供氧和惰性氣體-氧氣混合吹煉工藝，可生產(chǎn)C < 0.15%的低碳不銹鋼；采用底吹惰性氣體強(qiáng)攪拌工藝，提高爐底和爐體壽命。開發(fā)目標(biāo)包括冶煉周期v60min,爐齡1000爐,可直接生產(chǎn)C <0.15%的不銹鋼, 鉻回收率98%,硅鐵消耗W 15kg/t鋼，與VODE套生產(chǎn)各種不銹鋼品種。3_ PCh. TE 0. (IIk 2m 祖.LX吹煉強(qiáng)度st 忤0. S0. 0哄煉過和圖3元素變化3

14、.124該流程以鐵水和鉻礦為主要原料，以焦炭作為熔融還原的還原劑和熱源，配 加少量廢鋼冶煉，雖能減少價(jià)格昂貴的鉻鐵合金用量，但冶煉周期較長，工序較多, 投資成本遠(yuǎn)高于其他工藝流程。川崎制鐵在鐵水脫磷后,在KMS-S中將鉻礦直接 還原,升溫同時(shí)熔化廢鋼,調(diào)整鉻鎳成分,在K-OBM-S中脫碳,鉻鎳成分,用混合氣 體防止鉻氧化,最后在VOD中對高級鋼種進(jìn)行精煉5-6。3.1.3 +廢鋼不銹鋼生產(chǎn)流程鐵水+廢鋼不銹鋼生產(chǎn)流程的主要優(yōu)點(diǎn)是對不銹鋼原料供應(yīng)具有較大的靈活性，可根據(jù)市場鎳價(jià)和不銹鋼返回料價(jià)格的波動(dòng)及供應(yīng)情況調(diào)整鐵水和不銹鋼返回 料的比例。其主要特點(diǎn)是同時(shí)配備轉(zhuǎn)爐和電爐進(jìn)行不銹鋼冶煉，采用轉(zhuǎn)爐

15、進(jìn)行鐵 水脫磷處理，采用電爐熔化合金和返回料。缺點(diǎn)是工藝流程長、投資大、生產(chǎn)成 本較高。目前我國太鋼不銹鋼新區(qū)、寶鋼不銹鋼分廠均采用該工藝流程，其特點(diǎn)是利用轉(zhuǎn)爐進(jìn)行鐵水“三脫”，脫磷后半鋼碳含量高，兌入電爐內(nèi)熔化合金，鉻收 得率較高。太鋼新區(qū)采用180t煉鋼轉(zhuǎn)爐+160t電弧爐+180tAOD爐+180tLF+CC生產(chǎn)流 程。為解決不銹鋼磷含量問題，采用一座180t轉(zhuǎn)爐將高爐鐵水冶煉成碳低、磷低 的鋼水后,再分別兌入兩座160t超高功率電弧爐熔煉不銹鋼預(yù)熔液；不銹鋼和普鋼生產(chǎn)可互相置換。優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)效率高 ,產(chǎn)量大;原料適應(yīng)性強(qiáng);可靈活調(diào)整普照 鋼和不銹鋼的生產(chǎn)比例。缺點(diǎn)是投資較大。3.2 不銹

16、鋼冶煉技術(shù)目前, 國際上已經(jīng)開發(fā)成功十幾種不銹鋼冶煉和精煉技術(shù)。不銹鋼冶煉階段 完成了大部分脫碳保鉻任務(wù) , 而脫碳的少量任務(wù)放在精煉階段完成。冶煉技術(shù)主 要分為以側(cè)吹氧為主的AOD或 AOD-L KCB-S冶煉工藝,以轉(zhuǎn)爐為基礎(chǔ)采用底吹氧 的K-OBM-S K-BOP GOR?工藝,以底吹攪拌為特點(diǎn)的 KCB-S和 MRF工藝。3.2.1 采用側(cè)吹氧的工藝方法AOE爐是世界上不銹鋼生產(chǎn)的主導(dǎo)工藝。借鑒轉(zhuǎn)爐頂吹經(jīng)驗(yàn),AOD也采用了頂 吹氧工藝,稱為AOD-L,工藝特點(diǎn)是通過側(cè)吹氧氬/氮混合氣體，降低CC分壓,脫碳 保鉻;增設(shè)頂吹氧槍加速高碳區(qū)脫碳速度或用于爐內(nèi)二次燃燒 ,以縮短冶煉時(shí)間 ; 熔

