不锈钢冶炼工艺
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全冷料电炉+中频炉熔化工艺流程如图2所示。
国内太钢在生产300系不锈钢时，广泛采用该流程。
与上述电炉熔化流程的差异在于：
（1）铬镍原料分开熔化，其中电炉仅熔化镍原料，中频炉熔化含铬原料。
（2）电炉熔化全冷料时，为了避免铬的大量氧化，吹氧量受到了限制。
本工艺中铬镍原料分开熔化，电炉内可以加大供氧，有助于炉料的快速熔化。
（3）提高了铬元素的金属收得率。
图2 全冷料电炉+中频炉熔化工艺流程图
全冷料中频炉熔化工艺流程如图3所示。
近年来，中频炉作为辅助熔化手段，在不锈钢冶炼流程中起着重要作用。
不同于上述流程，本流程中生产不锈钢母液的冷料均在中频炉内熔化，中频炉仅具备熔化功能，按照合金熔化的难易程度，先熔化易熔合金，待形成熔池后，再熔化难熔合金；由于熔化过程中不吹氧，有利于提高元素收得率。
但与上述流程相比，本流程也存在不足，如中频炉不具备任何冶金功能，因此，对磷含量的控制缺乏手段，难以消化厂内返回渣钢等。
图3 全冷料中频炉熔化工艺流程图
（1）由于高碳铬铁和镍生铁物理化学性质不同，从提高金属收得率的角度，建议高碳铬铁和镍生铁分开熔化，为不锈钢冶炼提供母液。
（2）300系不锈钢冶炼流程中，与中频炉相比，电炉的主要作用体现在能够熔化渣钢，在一定程度上能够脱磷，对原料的适应性相对较好。
资料来源网络，中兴溢德不锈钢整理。
304不锈钢工艺介绍
304不锈钢工艺介绍
304不锈钢是一种常见的不锈钢材料，通常用于制造家居用品、厨具、建筑材料等。
下面是关于304不锈钢工艺的介绍：
1. 熔化制造工艺：304不锈钢主要通过熔化制造工艺进行生产。
这包括将铁矿石经过冶炼、熔炼得到生铁，然后通过转炉炼钢或电炉炼钢得到不锈钢熔体。
最后，通过连铸或浇铸工艺将熔体倾入铸模，形成不锈钢坯料。
2. 热处理工艺：不锈钢坯料经过热处理工艺能够改变其微结构和物理性能。
通常，这包括热轧、热处理和退火等步骤。
热轧可以将不锈钢坯料加热至高温后进行挤压和轧制，以改变其形状和厚度。
然后，通过热处理和退火工艺，可以消除添加元素的残留应力，并提高不锈钢的硬度和耐腐蚀性能。
3. 冷加工工艺：不锈钢还可以通过冷加工工艺进行成型和加工。
冷加工包括冷轧、冷拉、冷拔、冷弯和深冲等工艺，可以改变不锈钢的形状、尺寸和表面质量。
冷加工还可以增强不锈钢的机械性能，提高其抗拉强度和硬度。
4. 表面处理工艺：为了改善不锈钢的外观和耐腐蚀性能，通常会对其进行表面处理。
典型的表面处理包括抛光、喷砂、酸洗和电镀等工艺。
抛光能够使不锈钢表面光滑且无划痕，提高其外观质量。
而酸洗可以去除不锈钢表面的氧化皮和杂质，恢复其耐腐蚀性能。
综上所述，304不锈钢经过熔化制造、热处理、冷加工和表面
处理等工艺，可以得到各种形态和性能的不锈钢制品。
这些工艺能够让不锈钢具有良好的机械性能、耐腐蚀性能和外观质量，满足各种应用领域的需求。
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。
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。
不锈钢冶炼基础知识
不锈钢冶炼基础知识太钢铁水冶炼不锈钢工艺技术，以经过“三脱”的铁水和镍、铬合金为原料，经过三步法（电炉+转炉+VOD炉）两步法（电炉+转炉）或一步法（转炉）进行不锈钢的冶炼生产。
其核心工艺是以铁水代替废钢，采用延长吹转炉进行粗炼或精炼，与国际上通用的二步法生产工艺不锈钢相比，具有原料结构灵活、适应性强、生产效率高、钢水残余元素低、方板坯兼容生产、生产成本低的特点，特别适合生产高纯铁素体不锈钢。
目前，国际上生产不锈钢的炼钢工艺，主要有以废钢为主要原料的电炉二步法、电炉三步法及转炉三步法和以铁水主要原料的转炉三步法。
太钢在不锈钢系统改造工程中根据自身特点，确定了以铁水为主要原料的转炉三步法冶炼不锈钢的生产工艺路线，即预处理铁水-电炉预熔合金-K-OBM-S复吹转炉进行冶炼-VOD炉精炼+LF精炼设备和方板坯连铸机。
该工程从2000年8月动工，2002年底正式投产，建成了中国第一条，世界第四条以铁水为主要原料的三步法冶炼不锈钢生产线。
该生产线2003年产量26.6万吨，达到项目目标要求，2004年产量达到36.7万吨，超设计能力。
在引进主要关键设备的基础上，太钢进行了自主开发与创新，形成了一整套以铁水为主要原料，采用三步法冶炼不锈钢生产工艺技术。
比如：人们采用喷吹法，实现铁水预处理脱磷的工业化生产，并开发出预处理站脱硅技术、预处理站脱磷技术、终点温度控制技术等；以铁水为主要原料进行不锈钢冶炼生产；采用超高功率电炉预熔铁合金，有效地弥补了转炉冶炼高合金含量不锈钢时的热源不足问题；在冶炼低合金含量的不锈钢时，通过优化原料配置，可采用一步法或二步法冶炼工艺；采用三步法冶炼低碳、低氮、超纯铁素体等不锈钢新品种；采用K-OBM-S转炉冶炼不锈钢；采用方板坯兼容连铸机。
