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不銹鋼冶煉知識

                                不銹鋼冶煉知識
爐冶煉不銹鋼有以下特點：
    (1)原料靈活，既可以用EAF預熔合金（15-30t）＋部分脫磷鐵水（30-50t），也可全部用脫磷鐵水（65t）冶煉不銹鋼；
    (2)轉(zhuǎn)爐爐容較大，可以保證平穩(wěn)操作而不產(chǎn)生飛濺；
    (3)帶槍位控制的頂槍，可以獲得高的脫碳速度以及CO后吹操作，以保證冶煉操作中的熱能需要；
    (4)底部風口冷卻氣體流量和壓力可以單獨控制，以保證佳冷卻和延長風口的使用壽命；
    (5)采用VAI-CON-TEMP連續(xù)測溫裝置；
    (6)采用氣動擋渣器和IRIS測渣系統(tǒng)，減少出鋼時渣量過多，以保證下工序VOD操作順行；
    (7)采用的LevelII自動控制系統(tǒng)和軟件模型，確保轉(zhuǎn)爐冶煉不銹鋼時的全自動控制，提高不銹鋼質(zhì)量。
    經(jīng)過1年來的實踐，太鋼基本上掌握了K-OBM-S轉(zhuǎn)爐不銹鋼工藝，取得了以下成果：
    (1)K-OBIII-S原設計產(chǎn)量為35萬t/a，2003年4月投產(chǎn)以來，當年生產(chǎn)不銹鋼26.05萬t，2004年安裝K-OBNI-S轉(zhuǎn)爐爐殼更換車，縮短了爐殼更換時間。完成改造后，不銹鋼設計產(chǎn)量為55萬t/a。
    (2)爐襯壽命不斷提高，從開始的200次左右提高到目前的近700次，爐底壽命也在不斷提高，從開始時的50次提高到目前的近300次（每個爐襯更換2-3次爐底）。
    (3)氫卸消耗大幅度降低，原設計冶煉304不銹鋼氫氣消耗為8m3/t，現(xiàn)在底部風口全流程以N2代Ar，取得明顯的經(jīng)濟效益。
    (4)取消電爐熔化合金工序，實施了100%脫磷鐵水，鉻鐵全部加人轉(zhuǎn)爐內(nèi)冶煉400系列不銹鋼的二步法生產(chǎn)工藝流程，大幅度降低生產(chǎn)成本。
    (5)由于采用脫P鐵水冶煉不銹鋼，鋼中P含量低于以廢鋼為主要原料冶煉的不銹鋼，鋼中As，Su，Cu等有害元素也大大降低。
    寶鋼集團上鋼一廠年產(chǎn)72萬t以鐵水和鉻鐵水為主要原料的一條不銹鋼煉鋼生產(chǎn)線已投產(chǎn)。其工藝路線是鐵水預處理-100tUHP電爐預熔鉻鐵水和合金-120tVOD精煉-120tVOD精煉-連鑄。該生產(chǎn)線的轉(zhuǎn)爐采用AOD-L。這條生產(chǎn)線的投產(chǎn)進一步提高了中國用鐵水冶煉不銹鋼的技術(shù)水平。
    連鑄技術(shù)的進展   不銹鋼冶煉知識
    中國不銹鋼連鑄技術(shù)起點較晚，直至1985年，太鋼投產(chǎn)了中國臺立式板坯不銹鋼連鑄機。由于這臺連鑄機采用單爐連鑄離線切割方式，鋼包容量只有18t，高年產(chǎn)量僅5.8萬t，不能實現(xiàn)全連鑄生產(chǎn)。1999年，太鋼決定對這臺連鑄機實施技術(shù)改造。其改造目的是增加鋼包和中間包容量，采用在線切割方式實現(xiàn)多爐連鑄，改變二冷方式，提高鑄坯質(zhì)量。2004年，又決定對這臺連鑄機實施**次技術(shù)改造。這次改造目的是增加鑄坯厚度規(guī)格至200mm，提高鑄坯質(zhì)量，降低鑄坯修磨損失。其主要內(nèi)容是將結(jié)晶器振動方式改為DYNAFLEX液壓振動，二冷系統(tǒng)實施動態(tài)冷卻(DYNACS)，安裝VAI一Q質(zhì)量控制專家系統(tǒng)，增設粒狀保護渣自動加人裝置和鑄坯打印機。
