不锈钢冶炼工艺
不锈钢的冶炼
1700 oC 0.10 - 0.30 %
11 - 30 %
1560 oC
0.001 - 0.30 % 11 - 30 %
特 点：以铁水为原料，双转炉冶炼，可使用铬原矿。
ACESITA不锈钢生产工艺流程与设备简介
巴 西ACESITA厂 DEP+EAF→MRP →VOD → LF →CCM
特 点：以铁水为主原料，三步法工艺。
冶炼方法
一步法（单炉冶炼法）： • EAF 原电炉直接生产工艺
二步法（双联冶炼法）： • EAF+AOD 不锈炼钢厂 • EAF+VOD 四川长城四分厂 • EAF+CLU 南非哥伦布厂 • LD-OB+VOD 日本新日铁八幡厂
三步法（三联冶炼法）： • EAF+K-OBM-S+VOD 二钢厂 • EAF+AOD+VOD POSCO第二炼钢厂 • EAF+LD-OB+VOD 日本日新周南厂
一步法
电弧炉单炼 感应炉重熔
浇注
二步法
初炼炉
脱碳精炼炉
浇注
三步法 初炼炉
脱碳精炼炉 脱碳精炼炉
浇注
主要精炼炉 电弧炉（EAF）直接冶炼法 AOD（氩氧脱碳法） VOD（真空吹氧脱碳法） 转炉顶低复吹法（K-OBM-S、K-BOP法等） RH-OB法 其中以AOD法、VOD法占主导地位。分别采用二步法和 三步法工艺冶炼不锈钢，可以大量生产低碳、超低碳不锈钢。 Cr的回收率也达到较高的水平。
不锈钢的冶炼
太钢技术中心 孙铭山 博士
一、引 言
世界不锈钢的发展有两方面的动力：
对优质不锈钢的需求增加； 降低生产成本和提高生产率。
不锈钢电炉冶炼工艺 -回复
不锈钢电炉冶炼工艺-回复不锈钢电炉冶炼工艺是一种常用于生产不锈钢的工艺方法。
通过电炉加热、熔炼和冷却等连续工艺步骤，将原材料（主要是铁合金和废钢）转化为高质量的不锈钢材料。
本文将详细介绍不锈钢电炉冶炼工艺的每一个步骤。
第一步：原材料准备在不锈钢电炉冶炼过程中，主要原材料是铁合金和废钢。
铁合金包括铁铬合金、铁镍合金和铁钒合金等，废钢包括废旧钢铁和废钢产品。
在准备原材料时，需要根据不同的合金配方和产品要求，控制好原材料的化学成分和比例。
第二步：电炉熔炼将准备好的原材料倒入电炉中进行熔炼。
电炉是一种利用电能将原材料加热到高温并融化的设备。
电炉通常分为直接电炉和感应电炉两种类型。
在熔炼过程中，电炉的温度和炉内气氛需要进行严格的控制，以确保合金成分和质量的稳定。
第三步：渣的处理在不锈钢电炉熔炼过程中，废钢中的杂质和氧化物将形成渣。
为了提高合金的纯度，需要对渣进行处理。
常用的渣处理方法有贫化处理、锻渣法和气体还原法等。
这些方法能够将渣中的有害元素和杂质去除，提高合金的品质。
第四步：合金成分调整根据不锈钢产品的要求，通过添加合适的合金元素和合金块，对合金的成分进行调整。
这一步骤需要根据不锈钢的合金配方和产品要求，控制好每一种元素的添加比例，以确保最终产品的质量。
第五步：脱氧和冶炼终点控制在不锈钢电炉冶炼过程中，为了降低合金中的氧含量，需要进行脱氧处理。
通常使用硅、铝、锰等作为脱氧剂。
同时，在冶炼过程的后期，需要进行冶炼终点控制，即控制合金的温度和成分，以满足产品的要求。
第六步：浇注和冷却经过以上几个步骤，不锈钢合金已经获得理想的成分和温度。
接下来，将合金倒入浇注工具中，进行模具浇注。
浇注工艺的控制直接影响着产品的质量和形状。
