AOD炉冶炼含氮不锈钢氮合金化工艺开发
aod炉工艺技术
aod炉工艺技术AOD炉（Argon Oxygen Decarburization Furnace）是一种用于不锈钢冶炼的重要设备，具有高效、环保的特点。
下面将介绍AOD炉的工艺技术。
AOD炉工艺技术主要包括进料、预处理、吹炼、调节和出炉五个步骤。
首先，进料是指将原料装入AOD炉内。
通常使用的原料有退火钢坯、生铁、废钢等。
这些原料经过配比和称量后，进入AOD炉准备进行冶炼。
其次，是预处理阶段。
在AOD炉中，要进行预处理，主要是除去原料中的杂质，以保证冶炼过程的成功。
预处理中常用的方法包括湿法氧化和熔融盐浸渍等。
接下来是吹炼阶段，也是整个冶炼过程中最关键和最重要的步骤。
在这个阶段，主要应用氧气和纯氮来进行吹炼。
氧气可以氧化钢中的碳，减少钢中的碳含量。
纯氮则用于增加钢中的氮含量，提高不锈钢的性能。
吹炼过程中，还会不断添加合金元素，如铬、镍等，来调整不锈钢的成分。
调节阶段是指在吹炼过程中，根据需要对合金元素进行调整。
通过添加不同的合金元素，可以调整不锈钢的化学成分，以满足不同的用途和要求。
最后是出炉阶段。
在吹炼和调节完成后，需要对冶炼出来的不锈钢进行出炉。
出炉后，不锈钢需要经过一系列的后续工艺，如浇铸、热处理等，最终得到符合要求的不锈钢产品。
AOD炉工艺技术的优点主要有以下几个方面。
首先，AOD炉冶炼过程中使用的氧气和纯氮可以有效控制炉内的气氛，减少了氧化物的生成，提高了冶炼效率。
其次，AOD炉工艺在冶炼过程中可以调整不锈钢的成分，以满足不同用户的需求。
根据用户要求，可以添加不同的合金元素，使得冶炼出来的不锈钢具有特定的性能和用途。
此外，AOD炉工艺技术还具有环保的特点。
在冶炼过程中，使用的气体主要是氧气和纯氮，减少了有害气体的排放。
同时，AOD炉还可以对废气进行处理，减少对环境的影响。
综上所述，AOD炉工艺技术是一种高效、环保的不锈钢冶炼工艺。
通过精细的操作和控制，可以得到符合要求的不锈钢产品。
在不锈钢行业中得到了广泛的应用，为提高不锈钢质量和生产效率做出了重要的贡献。
降低AOD新炉冶炼不锈钢成本工艺及推广
降低AOD新炉冶炼不锈钢成本工艺及推广摘要：AOD冶炼不锈钢工艺与转炉炼钢工艺有较大区别，因无溅渣护炉操作导致炉衬侵蚀较大，平均炉龄85炉，炉龄寿命偏短炉壳更换频繁，使得新炉因炉容小导致化钢末期及氧化末期喷溅严重导致钢铁料耗偏高，合金元素收得率低，据统计炉龄在前15炉的吨钢成本较15炉后吨钢成本高450元左右。
因此，通过对AOD新炉壳冶炼成本高问题进行分析和工艺优化，实现了前期炉龄的金属料耗较试验前降低44kg /t，铬、锰元素收得率分别提高2.40%、4.46%，吨钢生产成本降低约400元。
关键词：AOD、不锈钢、吨钢成本、金属料耗、工艺优化Technology for Reducing the Cost of Stainless Steel Smelting in AOD New Furnace and Its PopularizationWang Taiping Du Guoli Luo Dongyun Wang Jigang(1:Guangxi Liuzhou Steel Zhongjin Stainless Steel Company Limited,Yulin, Guangxi, 537624)Abstract AOD stainless steel smelting process is quite differentfrom converter steelmaking process. Due to no slag splashing