17、池碳小于 0.60%時(shí),頂吹停止供氧 , 靠純側(cè)吹脫碳或混吹氧氮 /氬混合氣體 ,加 速低碳區(qū)稀釋脫碳；終點(diǎn)碳含量可小于0.015%;爐容比為0.550.60Nm3/,t供氧 強(qiáng)度低,爐齡為150200爐7-9。KCB-S是克虜伯開發(fā)的復(fù)合吹煉法，工藝特點(diǎn)是在吹煉初始階段，同時(shí)頂吹 和側(cè)吹純氧快速脫碳升溫。到達(dá)一定溫度后 , 在吹煉期間 , 分批加入各種合金料、 石灰或廢鋼。熔池碳含量降到 0.70%以下,按4 ： 1、2 : 1、1 : 1、1 : 2和1 : 4 比例逐步增加頂吹和側(cè)吹氣中惰性氣體比例。熔池碳含量低于0.15%后,停掉頂槍,采用側(cè)吹氧脫碳 ; 目標(biāo)碳含量達(dá)到后 ,僅采用惰性

18、氣體側(cè)吹攪拌還原 10。3.2.2K-BOP類似于從爐頂氧槍吹氧的BOF專爐，下部風(fēng)嘴設(shè)在轉(zhuǎn)爐底部，可從底部 噴吹石灰粉改善脫硫。底吹氣體中采用天然氣或丙烷作為保護(hù)氣 , 以提高耐材壽 命,爐齡可達(dá)600爐。K-OBM-S轉(zhuǎn)爐是由奧鋼聯(lián)開發(fā)的,是BOP法的發(fā)展,風(fēng)口安 裝于轉(zhuǎn)爐的側(cè)面或底部 ,還裝有頂部氧槍。 頂部氣體采用氧氣、 氮?dú)夂蜌鍤?通過 底部風(fēng)口噴吹氧氣、 氮?dú)狻?氬氣和烴類氣體。 天然氣和丙烷用于風(fēng)口保護(hù)和提高 耐火材料的壽命。（ 或其GOR 轉(zhuǎn)爐是多種能源介質(zhì)復(fù)合吹煉的底吹轉(zhuǎn)爐，其供氣管路通過安裝在轉(zhuǎn)爐 底部的三個(gè)套管式噴嘴向熔池吹入可調(diào)成份的氧氣、氮?dú)狻鍤?、天然?它碳?xì)浠?/p>

19、物 ）的混合氣體。冶煉的第一階段吹氧 , 由碳?xì)浠衔锉Ｗo(hù)噴嘴 ; 第二 階段吹入氧、氬 （或氮）、碳?xì)浠衔锖退鼈兊幕旌蠚怏w ; 第三階段向轉(zhuǎn)爐熔池吹 入純氬 （或氮）。瑞典的Uddeholm和法國的CreusotLoire開發(fā)的CLU采用蒸汽作為稀釋氣體， 從底部吹氧氣、蒸汽、氮?dú)夂蜌鍤?, 同時(shí), 從爐頂吹氧氣、氮?dú)夂蜌鍤?。脫碳時(shí) , 開始吹氧氣-蒸汽混合氣體。采用這種轉(zhuǎn)爐 ,耗氬量降低,但耗硅量卻很高 ,而且鋼 中氫含量增加。目前的趨勢是用更多的氬氣來取代蒸汽來提高效率 11。3.2.3臺(tái)灣中鋼的CSCB鐵水、高碳鉻鐵和鎳鐵為原料,焦炭作補(bǔ)充熱源,通過頂 吹純氧和底吹大流量吹惰性氣體