最后，待不锈钢合金冷却后，进行必要的热处理和实际应用。
热处理可通过控制温度和冷却速率来调整材料的组织结构和性能，使其达到理想的机械性能和耐腐蚀性能。
不锈钢电炉冶炼工艺虽然复杂，但凭借其高效、灵活和可控的优点，被广泛应用于不锈钢制造行业。
不锈钢冶炼工艺（DOC）
不锈钢冶炼⼯艺（DOC）不锈钢技术及其发展摘要介绍了不锈钢炼钢的总体概况和品种, 论述了不锈钢在铁⽔预处理、转炉、电炉、⼆次精炼、连铸等⽅⾯的典型⼯艺流程,概述了国内外不锈钢的⽣产和消费现状，提出了不锈钢⽣产流程未来的发展⽅向。
关键词不锈钢⽣产流程精炼Abstract: The paper introduced the general specification of stainless steel aking and the varieties of the product, stated the typical progresses flow in hot metal pretreatment、 converter、 EAF、 secondary refining continuous casting etc，summarized the current status of stainless steel production and consumption and put forward the future development trend of stainless steel.Key words: stainless steel production process secondary refining 1.前⾔不锈钢是指具有抵抗⼤⽓、酸、碱和盐等腐蚀作⽤的合⾦钢的总称。
通常所说的“不锈”是指其抗腐蚀性能可归因于在氧化的环境中，形成⼀层氧化铬表⾯膜。
这层薄膜具有不溶解、能⾃⾏恢复和⽆⽓孔的特点。
不锈钢具有良好的耐腐蚀、耐⾼温、耐磨损、外观精美等特性，⽤途⾮常⼴泛，是⽯油、化⼯、化肥、制药、⾷品、国防、餐具、合成纤维和⽯油提炼等⾏业中⼴泛使⽤的⾦属材料。
2.不锈钢的种类不锈钢常按组织状态分为：铁素体钢、奥⽒体钢等、双相不锈钢、马⽒体钢。
另外，可按成分分为：铬不锈钢、铬镍不锈钢和铬锰氮不锈钢等。
不锈钢冶炼工艺流程的分析比较
不锈钢冶炼工艺流程的分析比较不锈钢是一种具有高耐腐蚀性能的合金钢，常用于制造压力容器、化工设备、食品加工设备等。
不锈钢冶炼工艺流程主要包括原料配料、熔炼、铸造及热处理等环节。
在不锈钢冶炼过程中，选择合适的工艺流程能够提高不锈钢的品质和性能。
不锈钢的冶炼主要有两种工艺流程，即电弧炉冶炼和炉外法冶炼。
下面将对这两种工艺流程进行分析比较。
1.电弧炉冶炼工艺流程：(1)原料配料：将铁合金、废钢、镍合金等原料按照配方进行重量称量，然后均匀混合。
(2)熔炼：将混合好的原料装入电弧炉中，通过电弧的高温作用使原料快速熔化，形成不锈钢熔体。
(3)合金调整：根据熔体的成分及性质要求，添加合适的脱氧剂、脱硫剂和合金元素，对熔体进行调整。
(4)出钢：将熔体倒入包含板凭、保温层和冷却层的连铸机中，经过连铸机的坯料成型，冷却后形成连铸坯。
(5)热处理：通过热处理工艺，通过调整材料的组织和结构，提高材料的性能和性质。
(6)钢材加工：将连铸坯进行轧制、拉拔、冷轧等加工工艺，形成不锈钢板、棒、线等产品。
