3 不銹鋼冶煉工藝路線
, {3 `3 ]5 T0 w. a# e, f" B: m 生產不銹鋼的冶煉生產工藝可分為一步法、二步法和三步法。& {1 }' P+ K' k) V0 `
3.1一步法, {$ E i2 A9 D# T& Z O
一步法是指在一座電爐內完成廢鋼熔化、脫碳、還原和精煉等工序，將爐料一步冶煉成不銹鋼。隨著爐外精煉工藝的不斷發展，一步法冶煉生產工藝由于冶煉周期長，作業率低，生產成本高，被逐步淘汰，目前工業化生產中己難見其蹤，僅僅偶見于小規模的生產廠。許多廠電爐己演進為初煉爐，承擔熔化廢鋼和合金料的任務。3 F7 b1 t6 u7 Q# H0 y
3.2二步法
' o% K1 b6 Q- W 二步法主要是以電爐為初煉爐熔化廢鋼及合金料，生產不銹鋼初煉鋼水，然后在不同的精煉爐(如AOD ,CLU、K-OBM、KC B、MRP、GOR ,VOD等)中進行精煉成合格的不銹鋼鋼水。初煉爐可以是電爐或轉爐。二步法中精煉爐又可分為在常壓和真空狀態下的精煉，從而形成EAF一轉爐(AOD ,CLU ,K-OBM ,KCB ,M RP ,GOR)二步法工藝和EAF-真空吹氧(RH-OB ,RH- KTB,VOD)二步法工藝。
+ M$ L& P+ V/ x: E( j" Z+ G* y3.3三步法
$ f* v! m/ M d( A+ Y 三步法的基本工藝流程是初煉爐一AOD爐-真空吹氧精煉爐。初煉爐只起熔化初煉作用，初煉爐可以是電爐或轉爐，負責向AOD等精煉爐提供初煉鋼水。AOD爐的功能主要是快速脫碳，并避免鉻的氧化，與AOD爐具有同樣功能的冶煉設備常用的還有K-OBM-S ,K-TBOP ,MRP ,CLU ,KCB-S等。最后由真空吹氧精煉爐(VOD ,RH-OB ,RH-KTB等)完成最終成分的微調、純凈度的控制。該法可用來生產超低碳、超低氮的不銹鋼。/ j6 b, [+ M, j2 q8 z- T4 D
3.4不同冶煉工藝路線的優缺點比較
9 k. q7 `/ H$ R9 z( ~5 D 不同冶煉工藝路線的比較如表2所示。8 M7 Z2 [& j; d1 C
. Y* x5 @1 g" h! ?& x: \0 J4 I! Q9 ]表2 不同冶煉工藝路線的比較+ C! g* Z p/ T/ \( z
工藝路線 鋼種3 T* c+ s- d2 s" x4 [: k8 ^
適應性 入爐
. o3 h3 \/ I$ K5 F原料 生產率 Ar氣: k% ^0 N+ o; x. p1 ^
消耗 耐火材8 R9 G; _/ t" q; [* I
料消耗 生產
7 I' ^7 P* {4 c成本 工程投資
! r6 ?% m3 j: A/ A: }# g; ^一步法 差 苛刻 低 無 較高 高 最低: ~$ a9 h: i' ^5 N4 {" S
二步法 EAF-轉爐 一般 適應性強 高 高 低 低 低
8 M' |, j8 _/ Y, S' O3 H" t7 P EAF-真空吹氧爐 一般 適應性強 低 低 較高 最高 較高# f. ?$ f/ O" C8 d. C
轉爐-轉爐 一般 適應性強 高 高 低 低 高3 H/ B F! u0 \6 D# P d
三步法 強 適應性強 高 小 高 高 最高
2 l; ^! k3 g* p# f! J$ D& z M
( ~9 k0 b1 `4 v( O3 v: C a 目前世界上大多數不銹鋼廠采用電爐一AOD爐二步法生產不銹鋼，其產量約占世界不銹鋼總產量的70%，采用電爐一轉爐一VOD三步法生產不銹鋼，其產量約占世界不銹鋼總產量的20%，而采用其它方法生產不銹鋼，其產量約占世界不銹鋼總產量的10%。
$ n/ _8 F* L$ A% z0 D4 不銹鋼冶煉生產工藝路線的選擇2 M6 l0 b4 T' r D3 G
不銹鋼冶煉生產工藝的選擇取決于很多因素，首要因素是操作成本，它受到生產規模、產品大綱、原材料供應、后續工藝、現有車間狀況和動力供應狀況的影響。由于各種因素隨著市場迅速變化，生產工藝選擇應該具有一定的靈活性。
" ^7 Z; p1 S% i/ _ 一般情況下，三步法的生產成本要高于二步法，但由于上述各種因素的綜合影響，最后要根據生產規模產品方案及原料條件等實際情況，具體分析，合理選擇。
) }* Y% {! p2 J1 [% _& ]4.1 生產規模