20、, 在一座轉(zhuǎn)爐內(nèi)完成不銹鋼熔煉和主脫 碳任務(wù)。因出鋼碳不能低于0.20%,必須與VOD搭配才能生產(chǎn)不銹鋼,可用于交替 生產(chǎn)碳鋼和不銹鋼。曼內(nèi)斯曼德馬克開發(fā)的MRP-L頂吹純氧，底吹純惰性氣體，采用可更換爐底， 爐齡高達(dá)1200爐。爐容比與AOD爐接近,為0.6Nm3/t。一般與真空精煉脫碳爐 組合成三步法工藝,出鋼碳含量為0.20%- 0.30%,鉻回收率達(dá) 97%- 99%2。324不銹鋼冶煉工藝的選擇必須從不銹鋼原料供給情況出發(fā)，正確選擇不銹鋼生產(chǎn)工 藝流程,并根據(jù)流程的要求正確選擇不銹鋼冶煉工藝。不同不銹鋼冶煉工藝的評 價(jià)體系包括：生產(chǎn)效率（供氧強(qiáng)度、冶煉周期、爐齡）,合金熔化能力，生產(chǎn)

21、成本（鉻 收得率、硅鐵消耗和爐齡），見表4,如圖5所示。AUDK-OtJV-SCLL*+130'hJMRPT藝苕齊g 5 ” "ml履磕赫1丿V怖化含金郎Th< ；）1llh滯IVI- 2IHIMShP- 12h*一 SSiLk m A耳3IICM.U'11 'UlI巾L 山 4. 0It 2 -即.3高訕FyuV. 2 - U 570- MhAM AluoVh20圖4不銹鋼冶煉工藝的評價(jià)比較圖5工藝特點(diǎn)3.33.3.1 VD真空脫碳是通過降低鋼液面上方真空室壓力，促進(jìn)CO氣泡溢出，從而加快熔池脫 碳。真空脫碳法的特點(diǎn)是通過控制真空度，能在完全抑制Cr氧

22、化的情況下進(jìn)行 脫碳，渣中（Cr2O3）少，硅鐵消耗低。在真空下，有利于脫碳、脫氮和脫氫，能生產(chǎn) 超低碳、氮的不銹鋼。為防止減壓情況下鋼水噴濺造成設(shè)備事故 ，供氧強(qiáng)度受到 限制,要求處理鋼水碳含量不大于0.60%。3.3.2 VOD真空氧脫碳是1967年ThyssenKrupp開發(fā)的不銹鋼精煉技術(shù)。在脫碳初期，為防 止噴濺增大，采用高槍位、低真空度和小底攪工藝；在脫碳中期，脫碳反應(yīng)進(jìn)行逐 步提高真空度；在脫碳后期，碳擴(kuò)散為限制環(huán)節(jié)，降低吹氧速度，增大底攪強(qiáng)度；臨 近終點(diǎn)停止送氧，吹氬攪拌利用真空氧脫碳；最后在還原精煉時(shí)，加還原劑和 CaO CaF2熔劑將脫碳精煉期氧化到1%Cr還原并脫除鋼中硫

23、。3.3.3 SS-V0DSS-VOD!由川崎鋼鐵公司在傳統(tǒng)VODT藝基礎(chǔ)上在底部增設(shè)多個(gè)多孔塞，對熔池 進(jìn)行強(qiáng)烈攪拌，加速高鉻鋼水的脫碳、脫氮和脫氫，能生產(chǎn)極低碳氮不銹鋼。第一 階段脫碳時(shí)可由0.80%降到0.015%,同時(shí)脫氮。第二階段脫碳時(shí)可由0.015% 降到0.002%以下。日本還發(fā)展了 VOD-PB臺(tái)煉超低超純鐵素體不銹鋼技術(shù)。3.3.4 RH-KTB川崎鋼鐵公司在傳統(tǒng) RH基礎(chǔ)上通過增設(shè)頂吹氧槍開發(fā)出不銹鋼深脫碳技術(shù)。K-BOP+RH-KT流程與K-BOP+RH流程相比，處理前的碳含量要求分別為 0.01%和0.12%,FeSi消耗減少8.1kg/,tCaO消耗減少33.7kg/

24、,t 氬氣消耗減少8.9Nm3/,t 吹煉時(shí)間縮短13.5min,生產(chǎn)率提高23%3.3.5 6元索達(dá)到水平精爍築件Ifll - kl'lt進(jìn)列水平gHZ睛U.省許cC III彊斥f杯e呀梧悄時(shí)間f :Wg吳靈偉托ft陰恠t制間1'in訕強(qiáng)覽1< Khr確尿脫5童IQ >廉< ：Ht< 二 5減少s< I'll!曲EiS.摹采用諧樂&去< lt>采.環(huán)1ft用凝館陥宦醫(yī)< '采ffla空嘖就h£丈Mi< +hp< II OH用3*脫瞻< ICHI氓水"三脫”表6不銹鋼不