2.炉外法冶炼工艺流程：(1)原料预处理：将铁合金、废钢等原料进行破碎、球团化等预处理工艺，便于熔炼过程中原料的熔融。
(2)熔炼：将经过预处理的原料装入高炉或转炉中，通过高温燃烧使原料迅速熔融，形成不锈钢熔体。
(3)合金调整：根据不锈钢的成分要求，对熔体进行合金化调整，添加合适的合金元素，提高不锈钢的性能。
(4)出钢：将熔体倒入连铸机中，经过连铸机的坯料成型，冷却后形成连铸坯。
(5)热处理：同电弧炉冶炼工艺流程相同，通过热处理工艺提高材料性能。
(6)钢材加工：同电弧炉冶炼工艺流程相同，通过钢材加工工艺形成不锈钢产品。
电弧炉冶炼与炉外法冶炼相比(1)电弧炉冶炼的原料利用率高，废钢的回收利用效果好，有利于资源的节约和环境的保护。
(2)电弧炉冶炼的熔炼过程稳定，熔化温度高，能够更好地控制不锈钢的成分和组织，提高产品的品质和性能。
(3)电弧炉冶炼对原料的要求宽松，适用于较为复杂的原料混合物，避免了炉外法冶炼中对原料预处理的复杂性。
不锈钢冶炼三步法的特点
不锈钢冶炼三步法的特点一步法：即电炉一步冶炼不锈钢。
由于一步法对原料要求苛刻(需返回不锈钢废钢、低碳铬铁和金属铬)，生产中原材料、能源介质消耗高，成本高，冶炼周期长，生产率低，产品品种少，质量差，炉衬寿命短，耐火材料消耗高，因此目前很少采用此法生产不锈钢。
二步法1965年和1968年，VOD和AOD精炼装置相继产生，它们对不锈钢生产工艺的变革起了决定性作用。
前者是真空吹氧脱碳，后者是用氩气和氮气稀释气体来脱碳。
将这两种精炼设施的任何一种与电炉相配合，这就形成了不锈钢的二步法生产工艺。
三步法：即电炉＋复吹转炉＋VOD三步冶炼不锈钢。
其特点是电炉作为熔化设备，只负责向转炉提供含Cr、Ni的半成品钢水，复吹转炉主要任务是吹氧快速脱碳，以达到最大回收Cr的目的。
VOD真空吹氧负责进一步脱碳、脱气和成分微调。
三步法比较适合氩气供应比较短缺的地区，并采用含碳量较高的铁水作原料，且生产低C、低N不锈钢比例较大的专业厂采用。
电炉＋复吹转炉＋VOD三步。
其特点是电炉作为熔化设备，只负责向转炉提供含Cr、Ni 的半成品钢水，复吹转炉主要任务是吹氧快速脱碳，以达到最大回收Cr的目的。
VOD真空吹氧负责进一步脱碳、脱气和成分微调。
三步法比较适合氩气供应比较短缺的地区，并采用含碳量较高的铁水作原料，且生产低C、低N不锈钢冲压弯头比例较大的专业厂采用。
目前世界上88%不锈钢冲压弯头采用二步法生产，其中76%是通过AOD炉生产。
因此它比较适合大型不锈钢冲压弯头专业厂使用。
二步法1965年和1968年，VOD和AOD精炼装置相继产生，它们对不锈钢生产工艺的变革起了决定性作用。
前者是真空吹氧脱碳，后者是用氩气和氮气稀释气体来脱碳。
将这两种精炼设施的任何一种与电炉相配合，这就形成了不锈钢的二步法生产工艺。
采用电炉与VOD二步法炼钢工艺比较适合小规模多品种的兼容厂的不锈钢生产。
采用电炉与AOD的二步法炼钢工艺生产不锈钢具有如下优点：1、AOD生产工艺对原材料要求较低，电炉出钢含C可达2％左右，因此可以采用廉价的高碳FeCr和20％的不锈钢废钢作为原料，降低了操作成本。
不锈钢的三种冶炼工艺
目前世界上不锈钢的冶炼有三种方法，即一步法，二步法，三步法。
一步法：即一步冶炼不锈钢。