furnace protection operation, the furnace lining erosion is large. The average furnace life is 85 heats, and the furnace life is short. The furnace shell is frequently replaced. As a result, the new furnace capacity is small, resulting in serious splashing at the end of steel melting and oxidation, which leads to high steel consumption and low alloy element yield. According to statistics, the cost per ton of steel in the first15 heats is about 450 yuan higher than that after 15 heats. Therefore, through the analysis and process optimization of the high smelting cost of the new AOD furnace shell, the metal material consumption of the early furnace life is reduced by 44kg/t compared with that before the test, the chromium and manganese recovery rates are increased by 2.40% and 4.46% respectively, and the production cost per ton of steel is reduced by about 400 yuan.Key Words AOD, stainless steel, cost per ton of steel, metal consumption, process optimization1 前言AOD炉是氩氧精炼法的精炼设备[1] ，是不锈钢冶炼的重要设备之一，因其设备简单、操作方便、建造成本低及经济效益显著被广泛使用。
AOD冶炼不锈钢氮合金化控制模型的研究和应用(学习材料九十七)
AOD 冶炼不锈钢氮合金化控制模型的研究和应用孙铭山 邹勇 范光伟（太原钢铁（集团）有限公司技术中心，太原030003）摘要 根据氮在钢中的溶解热力学和脱除动力学理论，建立了AOD经45tAOD 装置精炼0Cr19Ni9N 不锈钢（%：≤0.08C 、18～20Cr 、8～11Ni 、0.10～0.16N ）的应用结果表明，模型计算与实测值吻合良好，可通过AOD 氮气溶解和氩气脱除，精确控制不锈钢的N 含量。
关键词 AOD后者具有成本优势。
在实际生产中，AOD 实现不锈钢氮的合金化主要是在其冶炼过程中利用1.1 氮在钢液中的溶解度氮是气体元素，其在钢中的溶解度服从SIEVERTS 定律，氮的反应式和溶解度公式为： 1/2N 2=[N] （1） [N]=2N NN P f K （2）式中：[N]-钢液中氮的质量百分浓度；N K -氮溶解的平衡常数； N f -钢液中氮的活度系数；2N P -氮气分压。
