不锈钢生产技术的新进展

melting processes to total stainless output
冶炼方法 AOD 转炉/ VOD VOD 电炉 其它转炉 ( CLU, ASM , SFR 等 )
1. 1 AOD 法 AOD 法仍 然是冶炼不锈钢 的主要方 法。目 前世界上约有 1~ 185 t AOD 炉 155 台 , 其中 1/ 2 在不锈钢厂 , 另外 1/ 2 在铸造厂。AOD 法生产的 不锈钢已突破 1 000 万 t , 约占世界不锈钢总产量 的 68 7% , 见表 1。 近年来 AOD 工艺有不少改进, 主要有 : ( 1) 增加顶枪吹氧。在脱碳过程中, 通过风口 吹入 1/ 3~ 1/ 5 的 Ar/ O2 混合气体和通过顶枪吹 入 100% 的氧。顶枪吹 氧工 艺, 有 硬 吹 和 软 吹 , 硬吹 就是通过顶枪吹入的氧 100% 同熔池 反应; 软吹 就是通过 顶枪吹入的氧, 约 60% 同 熔池反应, 40% 在炉帽空间将 CO 燃烧成 CO2 。图 1 表 明 顶枪 硬 吹 工 艺 ( KCB ! S 工 艺 ) 比 普通 AOD 工艺可缩短脱碳时间 44% [ 9] 。
表1 Table 1
各种方法冶炼的不锈钢占不锈钢总产量的比例 Proportion of stainless output produced by various
占不锈钢总产量的比例 / % 1983 年 71. 8 10. 4 9. 2 4. 2 4. 4 1996 年 68. 7 19. 5 6. 8 5. 0
第 20 卷 第 5 期 1999 年 10 月
特殊钢
SPECIAL STEEL
Vol. 20. No. 5 October 1999 ∀ 7 ∀
不锈钢生产技术的) 有限公司 , 太原 030003) 摘 要 概述了近年来世界范围内不锈钢在冶炼、 热轧、 冷轧和精整技术的发展情况。 不锈钢 生产技术 发展
氩气 / m3∀ t- 1 C/ # 10- 6 典型 70 70~ 100 最好 30 60 N/ # 10- 6 典型 80~ 110 100~ 130 最好 60 80 氮气 / m3∀ t- 1 氧气 / m3∀ t- 1 石灰 / kg∀ t萤石 / kg∀ t 铝 / kg∀ t - 1 还原用硅 / kg∀ t- 1 炉衬砖 / kg∀ t- 1 脱碳金属 / kg∀ t
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特殊钢
第 20 卷
是初炼炉 转炉 真空精炼 炉[ 9, 10] , 根 据工厂的原 料及其它条件 , 初炼炉既可选电炉也可以选转炉。 转炉的型式有普通的复吹转炉 LD、 曼内斯曼 ∀德 马克公司开发的 MRP L 转炉和奥钢联开发的 K OBM 转炉。转炉的功能主要是快 速脱碳并避免 铬的氧化 , 第 3 步的真空精炼炉主要采用 VOD, 个 别厂采用 RH OB 或 RH KTB 。目的是将钢水在真 空下进一步精炼并调整成分。以 MRP 为代表的 三步炼钢法主要优点是 : 转炉炉衬寿命高 ( 900~ 1 100炉次) 、 产品范围广、 质量好 ( O 、 N、 H 低) 、 有 利于同连铸机匹配( 提高连铸炉数 ) 。表 4 是近年
关键词
New Development of Productive Technology of Stainless Steel
Lin Qizeng and Zhang Jimeng
(T aiyuan Iron and Steel ( Group) Co Ltd, Taiyuan 030003) Abstract The new development of steelmaking , hot rolling , cold rolling and finishing technology for stainless steel in the world has been outlined in this paper. Material Index Stainless Steel, Production Technology, Development
steel produced by an 80 t AOD furnace
名称
melting by AOD process
钢号 11% ~ 13% Cr 16% ~ 18% Cr
- 1
注 : 表中结果也可在冶炼奥氏体不锈钢中获得。
1. 2
三步炼钢法 三步炼钢法是 80 年代开发出来的不锈钢冶
炼新工艺。从表 1 可看出该方法在不锈钢生产中 所占比例已接近 20% 。 与电炉 AOD 二步法不同, 三步炼钢法实质上
图 1 无顶枪 AOD 与有 硬吹 顶枪 AOD 脱碳比较 Fig 1 Comprison of decarbonisation of AOD without top 表 3 80 t AOD 炉中生产 304 不锈 钢技术经济指标 Table 3 表2 Table 2 AOD 冶炼的铁素 体不锈钢中的 C 和 N 含量 Obtained C and N content in ferrite stainless steel
表4 Table 4
厂名 韩国 南非 日本 比利时 巴西 日本 日本 浦项 伊斯柯 川崎 阿尔兹 阿谢西塔 日新 转炉型式 K OBM K OBM K OBM MRP MRP LD LD
兑钢至出钢时间 / min 总铬收得率 ( EAF/ AOD) / % 总锰收得率 ( EAF/ AOD) / % 总金属收得率 ( EAF/ AOD) / %