由于一步法对原料要求苛刻(需返回不锈钢、低碳和金属铬)，生产中原材料、能源介质消耗高，成本高，冶炼周期长，低，产品品种少，质量差，炉衬寿命短，消耗高，因此目前很少采用此法生产不锈钢。
二步法1965年和1968年，VOD和AOD精炼装置相继产生，它们对不锈钢生产工艺的变革起了决定性作用。
前者是真空吹氧，后者是用和氮气稀释气体来。
将这两种精炼设施的任何一种与相配合，这就形成了不锈钢的二步法生产工艺。
采用与VOD二步法炼钢工艺比较适合小规模多品种的兼容厂的不锈钢生产。
采用电炉与AOD的二步法炼钢工艺生产不锈钢具有如下优点：1、AOD生产工艺对原材料要求较低，电炉出钢含C可达2％左右，因此可以采用廉价的高碳FeCr 和20％的不锈钢作为原料，降低了操作成本。
2、AOD法可以一步将钢水中的碳托道0.08％，如果延长冶炼时间，增加Ar量，还可进一步将钢水中的谈脱到0.03％以下，除超低碳。
超低氮不锈钢外，95％的品种都可以生产。
3、不锈钢生产周期相对VOD较短，灵活性较好。
4、生产系统设备总投资较VOD贵，但比三步法少。
5、AOD炉生产一步成钢，人员少，设备少，所以综合成本较低。
6、AOD能够采用含C1.5％以下的初炼钢水因此可以采用低价高碳FeCr、FeNi40以及35％的进行配料，原料成本较低。
其缺点是：1、炉衬使用寿命短；2、还原消耗大；3、目前还不能生产超低C、超低氮、不锈钢，且钢中含气量较高；4、消耗量大。
目前世界上88％不锈钢采用二步法生产，其中76％是通过AOD炉生产。
因此它比较适合大型不锈钢专业厂使用。
三步法：即电炉＋复吹＋VOD三步冶炼不锈钢。
其特点是电炉作为熔化设备，只负责向提供含Cr、Ni的半成品钢水，复吹主要任务是吹氧快速，以达到最大回收Cr的目的。
VOD真空吹氧负责进一步脱碳、脱气和成分微调。
三步法比较适合供应比较短缺的地区，并采用含碳量较高的铁水作原料，且生产低C、低N不锈钢比例较大的专业厂采用什么是AOD技术AOD冶炼技术利用炼制不锈钢(argon oxygen decarburization furnace)氩氧精炼法的精炼设备，以该法英文名的缩写字母命名。
不锈钢冶炼方法
冶炼不锈钢
• 法的基本工艺： • 法冶炼不锈钢生产工艺路线有电炉流程和转炉流程两种，具体步骤
为： • 电炉（）→： 在电炉（或转炉）中熔化和初炼(初脱碳、脱硅、脱
硫)，使钢水含碳量和温度达到 精炼的要求；
• 转炉→：二是将初脱碳后的钢液用 法继续脱碳和还原精炼，生产出 合格的不锈钢钢水。以转炉为初炼炉给 提供粗炼钢水是不锈钢生产 的又一途径。转炉，特别是顶底复合吹炼转炉，去碳速度快，可以两 次造渣，因此可以提供温度高、含碳量低的初炼钢液，从而减轻 去 碳负担，缩短精炼时间，实现以最低的成本冶炼不锈钢。
• 另外， 法的一项十分重要的技术进展就是移植了顶 吹氧的转炉经验，提高了脱碳初期的升温速度和钢 水温度。按照传统的 操作，脱碳终了加入硅铁进行 的还原操作，然后扒去 以上的渣子再加入、 及粉 状 粉或 进行脱硫的精炼操作，这样对成本、精炼 时间、操作条件都十分不利。新日铁光制所采用 代 替 进行脱硫，取得满意的效果，[]＜，还原精炼时 间可以大大缩短。
转炉炼钢（）