8 ]6 t; I+ Y6 ?; H$ }" w 不銹鋼的生產規模對冶煉生產工藝的選擇，具有制約作用。生產規模小，一般年產3萬t不銹鋼，不銹鋼返回廢鋼有可靠保證的，可以選用一步法冶煉生產工藝。
/ C: ^+ J' [ g 不銹鋼的生產規模達到5萬t以上，不銹鋼的冶煉生產工藝不宜采用一步法，應該選用二步法或三步法組織生產。
% R% Y) u i2 K, N- q4.2 產品大綱; E U/ {( ~$ s( I. H
產品大綱中對少生產(C+ N) > 250～300ppm的不銹鋼，可選用二步法組織生產。若生產規模大，產品范圍寬，考慮到生產節奏和能源供應等因素，宜配置三步法冶煉生產工藝路線的設備，其中分產品按照二步法或三步法組織生產。
7 H+ r5 o( P4 O- H 最終產品中若要求(C+ N) ≤250～300ppm，如S44700,S44800等超低碳( 0. 01%)、超低氮( 0. 02%)鐵素體不銹鋼，必須選用三步法工藝流程，在真空吹氧精煉爐中完成最終成分的微調和脫氣處理。- h# Y$ A5 Q5 A J' f2 H7 N
4.3原材料供應
) S: L1 y' i- c2 q$ X( u8 y% \/ R2 V4 ~ 不銹鋼冶煉的原材料，主要是金屬料和合金。金屬料包括返回廢鋼、普通廢鋼和高爐鐵水。合金主要包括高、中、低碳鉻鐵，電解鎳鐵，金屬鎳或NiO,硅鐵，錳鐵。含鉻鐵水和鉻礦石具有金屬料和合金的雙重性質。不同的金屬料將會采用不同的冶煉生產工藝。. x/ ]7 @% P3 c% g0 o0 L
金屬料采用返回廢鋼或普通廢鋼時，一般選用電弧爐作為初煉爐，熔化廢鋼和合金料產生不銹鋼母液，生產不銹鋼。典型的冶煉生產工藝是選用EAF- AOD二步法或選用EAF- AOD一VOD三步法組織生產。我國的太鋼不銹一煉鋼、寶鋼五鋼公司和大連特鋼等企業均采用該生產工藝。
c9 ?; z5 N( _$ r& g$ O7 e 金屬料采用高爐鐵水時，由于硅、硫、磷含量高，高爐鐵水必須首先進行三脫處理，獲得低硫、磷不銹鋼母液，再經過精煉爐精煉。精煉爐目前大多選用AOD轉爐或頂底復合吹煉轉爐，如果要冶煉低[ C]或低[N]不銹鋼，在后步工序還要配置RH-OB或VOD進行真空精煉。如果要冶煉Cr-Ni系或Cr-Nr-Mo系不銹鋼，還需要配置電弧爐熔化鉬鐵和鎳鐵。典型的冶煉生產工藝是:; ~. l5 S$ x8 m/ \; [3 w
EAF(熔化合金)——# l& D( M; P% |' ^5 ?3 a
高爐鐵水一 鐵水預處理－ 頂底復合吹煉轉爐一 真空精煉。
2 d+ n4 W3 g& E5 n3 `0 ] 日本川崎鋼鐵公司的K-BOP法采用了高爐鐵水一鐵水預處理一頂底復合吹煉轉爐LD-OBM一真空精煉VOD。日本新日鐵公司室蘭制鐵所的RH-OB法.即采用高爐鐵水一鐵水預處理－頂底復合吹煉轉爐一RH- OB真空精煉。我國太鋼二鋼廠采用了:9 \9 n$ V9 n3 R( E5 z
EAF(熔化合金)——
/ i# D7 C( _, ~/ T0 \; d6 t 高爐鐵水一 鐵水預處理－頂底復合吹煉轉爐一 K-OBM-S-VOD真空精煉。
2 X, v+ F, g8 | k 金屬料采用部分鉻礦石時，一般以高爐鐵水作為主原料，鉻礦石主要是通過在轉爐中進行還原，提供金屬鉻，降低不銹鋼生產成本。由于鉻礦石加入數量、加入時機以及還原工藝國內尚未完全掌握，世界上僅日本川崎鋼鐵公司千葉廠采用該冶煉生產工藝。
/ C2 d5 |; C" e 金屬料采用部分鉻鐵水+廢鋼時，冶煉生產工藝可采用礦熱爐一EAF–AOD二步法或選用礦熱爐一EAF-AOD-VOD三步法。它通過礦熱爐冶煉鉻礦石.生成含鉻鐵水。電爐作為初煉爐熔化廢鋼和合金料，熔化半鋼與含鉻鐵水混勻，制成不銹鋼母液。該工藝在國外鮮，但在我國的寶鋼一鋼公司己經成功采用，杭鋼亞通特鋼公司也采用了該工藝路線。該工藝可以適用于鐵合金廠的改造或在鐵合金廠附近建設的不銹鋼工廠內使用。6 _6 m; z" S+ x' {
4.4 現有車間狀況和動力供應狀況
# L8 C" h2 B9 n5 A 新建不銹鋼廠，可以根據需要確定合理、經濟的工藝路線。但對于舊廠改擴建，必須結合現有車間狀況和動力供應狀況。& i, y- I! p5 ?9 o# W7 W
原車間沒有熔化電爐或感應爐，又沒有充足的電力供應，卻有高爐和轉爐設施，可選擇高爐鐵水一鐵水預處理－頂底復合吹煉轉爐一真空精煉組成的典型冶煉生產工藝。這將是我國部分轉爐工廠經過工藝和設備改造后生產不銹鋼的便利途徑。" ?1 S B/ g7 Z! R) \! G& s