25、同的精煉工藝3.4 AOD精煉技術(shù)的發(fā)展(1) 脫碳工藝的改進(jìn)新日鐵光制鐵所當(dāng) w(C) > 0.7%時(shí),在60 t AOD采用純氧吹煉，溫度>1 580 C 時(shí),w(Cr)20%,首先氧化碳，當(dāng)w(C) < 0.7%,采用O2;Ar(N2)連續(xù)變化方式脫碳， 當(dāng)w(C) < 0.10%用純氬吹煉，用鋼中余氧及渣中的Cr2O3進(jìn)一步脫碳。光制鐵所采用這種方法，前期氧利用率與傳統(tǒng) 方法一致,但脫碳速度得到提高，氧槍沒有出現(xiàn)熔損加大問題，后期氧利用率CRE 提高6%,結(jié)果FeSi消耗降低了 0.7 kg/t 。(2) 深脫硫工藝按照傳統(tǒng)的 AOD操作,脫碳終了加入FeSi進(jìn)

26、行Cr2O3的還原操 作，然后扒去85%以上的渣子再加入CaO CaF2及粉狀FeSi或CaSi進(jìn)行脫硫的 精煉操作，這樣對成本、精煉時(shí)間、操作條件都十分不利。新日鐵光制所采用 Al 代替FeSi進(jìn)行脫硫，取得滿意的效果,w(S)<10 X 10-6,還原精煉時(shí)間縮短517 min,如下圖。e '-.-fri還原期(MAtlit 1 ：3A r淆11lObiia Srinn7t)! 1lO 1(:CartJ200LOOuhm -tT甲占*WW丄匚Z C趾ifimrt01W12：L i=TAr3BiinlOCK渣子堿度要求 CaO+MgnSiO2+AI2O3=2.83.5以N2代A

27、r及供氧強(qiáng)度的提高Ar作為AOD精煉的主要?dú)怏w，因其價(jià)格較高， 在不銹鋼精煉時(shí)用N2代Ar,其代Ar率達(dá)到20%40%對于w(N)為400X 10-6 800X 10-6的鋼可以在脫碳一期、二期代Ar,產(chǎn)品w(N)要求1 500X 10-62 500X 10-6,脫碳期全部用N2代Ar,產(chǎn)品w(N)要求3 000X 10-6,可以全程用N2代Ar。日本太平洋金屬八戶廠在生產(chǎn) 304鋼時(shí)代Ar率達(dá)到80%產(chǎn)品w(N)<580X 10-6,小于該鋼允許 w(N)650 X 10-6的要求。AOD供氧強(qiáng)度提高：供氧強(qiáng)度Nm3/min?t 是提高脫碳速度 , 縮短精煉時(shí)間 , 廢鋼加入量多少及降

28、低成本的關(guān)鍵 工藝參數(shù)。經(jīng)過不斷研究,供氧強(qiáng)度已由過去0.8 Nm3/min ?t提高到11.5Nm3/min?t,有頂槍時(shí)應(yīng)大于2Nmn min?t。供氧強(qiáng)度提高后，熔池溫度的控 制,國際上普遍采有加入 5%10%的清潔廢鋼或鐵合金的辦法 , 這樣初煉爐 (電爐) 的冶煉時(shí)間及電耗也得到了改善。(4) AOD+頂槍(AOD-C法)(KCB-S 法)日本大同特殊鋼公司星崎工場 , 依據(jù)不同元素與氧反應(yīng)產(chǎn)生的熱量及相對成 本進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)只有碳生成CC后再氧化為CO2寸,其反應(yīng)熱最高,相對成本最低。 這是鋼水中Si、Mn Cr、Al、Fe氧化結(jié)果所不如。于是發(fā)明了 AOD-C工藝,與傳 統(tǒng)工藝相