• 转炉炼钢法 这种炼钢法使用的氧化剂是氧气。把空气鼓入熔融的生铁里，使杂质硅、锰 等氧化。在氧化的过程中放出大量的热量 （含的硅可使生铁的温度升高摄氏度），可使 炉内达到足够高的温度。因此转炉炼钢不需要另外使用燃料。 转炉炼钢是在转炉里进行。转炉的外形就像个梨，内壁有耐火砖，炉侧有许多小孔（风 口），压缩空气从这些小孔里吹炉内，又叫做侧吹转炉。开始时，转炉处于水 平，向内 注入摄氏度的液态生铁，并加入一定量的生石灰，然后鼓入空气并转动转炉使它直立起来。 这时液态生铁表面剧烈的反应，使铁、硅、锰氧化 ( , ,) 生成炉渣，利用熔化的钢铁和 炉渣的对流作用，使反应遍及整个炉内。几分钟后，当钢液中只剩下少量的硅与锰时，碳 开始氧化，生成一氧化碳（放热）使钢液剧烈 沸腾。炉口由于溢出的一氧化炭的燃烧而 出现巨大的火焰。最后，磷也发生氧化并进一步生成磷酸亚铁。磷酸亚铁再跟生石灰反应 生成稳定的磷酸钙和硫化钙，一起 成为炉渣。 当磷于硫逐渐减少，火焰退落，炉口出现四氧化三铁的褐色蒸汽时，表明钢已炼成。这时 应立即停止鼓风，并把转炉转到水平位置，把钢水倾至钢水包里，再加脱氧剂进行脱氧。 整个过程只需分钟左右。如果空气是从炉低吹入，那就是低吹转炉。 随着制氧技术的发展，现在已普遍使用氧气顶吹转炉 （也有侧吹转炉）。这种转炉吹如 的是高压工业纯氧，反应更为剧烈，能进一步提高生产效率和钢的质量。
不锈钢冶炼工艺流程
不锈钢冶炼工艺流程
不锈钢冶炼工艺流程
一、清理
1、材料清理：对不锈钢原料进行清理，清除外界污染物，消除杂质，满足冶炼技术要求。
2、熔炉清理：先对熔炉进行全部内部部位的清理，并将熔炉内原先存在的冶炼残渣完全清除。
二、加料
将不锈钢原料投入熔炉内，顺序投入应按冶炼配比要求，在进行配合熔融时，需要操作人员及时调整电流、加入化学药品，以达到所要求的冶炼要求。
三、保护
进行装炉后，要对不锈钢进行保护，如通入炉内的热风，用以抑制钢水中氧化反应，确保不锈钢的质量。
四、分离
在冶熔过程中，需要将不锈钢中的杂质与金属元素分离，以防止不锈钢中的杂质含量过多，影响不锈钢的品质。
五、凝固
在完成冶熔加工后，要使不锈钢的收缩量达到规定的标准，使不锈钢的结构完整，以保证不锈钢的品质。
六、充氩
进行不锈钢冶熔的同时，还要进行充氩处理，以防止产品的氧化
及有害元素污染，保证不锈钢的高品质。
七、出铁
完成冶熔后，用小型起子凿取钢水，观察钢水的性状，经过判断后，至小型搅拌器中，进行出铁。
八、检验
完成冶熔工艺后，要严格检验产品质量，以检验冶炼技术，确保不锈钢的质量。
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不锈钢技术及其发展摘要介绍了不锈钢炼钢的总体概况和品种, 论述了不锈钢在铁水预处理、转炉、电炉、二次精炼、连铸等方面的典型工艺流程,概述了国内外不锈钢的生产和消费现状，提出了不锈钢生产流程未来的发展方向。
关键词不锈钢生产流程精炼Abstract: The paper introduced the general specification of stainless steel aking and the varieties of the product, stated the typical progresses flow in hot metal pretreatment、 converter、 EAF、 secondary refining continuous casting etc ，summarized the current status of stainless steel production and consumption and put forward the future development trend of stainless steel.Key words: stainless steel production process secondary refining 1.