對于氬氣供應不足，精煉爐不宜采用AOD爐，而改為與AOD爐具有同樣功能的冶煉設備.如K-OBM-S ,K-BOP ,MRP ,CLU ,KCB- S等。或采用初煉爐一AOD一真空吹氧精煉爐(VOD ,RH-OB ,RH-KTB等)三步法組織生產，以降低氬氣消耗。
$ d2 W2 O% ?/ n1 C i6 @' F5 結語
3 L1 j4 U. J) A! A 通過上述分析，根據不銹鋼冶煉的生產規模、產品大綱、原材料供應、現有車間狀況和動力供應狀況，對不銹鋼冶煉主要工藝設備和工藝路線的選擇，提出如下建議(見表3)，供建設不銹鋼生產的廠家作為參考。. }5 o L3 a/ I j) x" Z
0 i2 {6 w; M4 q
表3 工藝設備和工藝路線選擇方案+ c( _+ }9 B3 f, t9 h2 C' |; ^
工藝設備或路線 生產規模 產品大綱 主要原材料 現有車間狀況 動力供應狀況
; M4 N8 U' d, j' D" o; k* S 小 大 常規$ ^! x5 ~" `1 d7 X1 ?: y
碳氮 超低
+ }" G0 R! J% u, D2 w( z& `- U碳氮 高爐
7 A/ X `0 |1 g, Y$ T$ \' w鐵水 鉻礦 廢鋼 轉爐廠 電爐廠 新建 電力
5 L& s- `% |) b' ], P( ]匱乏 氬氣: C, c- a5 x4 ?
匱乏4 P; ?* I- ^4 V- R1 x- F8 @$ g
預: u- n/ O1 B( k! R B( Y
處
0 E# _7 o+ v3 Q" N! n4 J' |$ K1 `2 P理 鐵水脫硅 ∨ % ]* |' M7 `- I/ x; [5 P: H
鐵水脫磷 ∨ ∨ : v' ^: ^! A6 t$ R! W
鐵水脫硫 ∨ ∨ & Z9 b8 z/ h/ v* R$ |1 T' d
初
9 q. n! t! m1 ?煉5 g4 Y' w2 [* O0 g
爐 礦熱爐 ∨
" N2 u7 M$ O6 @* W/ c' t& u" T7 d 感應爐 ∨ ∨ - o+ d' ?. C: N
電弧爐 ∨ ∨ ∨ ∨ ★ ∨ ★ ∨ ∨ ★
]2 q- }& F# f* I3 P 轉爐 ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨
) Z! A7 d( T( T6 {. ]; y) R6 g }精煉爐 AOD ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ★! I, F9 w% l- r2 k. e: F) U/ ~1 U
K-BOP ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ★6 _2 t+ ]1 _! p# x
K-OBM-S ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ★
7 P( _4 E6 M. q/ Q" c6 _ MRP ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ★4 S0 D& `8 N6 {+ R' F9 V' w+ j+ D
CLU ★ ∨ ∨ ∨ ∨% ] c7 B m$ r7 P; d
KCB-S ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ★1 r" S+ N9 `; ^3 d
真空爐 VOD ∨ ∨ ∨* G) `! s# ^' g- x! _
RH-OB ∨ ∨ ∨
* L0 J$ p* s! a- s2 ]% `) n/ _ RH-KTB ∨ ∨ ∨
( h, {! V0 g0 M' Q" |/ Q工藝線 一步法 ∨
8 P3 C2 {6 F5 o/ X8 Y8 s 二步法 ∨ ∨ ★: h7 W8 d S$ H& K1 B- Z1 [
三步法 ∨ ★ ∨ ∨
1 X) x$ h/ u! c3 z2 |" `" e注：（1）“∨”表示優先選擇的設備或工藝。（2）“★”表示次選的設備或工藝輔助設備。 |
發表于 2008-3-21 16:11:09
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