1.2 压力、温度和化学成分的影响根据Chipman 和Corrigan 的研究[3]，在不考虑合金之间交互影响的条件下，合金元素和温度对氮在钢中的活度系数的影响可用下面公式表示：lg N f =(T3280 -0.75)∑jjN e (1873K)·[j] （4）式中：jN e -钢液中元素j 对氮的相互作用系数；[j]-钢液中元素j 的百分含量。
由公式（4）和（3）可推出如下公式： Lg[N]=-T188-1.245＋2lg 21N P -T3280-0.75)∑jjN e (1873K)·[j] （5）不锈钢是一种合金钢，合金元素对氮在不锈钢的溶解度影响很大，其合金元素的相互作用系数由表1所示[4]。
表1 在1600℃时氮与合金元素的相互作用系数jN eTable 1 Interaction coefficient je between nitrogen and alloying elements at 1600℃基于不同的不锈钢的成分利用公式（6）计算（4）式中的∑jjN e (1873K)·[j]的数值如表2所示。
AOD-LF冶炼高氮高锰不锈钢的工艺实践
关键词 ： Ａ ＯＤ Ｌ Ｆ 精炼 高氮高锰 不锈钢 中图分类号 ： Ｔ Ｆ ７ ０ ４ ． ５ ； Ｔ Ｆ ７ ６ ９ ． ２
氮化锰
合金化 文章编 号： １ ６ ７ ２ — １ １ ５ ２ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ５ — ０ ０ ６ ０ — ０ ２
文献标识码 ： Ａ
高氮不锈钢是指铁素体基体中 （ Ｎ ） 大于０ ． ０ ８ ％ 或奥 氏体基体 中 （ Ｎ ） 大于 ０ ． ４ ％的钢［ 】 ］ 。高氮不锈 钢具 有很 多优 点 ， 如 高 强 度 与高 韧 性 、 延 展 性好 、 低 磁导率 、 良好的耐腐蚀性能等。 这些特质主要得益于 氮元素的添加。早期 ， 如果钢中出现氮残余 ， 会导致 时效 硬化 、气 孔 以及偏 析 ，造成 钢铸 件 缺 陷甚 至报
废 。后 来 ， 研究 人 员发 现氮 可 以显 著 提 高钢 的强 度 、
生 产 工艺 流程 为 ： ９ ０ ｔ Ｅ Ａ Ｆ 一４ ５ ｔ Ａ ＯＤ － － ＊ ４ ５ ｔ Ｌ Ｆ 一
模铸。 通 过上 述 工艺 流程 ，生产 出 ｑ ￣ ５ ５ ０ ｍ ｍ 或 者 ｑ ￣ ４ ０ ０ １ Ｔ ｉ ｍ的模 铸 电渣锭 。
常 压 下冶炼 高氮 不锈 钢 的增氮 工 艺基 本 可 以分 为两类 ［ ３ ］ ： 用 富氮合 金进行 合金 化 ； 用 氮气增 氮 。 太 钢
吹 炼 ，只进 行 底 吹 氧 氮 进 行 脱 碳 精 炼 ，氧 氮 流 量 （ ｍ ３ ／ ｈ ） 比 例 依 次 为 ２：１（ ２ ０ ４ ０：１ ０ ２ ０ ） ， １ ０ ８：３ ９
（ Ｓ ｉ ）
（ Ｍｎ ） （ Ｐ） （ ｓ ） （ Ｃ ｒ ）
（ Ｎ ｉ ）
０ 【 ～ ０ ． ０ ４ ０ ． ２ ０ － ０ ． ６ ０ ｏ ～ ２ １ ． ０ Ｉ ， １ ０ ． １ ６ ． ０ ￣ １ ８ ． ０ ０ ． ５ ０ － １ ． ５ ０ ０ ． ６ ０ ～ Ｏ ． ８ Ｃ
不锈钢AOD炉装备和工艺的发展
不锈钢AOD炉装备和工艺的发展中国从20世纪50年代初开始生产不锈钢。
2000年以来，国家对钢铁行业结构进行了调整，采取一系列鼓励不锈钢行业发展的政策措施，使中国不锈钢炼钢生产实现跨越式发展，从1999年的35万t增长到2003年的177.8万t，年均增长率约50％，成为世界名名列第4位的不锈钢炼钢生产大国。
AOD炉是精炼不锈钢的主要设备，目前世界上约有1-175tAOD炉155台，其中1/2在不锈钢厂，其余在铸造厂。
AOD精炼的不锈钢产量约占世界不锈钢80%以上。