前言不锈钢是指具有抵抗大气、酸、碱和盐等腐蚀作用的合金钢的总称。
通常所说的“不锈”是指其抗腐蚀性能可归因于在氧化的环境中，形成一层氧化铬表面膜。
这层薄膜具有不溶解、能自行恢复和无气孔的特点。
不锈钢具有良好的耐腐蚀、耐高温、耐磨损、外观精美等特性，用途非常广泛，是石油、化工、化肥、制药、食品、国防、餐具、合成纤维和石油提炼等行业中广泛使用的金属材料。
2.不锈钢的种类不锈钢常按组织状态分为：铁素体钢、奥氏体钢等、双相不锈钢、马氏体钢。
另外，可按成分分为：铬不锈钢、铬镍不锈钢和铬锰氮不锈钢等。
（1) 铁素体不锈钢：含铬12％～30％。
其耐蚀性、韧性和可焊性随含铬量的增加而提高，耐氯化物应力腐蚀性能优于其他种类不锈钢。
属于这一类的有Crl7、Cr17Mo2Ti、Cr25，Cr25Mo3Ti、Cr28等。
铁素体不锈钢因为含铬量高，耐腐蚀性能与抗氧化性能均比较好，但机械性能与工艺性能较差，多用于受力不大的耐酸结构及作抗氧化钢使用。
这类钢能抵抗大气、硝酸及盐水溶液的腐蚀，并具有高温抗氧化性能好、热膨胀系数小等特点，用于硝酸及食品工厂设备，也可制作在高温下工作的零件，如燃气轮机零件等。
(2) 奥氏体不锈钢：含铬大于18％，还含有8％左右的镍及少量钼、钛、氮等元素。
综合性能好，可耐多种介质腐蚀。
奥氏体不锈钢的常用牌号有1Cr18Ni9、＜0.08%，钢号中标记为“0”。
这类钢中含有大量0Cr19Ni9等。
0Cr19Ni9钢的wC的Ni和Cr，使钢在室温下呈奥氏体状态。
这类钢具有良好的塑性、韧性、焊接性和耐蚀性能，在氧化性和还原性介质中耐蚀性均较好，用来制作耐酸设备，如耐蚀容器及设备衬里、输送管道、耐硝酸的设备零件等。
奥氏体不锈钢一般采用固溶处理，即将钢加热至1050～1150℃，然后水冷，以获得单相奥氏体组织。
(3)奥氏体- 铁素体双相不锈钢：兼有奥氏体和铁素体不锈钢的优点，并具有超塑性。
奥氏体和铁素体组织各约占一半的不锈钢。
在含C较低的情况下，Cr 含量在18%～28%，Ni含量在3%～10%。
有些钢还含有Mo、Cu、Si、Nb、Ti，N 等合金元素。
该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点，与铁素体相比，塑性、韧性更高，无室温脆性，耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高，同时还保持有铁素体不锈钢的475℃脆性以及导热系数高，具有超塑性等特点。
与奥氏体不锈钢相比，强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。
双相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能，也是一种节镍不锈钢。