29、比，升溫速度由7Cn min提高到17.5 C /min。CR提高5%,脫碳速度由 0.055%n min提高到0.087%n min,電耗降低78 kW?hn t,FeSi減少25%,時(shí)間減少 11 min, 爐齡達(dá)到 235爐。頂吹工藝有軟吹硬吹兩種方式 , 硬吹即進(jìn)入熔池的氧全 部與鋼水進(jìn)行反應(yīng)，軟吹即60%進(jìn)行反應(yīng),40%與COS行二次燃燒生產(chǎn)CO2硬吹工 藝比傳統(tǒng)的AO工藝其脫碳時(shí)間縮短44%軟吹可縮短31%但是軟吹可以提高廢鋼 加入量，降低FeSi消耗及電耗。日本往友金屬和歌山工廠 90 t AOD在1982年即進(jìn) 行復(fù)吹技術(shù)，精煉時(shí)間縮短20 min,FeSi降到7.5 kg n

30、t,氬耗降到11.3 Nm3/t。由 于頂吹氧突出的優(yōu)點(diǎn)，新建或改造AO都把頂吹作為必備的工藝手段。(5) AOD-VCRfe (V-AOD法)AOD精煉工藝在生產(chǎn)w(C) > 300 X 10-6的不銹鋼時(shí)，優(yōu)越性十分突出，但是 生產(chǎn)w(C+N) < 300X 10-6時(shí)就非常困難，其結(jié)果是精煉時(shí)間長，氬氣消耗高，爐 襯壽命低 ,FeSi 消耗高。經(jīng)濟(jì)性差。 日本新日鐵光制鐵廠 , 日本大同特殊鋼公司經(jīng) 過研究開發(fā)了 AOD真空的精煉方法，大同制鋼于1990年在澀川廠投產(chǎn) 20 t AOD-VCR,199年在知多廠投產(chǎn)70 t AOD-VCR,光制鐵廠于1996年投產(chǎn)60 t V

31、-AOD。 其工藝技術(shù)為 , 當(dāng)鋼中 w(C)>0.1% 時(shí)按傳統(tǒng)工藝由底側(cè)處風(fēng)槍吹入 O2/Ar(N2), 當(dāng)w(C)<0.1%時(shí)停止吹氧改由Ar(N2),同時(shí)將真空罩套在AOD爐帽上，真空度為 2.02.67 kpa,底吹A(chǔ)r/(N2)流量為2030 Nm3/min,在強(qiáng)大的攪拌下，鋼水中的 余氧及渣中的氧化物，進(jìn)行脫碳，經(jīng)過1020 min,熔池溫降5070C ,鋼中 w(C+N)達(dá)到100X 10-6以下。不同鋼種應(yīng)用AOD-VC的碳、氮濃度見表3。AOD-VCR 其底吹攪拌能力是SS-VO的 1320咅,是VOD的3244倍,因此創(chuàng)造了脫碳、脫氮 動(dòng)力學(xué)及熱力學(xué)條件，若達(dá)

32、到同樣C、N質(zhì)量分?jǐn)?shù),SS-VODB40 min以上。若要 求w(C) < 150X 10-6,w(N) < 300X 10-6,采用 AOVCR匕AO可以縮短精煉時(shí) 間 21%。4 國內(nèi)外不銹鋼的生產(chǎn)和消費(fèi)情況4.1 世界不銹鋼的生產(chǎn)和消費(fèi)情況從 20 世紀(jì) 50 年代開始 , 世界不銹鋼進(jìn)入了大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)階段。 半個(gè) 多世紀(jì)以來 , 隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷進(jìn)步和市場需求的不斷增加 , 世界不銹鋼產(chǎn)量 出現(xiàn)了連續(xù)增長的態(tài)勢：1950年全球不銹鋼產(chǎn)為100萬t , 2000年達(dá)到1950萬t, 2006 年增長到 2842萬 t 。尤其是進(jìn)入 21 世紀(jì)之后 , 世界不銹鋼產(chǎn)量大幅

33、增加。 據(jù)國際不銹鋼論壇 ( ISSF ) 報(bào)道, 2006 年世界不銹鋼產(chǎn)量同比增長 16. 7 % , 其中亞洲增長 20. 6 % , 產(chǎn)量達(dá)到1510 萬 t, 超過世界總產(chǎn)量的一半 , 這說明 世界不銹鋼產(chǎn)量的增長 因素主要來源 于亞洲。 2006 年世界不銹鋼產(chǎn)量同 比增長16. 7 % ,其中亞洲增長20. 6 % , 產(chǎn)量達(dá)到1510萬t,超過世界總產(chǎn)量 的一半 , 這說明世界不銹鋼產(chǎn)量的增長因素主要來源于亞洲。 2006年以前 , 日本、美國、韓國一直是世界不銹鋼產(chǎn)量最大的幾個(gè)國家，2006年，中國不銹鋼產(chǎn)量達(dá)到530萬t （同比增長68 %）,首次超過日本成為世界不銹鋼產(chǎn)量