中国第一台18tAOD炉自1983年9月投产以来，目前约有1-40tAOD炉20多座，其中18t以上AOD炉共8台（包括太钢3x40t、大连1x40t、浦东1x30t、上钢五厂1x18t、长城118t和宜达lx18t等）。
2004年，上钢五厂60tAOD炉和上钢一厂120tAOD炉的投产使中国AOD炉装备水平有了明显的提高。
目前AOD炉已累计生产不锈钢200多万t，积累了许多经验。
经过第一次改造，AOD炉容由18t扩至40t，生产能力由16万t提高到40万t。
2004年实施第二次改造，炉容进一步扩大至45t，增设山东锅炉管bd顶吹氧枪，缩短了冶炼时间；引进奥钢联专家自动化控制系统，提高了冶炼控制精度；降低氨气消耗，加大了除尘风机的除尘能力，改善了环境质量。
经过两次改造，太钢AOD炉装备水平达到国际先进水平。
此外，太钢还计划实施日元贷款环保项目，6座18t化钢电炉将被改造成一座90t超高功率化钢电炉，这不但消除了化钢速度慢的生产瓶颈，也使生产能力进一步提高到50万t，大大改善了环境质量，实现了真正的清洁生产。
近年来，中国AOD生产的操作技术取得了明显的成绩，主要进展如下：（1）炉衬寿命的提高AOD炉的炉衬山东锅炉管寿命是AOD生产的主要技术经济指标，经过多年来的技术攻关，特别是在改进操作工艺（例如，降低电炉出钢时的硅含量，改进AOD造渣制度，脱碳期碱度从0.5提高到1．0，还原期碱度从0.8-1．0提高到2.0-3.5以及采用优质耐火材料改进筑炉工艺等方面做了不少工作，AOD 炉衬寿命普遍有了提高。
不锈钢aod转炉精炼过程数学模拟初探
不锈钢aod转炉精炼过程数学模拟初探不锈钢是一种特殊的合金材料，具有耐腐蚀、耐高温和坚固耐用的特性，因此被广泛应用于航空航天、化工、医疗和建筑等领域。
aod转炉是不锈钢精炼过程中常用的一种方法，通过数学模拟初探aod转炉的精炼过程，可以更好地了解不锈钢的生产过程和性能调控。
aod转炉是指使用氧气和氮气作为主要吹吐气体的转炉。
其精炼过程主要包括两个阶段：氧化阶段和脱气阶段。
在氧化阶段，通过吹氧将转炉中的C、Si等元素氧化成相应的气体，从而降低不锈钢中的含碳量和含硅量；在脱气阶段，通过吹氮将转炉中的氧气等气体脱除，从而控制不锈钢中的含氧量。
数学模拟aod转炉精炼过程的关键是建立能够描述各种物理和化学过程的数学模型。
首先，需要建立转炉内部流体的流动模型。
转炉内的气体和液体流动涉及到流体动力学中的连续性方程、动量方程和能量方程等，通过数值方法求解这些方程可以得到不同位置的速度场、压力场和温度场等信息。
其次，还需要建立氧化反应和脱气反应的化学动力学模型。
氧化反应主要涉及到C、Si等元素的氧化反应速率，而脱气反应主要涉及到氧气和氮气等气体的脱质反应速率。
根据实验数据和经验规律，可以建立相应的反应速率方程，并利用数值方法求解这些化学动力学方程，得到转炉内不同位置的物质浓度分布。
最后，还需要考虑转炉内的传热问题。
转炉内的气体和液体之间、液体和固体之间的传热，会影响到不锈钢的温度分布和相变行为。
通过建立适当的传热模型，可以计算得到转炉内各个位置的温度分布，并根据不同温度区域的相图数据，判断不锈钢中的相变行为。
综上所述，数学模拟aod转炉的精炼过程是一个复杂的过程，涉及到流体动力学、化学动力学和传热学等多个学科领域的知识。
通过数学模拟，可以辅助工程师设计和改进转炉的结构和操作参数，提高不锈钢的质量和生产效率。
但需要注意的是，数学模拟只是一种理论上的近似，实际操作中还需要充分考虑实验数据和实际工艺条件的影响，才能得到更为准确和可靠的结果。
AOD冶炼生产技术
AOD冶炼生产技术AOD （氩氧脱碳精炼）系统是生产超低碳的不锈钢及高纯净度的合金的先进工艺，具有生产效率高，设备投资少，原料适用范围广，成分控制准确和气体含量低等优点。