注 : 初始碳含量 1 8% , 成品 : [ N ] 0 05% , [ S] 0 005% 。
三步炼钢法冶炼不锈钢的工厂
Some stainless steel works using three step melting process
工艺路线 1 # 85 t EAF+ 1 # 90 t K OBM S + VOD+ CC EAF+ 1 # 125t K OB M S+ VOD( 双出 ) + CC H/ MDep+ 1 # 160 t KMS S + 1 # 160 t K OBM S + VOD( RH KTB) 1 # 90 t EAF+ 100 t MRP S+ 2 # 100 t VOD + CC 2 # 35 t EAF+ 1 # 75 t MRP S + VOD+ CC 1 # 90 t EAF+ 2 # 75 t 4 # 30 t EAF LD OB+ VOD + CC EAF+ 1 # 150 t LD OB( 1 # 60 t AOD) + VOD + CC 产品 不锈钢板坯 不锈钢板坯 不锈钢板坯 普通钢板坯 不锈钢板坯 不锈钢板坯 不锈钢板坯 不锈钢板坯 碳钢板坯 设计产量 45 万 t 50 万 t ( 60 万 t ) 50 万 t 35 万 t ( 10 万 t ) 48 万 t ( 54 万 t ) ( 20 万 t ) 竣工日期 1996. 8 1995. 5 1996. 5 1988. 4 1996. 5 -
[ 8]
注 : 世界不锈钢总产量 , 1983: 655 万 t; 1996: 1 500 万 t
另外 软吹 工艺缩短脱碳 时间是 硬吹 的 70% 。但是由于它能产生附加的热能并传递给熔 池, 因而还能减少硅的消耗、 增加废钢用量并降低 电炉出钢温度。 ( 2) 计算机智能控制 : 许多工厂 已经发展了计算机静态和动态控制模型。 ( 3) 用 AOD 法生产超低碳 超低氮铁素体不锈钢如 409L 和 439L。用 AOD 法生产的铁素体钢其碳和氮的 含量很低 ( 见表 2) 、 接近于 VOD 法生产的钢 , 这种 趋势还会发展下去。 正在开发的 AOD 技术 : 不 锈钢脱磷技术; 通 过风口喷粉技术; 使用不规则形状风口、 溅渣护炉 技术等。80 t AOD 炉的技术经济指标见表 3。
新日铁八幡
注 : 表中括号内数字为 1996 年产量。
第 5期 1. 3 其它转炉法
林企增等 : 不锈钢生产技术的新进展
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1995 年的 4 1 炉 , 最近又提高到 7 炉, 连铸时间长 达 420 min[ 14] 。( 3) 板 坯表面质 量大大 提高。例 如浦项不锈钢厂, 通过安装大包探渣器避免大包 下渣 ; 中间包筑坝改善钢水流动, 提高中间塞杆耐 火材料质量以控制结晶器液面水平; 确定最佳结 晶器振动频率 ( 160~ 180 次 / min) 、 浸入式水口插 入深度 ( 110~ 130 mm) ; 保护渣最佳消耗量 ( 0 4~ 0 5 kg/ t) 以改善振痕深度 , 使不锈钢板坯质量大 大提高。目前 304 钢板修磨比为 5% , 热轧钢卷修 磨比 0 5% , 430 钢板坯修磨比为 10% , 热轧钢卷 修磨比为 5% [ 14] 。( 4) 其它新技术的运用 : 如等离 子中间包加热技术, 电磁搅拌技术等。 2. 2 薄板坯连铸机 薄板坯连铸机已广泛用于生产普通钢, 浇注 板坯厚度为 40~ 127 mm, 主要方法有西马克开发 的 CSP 技术 , 德马克开发的 ISP 技术、 达涅利开发 的 FTSR 技术、 奥钢联 开发的 ConRoll 技术、 美国 莱平斯 开发的 TSP 技术和 住友金属开发 的 QSP 技术。但目前工业化的只有 CSP 和 ConRoll 生产 技术 , 见表 5。 薄板坯连铸技术首先用于不锈钢是 1988 年, 当时瑞典 Avesta 厂把不锈钢连铸坯厚度从原来的 最小厚度 140 mm 减至 80 mm, 其动机有 2 个: 一 是对专用的高合金奥氏体 钢 ( 约 20% Cr 、 18% ~ 25% Ni, 4 5% ~ 6 2% Mo) 避免二次 轧制, 另外是 改进这些钢种的内部质量 ( 减少偏析, 铁素体分布 均匀 ) , 为此该公司将原来能浇注 140~ 200 mm # 660~ 1 600 mm 板坯的连铸机 , 改造成为 : 80~ 200 mm # 600~ 2 100 mm 的薄板坯连铸机 , 改造范围 是结晶器、 弯曲段、 弧形段和矫直段 [ 15] 。 美国 Armco 公司曼斯菲尔德厂, 原有 2 台电 炉、 1 台 AOD 炉, 1 套热连轧 机 ( 1 架 粗轧机, 6 架 精轧机 ) , 1993 年 12 月开始同奥钢联合作 , 采用 ConRoll 技 术进 行改 造 , 铸 坯 厚度 75 ~ 125 mm。 1995 年 4 月投产以来顺利地生产 409 铁素体不锈 钢, 最高月产达到 1 8 万 t, Armco 公司 30% 的 409 不锈钢, 由曼斯菲尔德厂生产 , 同时板坯表面质量 良好, 板坯最终缺陷指数从 30 降至 2 以下。 409 不锈钢表面废品率小于 0 2% 。 纽柯公司克劳福兹维尔厂 1989 年投产了世 界上 第 1 条 CSP 生产线 , 1995 年又建 成第 2 条 CSP 生产线并投资 2 000 万美元, 安装 1 台 150 t AOD 炉, 为生产不锈钢创造了条 件。 1995~ 1996