(4)马氏体不锈钢：强度高，但塑性和可焊性较差。
马氏体不锈钢的常用牌号有1Cr13、3Cr13等，因含碳较高，故具有较高的强度、硬度和耐磨性，但耐蚀性稍差，用于力学性能要求较高、耐蚀性能要求一般的一些零件上，如弹簧、汽轮机叶片、水压机阀等。
这类钢是在淬火、回火处理后使用的。
3不锈钢的冶炼技术及发展3.1不锈钢冶炼工艺流程选择冶炼工艺流程必须考虑不锈钢生产的原料供应条件、生产规模、生产成本和产品品种与质量等因素。
对生产规模较小的企业, 在不锈钢返回料供应充足的条件下, 可选用适合不锈钢返回料生产的电炉不锈钢生产工艺流程。
对生产规模较大的企业，如能具有较大的不锈钢返回料供应条件, 可选用适合铁水 + 不锈钢返回料生产的电炉 - 转炉不锈钢生产工艺流程。
对生产规模较大而不锈钢返回料供应缺乏的钢铁企业, 为降低投资可选用适合全铁水不锈钢冶炼的转炉不锈钢生产工艺流程。
图 1是三种流程的示意图。
为了适应不锈钢生产规模日益增大的市场需求, 目前, 国内外新建的不锈钢生产线大多采用铁水 - 废钢混合流程, 建设适应不锈钢和普钢生产的兼容性炼钢厂。
图1 不锈钢生产的三种流程3.1.1 全废钢电炉不锈钢生产流程选用返回料用电炉冶炼不锈钢是传统流程,工艺成熟,生产规模小,一般年产钢40～60万,t生产成本低,铁素体、奥氏体不锈钢采用“二步法”生产工艺,超纯铁素体不锈钢采用“三步法”生产工艺[1]。
张家港浦项钢铁流程是典型电炉-AOD 炉冶炼不锈钢流程。
以300系列为例,其炉料结构为废钢50%,碳素废钢30%,高碳铬铁14%,镍铁4%,高碳锰铁2%。
出钢量150,t熔化时间60min,电耗450kW·h/,t 收得率95%,氧耗8Nm3/t～9Nm3/,t石灰50kg/,t白云石6kg/t。
3.1.2 全铁水转炉不锈钢冶炼流程全铁水不锈钢冶炼工艺流程的主要特点是以铁水为主要原料,配加合金直接生产各种牌号不锈钢的冶炼工艺,分为采用电炉熔化合金和采用转炉熔化合金的两种类型。
全铁水不锈钢冶炼工艺的主要缺点是:冶炼过程热量不足,不能大量使用不锈钢返回料冶炼不锈钢(返回料的使用比例≦10%)。
3.1.2.1 电炉熔化合金的全铁水不锈钢冶炼工艺太钢第二炼钢厂为全铁水不锈钢冶炼工艺流程,而且是兼容冶炼普钢,具有年产50万t不锈钢、250万t碳钢的生产能力。
主体设备包括三脱铁水预处理装置两座、脱硫铁水预处理装置两座、30t电炉一座、75tK-OBM-S复吹转炉一座、80t 碳钢复吹转炉两座、80tRH真空处理一座、75tVOD炉一座、75tLF炉一座、直弧型板坯连铸机两台、方板坯兼容连铸机一台。
不锈钢主要品种:300系(304、304HC、316)、400系(430、409、410、436、CTSZB、444)等50多个品种[2]。
3.1.2.2 采用转炉熔化合金的全铁水不锈钢冶炼工艺该工艺主要特点是在脱碳保铬炉内同时进行合金的熔化,工艺流程短,投资少,但不锈钢冶炼炉的负荷重,技术难度较大。
日本八幡厂采用175t转炉生产不锈钢,经脱硅、脱硫、脱磷的铁水兑入LD-OB转炉[3]。
转炉冶炼分为三个阶段:铁水脱碳期,提高熔池温度至1600℃;脱碳期,连续加入大量的高碳铬铁、锰铁和镍粒,温度控制在1600℃左右,再快速升温到1700℃以上;还原期,碳脱至0.2%～0.3%,添加硅铁或铝还原渣中金属铬。