可以精炼超低碳和超低硫的合金，其生产的不锈钢产品具有较好的物理性能和化学性能。
是不锈钢冶炼的主要发展方向。
1、AOD冶炼工艺流程图2、各道工序说明及注意事项2.1烘炉作业说明：注意事项：2.2力卩CaO作业说明：向炉内加入CaO （每吨钢水加10kg）注意事项2.3送气作业说明：向炉内送Ar\N2注意事项:2.4兑钢水作业说明：把钢包中的钢水兑入AOD炉中注意事项：严防钢水堵塞气枪2.5测温作业说明：用测温枪测量钢水温度注意事项：2.6取样分析作业说明：取炉中钢水样送化验室全分析注意事项：2.7吹气作业说明：温度〉1550度，向钢水吹气注意事项：(2)可用N2代Ar，以含Cr/Ni为准，含Ti钢严禁用N2代Ar。
2.8预还原作业说明：根据C含量加入Fe-Si，吹Ar3分钟以上注意事项：当C v 0.03%，力卩Fe-Si 30kg/T; 0.03%-0.06%，力卩Fe-Si 25kg/T; > 0.08%，加Fe-Si 20kg/T。
2.9扒渣作业说明：扒渣80%注意事项：2.10还原作业说明：每吨钢水加10kgCaO及莹石，加Si粉或Si-Ca粉调整渣子注意事项：2.11出钢作业说明：注意事项：(1)渣子流动性好，高碱度泡沫渣；(2)出钢温度在1620度左右，钢水在钢包中温度1580+- 10度；(3)含Ti钢加入Ti-Fe3分钟后方可出钢。
aod炉冶炼不锈钢工艺流程
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1. 炼钢前准备。
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摘要：介绍了AOD炉运用氮气在不锈钢中溶解与脱除理论所开发的氮合金化工艺。
在40t AOD炉上冶炼0Crl9Ni9N,0Crl9Ni9NbN、1Crl7Mn6Ni5N,00Crl8Ni5M03Si2(N),00Cr22Ni5M03N等合氮不锈钢钢种。
不需在线分析钢中氮含量，较为准确地预测与控制钢中氮溶解度值及含氮不锈钢成品的氮含量。
关键词：AOD含氮不锈钢氮合金化工艺
AOD炉是冶炼不锈钢主要精炼炉之一，具有灵活的用气制度，良好的冶金热力学、动力学条件。
太原钢铁(集团)有限公司(以下简称太钢)在40tAOD炉上运用氮气在不锈钢中溶解、脱除的理论，开发了氮气合金化工艺。
1 AOD炉冶炼含氮不锈钢氮合金化工艺描述
AOD炉运用氮气进行氮合金化过程由两个步骤组成：①氮气在不锈钢中的溶解过程；②一部分氮原子的脱除过程，即运用氩气气泡精炼理论，脱除一部分氮含量，使钢中溶解的氮含量达到钢种要求的范围值。
AOD炉冶炼含氮不锈钢，由于冶炼温度较高，且长时间、大流量的吹氮气、氩气冶炼，氮的溶解、脱除过程完全可以满足其热力学、动力学条件的要求。
1.1 氮在不锈钢中溶解
氮原子的溶解过程可由下式表示：
1/2N2→[N]
取氮溶于钢液中浓度l％为标准态，得：
[％N]B=kN×PN21/2/?N(1)
式中：kN一氮溶解反应平衡常数；
PN2—氮气在大气中的分压；
[％N]B—定大气压下，氮在不锈钢中的溶解度；
?N—不锈钢中氮的活度系数。
式(1)两边取对数得：
lg[％N]B=lgkN-lg?N+1/2lgPN2(2)
由于不锈钢中溶解了大量的合金元素，这些元素对氮的活度系数有一定的影响，氮在含氮不锈钢中溶解度模型计算式可由式(2)表达为如下公式：
lg[％N]B=-188／T-1.25一∑ejN[%j]+l/2lgPN2(3)
式中：ejN—溶解在不锈钢中的j元素对氮活度的作用系数；
[%j]—溶解在不锈钢中的j元素的质量分数。