34、最大的 國家。近年來世界不銹鋼產(chǎn)量見表7、主要國家不銹鋼產(chǎn)量見表 &年代產(chǎn)量19951 56019961 55719971 6961998I 67919991 79320 (X)1 95120011 89120022 ()6920032 2«420()42 4172()052 43320()62 842表7 19952006年世界不銹鋼產(chǎn)量萬t國家2005 年20()6 年20（）7年預(yù)計(jì)R本379.0390.0395美國220.0250.0238韓國224. G220.0220歐盟15國827.()927.5877中國大陸29(). G53()47(X)臺(tái)灣16L5168.

35、5163其他國家277. G300.()357合計(jì)2 378.52 784.02 950注：其他國家是指獨(dú)聯(lián)體、印度、巴西、加拿大、非洲等國。數(shù)據(jù)來源：英國鋼鐵咨詢公司（MEPS以及筆者對各媒體數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合。表8世界主要國家不銹鋼產(chǎn)量 萬t4.2 我國不銹鋼的生產(chǎn)和消費(fèi)情況自20世紀(jì)90年代以來，我國不銹鋼供給一直遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求，致使不銹鋼材大量進(jìn)口。進(jìn)入21世紀(jì)之后，不銹鋼制品行業(yè)正如我國鋼鐵行業(yè)一樣得 到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，不銹鋼市場需求量迅速增加，許多企業(yè)紛紛新建或擴(kuò)建同比長68 % ;進(jìn)口不銹鋼 萬t ,同比增加122.64 % ; 表觀 年我國不銹鋼產(chǎn)量、進(jìn)出口量和表不銹鋼項(xiàng)目。20

36、052006年，寶鋼太鋼不銹鋼工程相繼投產(chǎn)，在很大程度上緩 解了我國不銹鋼供給不足的矛盾。據(jù)中國特鋼協(xié)會(huì)不銹鋼分會(huì)報(bào)道：2006年我國 不銹鋼粗鋼產(chǎn)量達(dá)到530萬t （鋼材450. 8萬t ），250. 1 萬t，同比降低 20. 13 %;出口 90. 4量、消費(fèi)量610萬t，增幅達(dá)14 %。20012006觀消費(fèi)量見表9，主要鋼鐵企業(yè)產(chǎn)量見表10。年份粗鋼產(chǎn)駅進(jìn)n駅出1丨晝表觀消費(fèi)g2001 年9016712532(X12 年11024(>43%)2(X)3 年17 X2%164542(X14 年236曲9404493(X)5 年290302415072(X)6 年，引）（材拓（）2

37、5090610表9 20012006年我國不銹鋼產(chǎn)量、進(jìn)出口量和表觀消費(fèi)量量、卻06年2(115 乖2fW兀第M常年20(16 軍1 Juy 65&255 &5IJA)(344544慣燈bSG 412一一M7 6 3 241 15 44323K1IJ714 45H7 拓(172? 45S17 35(1*2 7934和 152-3?3 PH4 卅 15?一一1 口 01474) 44191 SJi4： 29'?用,2銅1 5V762 056£ 67655 tiSi2 5053 5444別4 51K$12(4J1 231學(xué)50if 7661 5141 465一一12 4.515SIMMLI哺4122艸m5 5<125 5611 忖-(茁Z5 5M32 +75一一1 *i|O.和M25 51(1-一一注：寶鋼包括上?？颂敳蛯幉▽毿虏讳P鋼公司。數(shù)據(jù)來源：中國鋼協(xié)（非鋼鐵企業(yè)產(chǎn)量未列在內(nèi)）。表10 20052006年主要鋼鐵企業(yè)不銹鋼產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)t5結(jié)論（1） 我國不銹鋼生產(chǎn)的產(chǎn)量和質(zhì)量都有了長足的