3.1.2.3 全铁水转炉不锈钢生产新流程采用转炉铁水“三脱”+转炉初脱碳+真空精炼脱碳三步法冶炼不锈钢[4]。
“三脱”转炉采用顶吹弱供氧和底吹强搅拌工艺,吹炼时间9min,冶炼周期20min,半钢[P]<0.010%,[C]>3.5%,半钢温度1350℃。
初脱碳转炉采用顶吹纯氧和氧氮/氩混合气体,底吹惰性气体工艺实现快速脱碳、升温和保铬的目的。
控制手段包括采用焦炭进行热补偿,在高碳区顶吹大流量供氧快速脱碳升温,在低碳区逐步减少顶吹供氧强度和增加顶吹混入惰性气体比例,底吹惰性气体增加炉龄。
真空精炼脱碳炉与初脱碳转炉匹配,可优化脱碳条件,扩大不锈钢品种范围,尤其是超低碳、氮铁素体不锈钢。
针对采用全铁水配加合金生产不锈钢的要求,钢铁研究总院开发了不锈钢冶炼工艺流程。
该流程分为三个基本生产单元:（1）铁水供应和预处理系统,其任务是向不锈钢脱碳炉提供低磷铁水;（2）不锈钢脱碳炉,主要设备是顶底复吹转炉,主要任务是熔化铁合金,进行不锈钢脱碳、升温,控制铬的氧化。
（3）不锈钢精炼炉,主要设备是LF炉和VOD炉,应根据钢种的要求确定精炼工艺,主要用于不锈钢钢水深脱碳、脱氧合金化,技术特点如图2和图所示。
包括采用转炉铁水脱磷预处理工艺同时熔化部分合金或不锈钢返回料(≤15%);采用转炉直接熔化铬合金,不用配备电炉;采用顶吹强供氧和惰性气体-氧气混合吹炼工艺,可生产[C]≤0.15%的低碳不锈钢;采用底吹惰性气体强搅拌工艺,提高炉底和炉体寿命。
开发目标包括冶炼周期<60min,炉龄≥1000炉,可直接生产[C]≤0.15%的不锈钢,铬回收率≥98%,硅铁消耗≤15kg/t钢,与VOD配套生产各种不锈钢品种。
图2 吹炼强度图3 元素变化3.1.2.4 熔融还原冶炼不锈钢工艺该流程以铁水和铬矿为主要原料,以焦炭作为熔融还原的还原剂和热源,配加少量废钢冶炼,虽能减少价格昂贵的铬铁合金用量,但冶炼周期较长,工序较多,投资成本远高于其他工艺流程。
川崎制铁在铁水脱磷后,在KMS-S中将铬矿直接还原,升温同时熔化废钢,调整铬镍成分,在K-OBM-S中脱碳,铬镍成分,用混合气体防止铬氧化,最后在VOD中对高级钢种进行精炼[5-6]。
3.1.3 铁水+废钢不锈钢生产流程铁水+废钢不锈钢生产流程的主要优点是对不锈钢原料供应具有较大的灵活性,可根据市场镍价和不锈钢返回料价格的波动及供应情况调整铁水和不锈钢返回料的比例。
其主要特点是同时配备转炉和电炉进行不锈钢冶炼,采用转炉进行铁水脱磷处理,采用电炉熔化合金和返回料。
缺点是工艺流程长、投资大、生产成本较高。
目前我国太钢不锈钢新区、宝钢不锈钢分厂均采用该工艺流程,其特点是利用转炉进行铁水“三脱”,脱磷后半钢碳含量高,兑入电炉内熔化合金,铬收得率较高。
太钢新区采用180t炼钢转炉+160t电弧炉+180tAOD炉+180tLF+CC生产流程。
为解决不锈钢磷含量问题,采用一座180t转炉将高炉铁水冶炼成碳低、磷低的钢水后,再分别兑入两座160t超高功率电弧炉熔炼不锈钢预熔液;不锈钢和普钢生产可互相置换。
优点是生产效率高,产量大;原料适应性强;可灵活调整普照钢和不锈钢的生产比例。
缺点是投资较大。
3.2 不锈钢冶炼技术目前,国际上已经开发成功十几种不锈钢冶炼和精炼技术。
不锈钢冶炼阶段完成了大部分脱碳保铬任务,而脱碳的少量任务放在精炼阶段完成。