1.2 吹氩脱氮
AOD炉冶炼含氮不锈钢是运用氮气、氧气不同比例进行吹炼，使钢中的氮含量达到溶解度值。
随后，用氩气进行精炼，根据气泡精炼理论，脱除一部分氮含量，达到产品要求的氮元素范围值。
根据文献进行了吹氩脱氮的数学计算公式推导，公式如下：VAr=8×kN×PN2×(1/[％N]一1/[％N]B)(4)
式中：VaR—吨钢消耗氩气量；
kN—氮的脱除反应平衡常数；
PN2—氮在大气中的分压；
[％N]—最终产品的氮含量；
[％N]B一氮在该钢种中一定温度下的溶解度值。
考虑不锈钢中存在的氧、硫元素含量对脱氮速度的影响，修正式(4)吹氩精炼脱氮模型计算产品氮含量表达式如下：
[％N]=l/(?×VAr(8×kN×PN2)+1/[％N]B)(5)
式中：?—不锈钢中存在的氧、硫元素含量对脱氮速度的影响系数。
2 开发应用
太钢不锈钢炼钢厂运用氮合金化计算模型在18t、40t AOD炉上冶炼了0Crl9Ni9N、0Crl9Ni9NbN、1Crl7Mn6Ni5N、0OCrl8Ni5M03Si2(N)、0OCr22Ni5M03N等钢种3000t以上(各含氮不锈钢种化学成分略)，产品的氮含量全部符合国家标准的要求，并实现了氮成分一定精度的控制。
AOD炉冶炼含氮不锈钢，钢中氮含量不进行在线分析，且满足钢要求。
主要应用：①不锈钢中氮溶解度值的预测，即给定温度、钢种成分可以计算出该钢种在这一温度下氮的溶解度值。
②实现不锈钢成品氮成分的控制与预测(钢中氮含量不进行在线分析)。
2.1 氮在含氮不锈钢中溶解度值的预测
应用式(3)，代入温度、成分等参数，计算含氮不锈钢中的饱和氮含量值，并在生产实践中进行了验证。
图l是计算的氮溶解度值同生产实测的氮含量值的对比。
从图l可知，较为准确地预测了含氮不锈钢中氮溶解度值。
同样给定不锈钢钢种成分，可预测在一定温度下钢中氮含量的溶解度值。
2.2 含氮不锈钢成品氮成分的控制与预测
根据钢种氮含量的要求，应用式(3)、式(5)在实际生产中进行成品氮成分工艺控制与预测。
图2是00Crl8Ni5M03Si2(N)的预测氮含量值与实测氮含量值。
表2是成品氮成分控制
结果。
表2成品氮成分模型控制结果%
钢种
炉
数
模型控
制w(N)范围
实测
w(N)范围
实测平
均w(N)
实测
w(N)极差
合
中率
0Cr19
Ni9N 5
0.1-0.1
3
0.101-0
.1238
0.1124 0.0228 100
1Cr17
Mn6Ni5N 5
0.10-0.
15
0.118-0
.14
0.1288 0.022 100
00Cr1
8Ni5Mo3S i2(N)
1
3
0.05-0.
07
0.05-0.
067
0.0606 0.017 100
00Cr2
2Ni5Mo3N 4
0.10-0.
14
0.116-0
.1356
0.1260 0.0196 100
由图2、表2可知，钢中氮含量的预测值同实测值相比精度较高。
3 结语
(1)运用氮原子在不锈钢中溶解和脱除的理论，开发了AOD炉冶炼含氮不锈钢氮气合金化工艺：氮在含氮不锈钢中饱和溶解度的数学描述式是：lg[％N]B=188／T-1.25一∑ejN[%j]+l/2lgPN2；钢中终点氮含量预测与控制的数学描述式是：[％N]=l/(?×VAr(8×kN×PN2)+1/[％N]B)。
(2)在40t AOD炉上冶炼了0Crl9Ni9N、0Crl9Ni9NbN、1Crl7Mn6Ni5N、00Crl8Ni5M03Si2(N)、00Cr22Ni5M03N等钢种，冶炼中不需在线分析钢中氮含量，较为准确地预测与控制氮在含氮不锈钢中溶解度值及含氮不锈钢成品氮含量，大大降低了开发成本。