    經(jīng)過改造，太鋼在連鑄工藝方面取得了以下進展：
    (1)不銹鋼連鑄比明顯提高。立式連鑄機的連鑄比從1999年的51.4%提高到2003年的97.5%。
    (2)連澆爐數(shù)明顯提高。對于304鋼種來說，連澆爐數(shù)在6爐以上，連鑄坯收得率提高2.37個百分比，平均96.97％。
不銹鋼有許多優(yōu)良的性能，外觀精美，使用壽命長，可以100%回收利用，因此得以廣泛應用。
    不銹鋼冶煉工藝技術(shù)的進步，特別是20世紀60年代以后，爐外精煉和連續(xù)鑄錠技術(shù)的使用，進一步促進了不銹鋼的快速發(fā)展，改善了不銹鋼的質(zhì)量，提高了成材率，降低了生產(chǎn)成本。
    中國從20世紀50年代初開始生產(chǎn)不銹鋼，當時用3t電弧爐冶煉，沒有爐外精煉設備和連鑄，年產(chǎn)量僅為幾百噸到幾千噸，質(zhì)量、品種和成本均不能滿足要求。20世紀80年以來，太原鋼鐵公司和鋼鐵研究總院等單位率先在中國開發(fā)AOD爐外精煉工藝技術(shù)。隨后，各特殊鋼廠先后占安裝了18-40tAOD和15-60tVOD爐外精煉裝置，精煉比也得以顯著提高。1985年以前，中國不銹鋼的鑄錠一直采用落后的模鑄。太鋼1280立式連鑄機于1985年投產(chǎn)后，上鋼三廠、重慶特鋼和上鋼五廠相繼有板坯、方坯連鑄機投生產(chǎn)。1989年，成都無縫鋼管廠不銹鋼管坯水平連鑄機的投產(chǎn)，結(jié)束了我國不銹鋼鑄錠完全采用模鑄的歷史。但由于種種原因，中國不銹鋼年產(chǎn)量一直在30萬t左右徘徊，不銹鋼冶煉工藝技術(shù)的進展緩慢，嚴重制約了中國不銹鋼的發(fā)展。2000年以來，國家對鋼鐵行業(yè)結(jié)構(gòu)進行了調(diào)整，采取一系列鼓勵不銹鋼行業(yè)發(fā)展的政策措施，使中國不銹鋼煉鋼生產(chǎn)實現(xiàn)跨越式發(fā)展，從1999年的35萬t增長到2003年的177.8萬t，年均增長率約50％，成為世界名名列第4位的不銹鋼煉鋼生產(chǎn)大國。
    AOD爐裝備和工藝的發(fā)展   不銹鋼冶煉知識
    AOD爐是精煉不銹鋼的主要設備，目前世界上約有1-175tAOD爐155臺，其中1/2在不銹鋼廠，其余在鑄造廠。AOD精煉的不銹鋼產(chǎn)量約占世界不銹鋼80%以上。
    中國臺18tAOD爐自1983年9月投產(chǎn)以來，目前約有1-40tAOD爐20多座，其中18t以上AOD爐共8臺（包括太鋼3x40t、大連1x40t、浦東1x30t、上鋼五廠1x18t、長城118t和宜達lx18t等）。2004年，上鋼五廠60tAOD爐和上鋼一廠120tAOD爐的投產(chǎn)使中國AOD爐裝備水平有了明顯的提高。
    太鋼是中國早采用AOD爐生產(chǎn)不銹鋼的企業(yè)，目前AOD爐已累計生產(chǎn)不銹鋼200多萬t，積累了許多經(jīng)驗。為了進一步擴大生產(chǎn)能力，太鋼對18tAOD爐實施兩次技術(shù)改造。經(jīng)過次改造，AOD爐容由18t擴至40t，生產(chǎn)能力由16萬t提高到40萬t。2004年實施**次改造，爐容進一步擴大至45t，增設頂吹氧槍，縮短了冶煉時間；引進奧鋼聯(lián)專家自動化控制系統(tǒng)，提高了冶煉控制精度；降低氨氣消耗，加大了除塵風機的除塵能力，改善了環(huán)境質(zhì)量。經(jīng)過兩次改造，太鋼AOD爐裝備水平達到國際水平。此外，太鋼還計劃實施日元貸款環(huán)保項目，6座18t化鋼電爐將被改造成一座90t超高功率化鋼電爐，這不但消除了化鋼速度慢的生產(chǎn)瓶頸，也使生產(chǎn)能力進一步提高到50萬t，大大改善了環(huán)境質(zhì)量，實現(xiàn)了真正的清潔生產(chǎn)。