2003年至2004年，太钢以铁水为主要原料，采用三步法冶炼不锈钢的产量为63.1万吨，新增产值73.96亿元、利税14.09亿元。
不锈钢的飞速发展与炼钢技术进步密切相关，70年代，VOD和AOD炉的应用将不锈的脱碳精炼、从电炉移到VOD和AOD炉中进行，冶炼低碳和超低碳不锈不再是难事。
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。
不锈钢的生产工艺
薄壁不锈钢水管原材料基础知识(十)----不锈钢的生产工艺1、冶炼工艺：不锈钢冶炼的基本原理与碳钢生产不同的是，不锈钢中含有至少 10.5%的 Cr，因此在脱碳反应时，会发生反应：Cr3 O4+4[C]=3[Cr]+4CO反应平衡常数因在高 Cr 钢水中， Cr 比 C 优先氧化，在正常冶炼温度下， C 在 0.03%以下时，平衡 Cr 只有 4%左右；提高温度可提高平衡 Cr 含量，但是耐火材料难以承受。
如： 18%Cr 的钢液，温度要达到 1900℃以上，为此开发了以降低 CO 分压的冶炼方法。
不锈钢常用精炼方法：电弧炉（ EF）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。
1）几种不锈钢冶炼方法：一步法：EAF原电炉直接生产工艺二步法：EAF+AOD EAF+VODEAF+CLU LD-OB+VOD三步法：EAF+K-OBM-S+VOD或AOD+（LF）EAF+AOD+VODEAF+LD-OB+VOD2）AOD 和 VOD 的优缺点：AOD 冶炼具有投资成本低，脱碳速度快，生产效率高；热效率高，冶炼成本低；钢水搅拌效果好，有利于脱S、O；设备比较简单，工艺容易掌握等，目前世界上约 70%左右不锈钢采用AOD 生产。
缺点是生产低C、 N 钢种困难。
VOD冶炼脱C、保Cr效果好，脱氧效果好；适于生产低C、N钢种等。
缺点投资成本较高，设备维护困难等。
2、热轧工艺：不锈钢产品中，板带约占 70%以上。
不锈钢热轧带钢主要由热连轧机、炉卷轧机等生产，其中以热连轧机为主，具有产量大，成本低，质量好的特点，被广泛采用，如 POSCO 等。
但是目前世界上经过改进的炉卷轧机生产不锈钢的数量也在增加，如 AVESTA、YUSCO 等。
不锈钢生产工艺简述
不锈钢生产工艺简述目前不锈钢的冶炼技术，大体可分为两种方法，即两步法、三步法。
采用两步法的占70%以上.即EAF-AOD,或EAF-VOD,EAF-CLU等.近年来由德马克公司发展的三步法冶炼工艺，即EAF--MRP-L--VOD 已被一些厂家采用.实际上三步法也不局限于德马克所推荐的工艺,也可以是其它类似工艺.如精炼转炉也可以是K-OBM,CLU,AOD-L.真空吹氧装置也可以是RH-KTB/OB.三步法的工艺优势在于:Ar耗量低(1-3 Nm3/t),还原铁合金用量少,转炉炉衬寿命长,生产节奏利于和连铸匹配.生产成本大约可降低约18美元/吨.在这两种方法之外，采用转炉并以铁水为主要原料的不锈钢冶炼工艺，是当今的一项重要技术进步,其中，以日本川崎的千叶厂最具代表性。
不锈钢的薄板坯连铸技术近年来也取得一定进展,在NUCON厂浇注了409不锈钢,AMCO浇注了430不锈钢,Avesta则浇注了300系列的不锈钢.但正常生产仍采用常规连铸.不锈钢薄带钢连铸在日本光厂已宣告投产.生产2-5mm的304钢种,年产量~40万吨.但又宣称尚不准备推广.一、目前世界上现行的七种工艺流程:（以废钢为主原料）1、电炉+VOD合金废钢2、电炉+K-OBM-S或AOD或CLU转炉3、电炉+ 底吹搅拌+ VOD以铁水为主要原料4、铁水(脱P) +电炉+转炉(液态合金炉料).5、铁水(脱P) +KMS-S + K-OBM-S + VOD. Cr矿石,固态合金, 无电炉.6、铁水(脱P) +KMS-S (+VOD)固态合金. 无电炉.7、电炉+ 铁水(脱P) +转炉(液态HCFeCr—脱Si) (VOD).二、三步法工艺: (Three Process SteS)三步法为MDH公司所发展,但实际上一些生产厂先于MDH公司采了三步法的工艺.(从广义上讲).MDH公司所开发的三步法指EAF + MRP-L +VOD的不锈钢冶炼方法.目前该工艺已用于比利时ALZ厂,巴西Acesita,韩国Posco等厂家.三步法与传统的二步法比较,其主要优点是:生产周期短，有利于和连铸的匹配;由于Ar气耗量减少,炉衬寿命长因而降低了生产成本;此外钢水气体含量低,改善了产品质量.具体对比如下：生产周期: 通常VOD处理周期为100分钟,AOD为70-90分钟.而三步法可以将各生产环节控制在60-70分钟,从而使连铸连浇率提高到6-10炉，铸坯收得率可达94%以上。
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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。