    近年來，中國AOD生產(chǎn)的操作技術(shù)取得了明顯的成績，主要進展如下：
    （1）爐襯壽命的提高
    AOD爐的爐襯壽命是AOD生產(chǎn)的主要技術(shù)經(jīng)濟指標，經(jīng)過多年來的技術(shù)攻關(guān)，特別是在改進操作工藝（例如，降低電爐出鋼時的硅含量，改進AOD造渣制度，脫碳期堿度從0.5提高到1．0，還原期堿度從0.8-1．0提高到2.0-3.5以及采用耐火材料改進筑爐工藝等方面做了不少工作，AOD爐襯壽命普遍有了提高。太鋼AOD爐爐襯壽命平均達110次，高130次，其中使用太鋼自產(chǎn)耐火材料的平均壽命達92次。
    (2）脫硫工藝的改進
    中國AOD爐大多采用單渣法吹煉工藝。為降低鋼中S含量，采用快速脫S工藝，精煉期渣中堿度控制在2.5左右，鋼包添加SiCa，利用出鋼時強烈攪拌作用脫硫，使鋼中殘留適量鈣。改進AOD工藝后，脫硫率在70%以上。目前，太鋼不銹鋼中硫含量穩(wěn)定在0.005%以下，平均0.0034%。
    (3)含N不銹鋼冶煉
    含N不銹鋼中的氮合金化主要有兩條途徑：一是加人氮化錳、氮化鉻等合金進行合金化，二是用氮氣直接合金化，后者具有較低的生產(chǎn)成本。AOD爐可以用氮氣直接合金化，因而，冶煉不銹鋼具有很大的優(yōu)勢。太鋼在18t和40tAOD爐中應用氮在不銹鋼中的溶解、脫除理論，建立了氮合金化工藝模型，冶煉中不需要在線分析鋼中氮含量就能較為地控制成品中的氮含量，控制精±0.0135%。目前，太鋼已用氮氣直接合金化的方法應用該模型批量生產(chǎn)OCr19Ni9N、OCr19Ni9NbN、1Cr17Mn6Ni5N、00Cr18Ni5Mo3Si2N和00Cr22Ni5Mo3N等含氮不銹鋼鋼種。2003年，生產(chǎn)各類含N不銹鋼3.5萬t，取得了明顯的經(jīng)濟效益。
     (4)AOD除塵灰的利用   不銹鋼冶煉知識
    AOD爐冶煉時的粉塵量為鋼產(chǎn)量0.7%-1．0%，一般AOD粉塵中含Cr2O315%，NiO4%，CaO26%，F(xiàn)e27%，MgO15%以及其它物質(zhì)，粉塵粒度≤20μm，粉塵中Cr2O3和NiO是貴重金屬氧化物。若不回收，不僅造成資源浪費，也會污染環(huán)境。因此，如何回收AOD粉塵中的Cr、Ni二物是各不銹鋼煉鋼廠的重要課題。
    太鋼經(jīng)研究采用的回收工藝是按還氧化物所需的sic量與粉塵混合成型，經(jīng)200℃干燥后送至中頻感應爐進行熔還原，鑄成高C鎳鉻合金（Cr13%－Ni6%），再送回電爐冶煉，用這種方法回收的AOD爐粉塵已取得較好的經(jīng)濟效益。
    鐵水冶煉不銹鋼技術(shù)的進展
   中國是一個發(fā)展中的國家。廢鋼，特別是不銹鋼廢鋼的積蓄量很少，因此，開發(fā)用全部鐵水或部分鐵水冶煉不銹鋼是中國不銹鋼廠的目標，世界上有3家工廠用鐵水冶煉不銹鋼，包括日本新日鐵八幡廠、JFE集團川崎千葉廠以及巴西Acesita廠。中國太鋼于2003年建成一條以鐵水為主要原料的三步法生產(chǎn)工藝即鐵水預處理脫硅脫磷-30tUHP電爐預熔合金-75tK-OBM-S復吹轉(zhuǎn)爐脫碳-80tVOD精煉80tLF爐精煉—立彎式方板坯連鑄機。其關(guān)鍵設備鐵水預處理從日本JFE集團川崎引進，75tK-B0M-S轉(zhuǎn)爐從奧鋼聯(lián)引進，80tVOD從達涅利引進，這條生產(chǎn)線的設計不銹鋼產(chǎn)量55t。不銹鋼冶煉知識

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