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不锈钢冶炼生产工艺路线的选择
发布时间:2017-10-16 
 
    不锈钢冶炼生产工艺的选择取决于很多因素,首要因素是操作成本,它受到生产规模、产品大纲、原材料供应、后续工艺、现有车间状况和动力供应状况的影响。由于各种因素随着市场迅速变化,生产工艺选择应该具有一定的灵活性。
  一般情况下,三步法的生产成本要高于二步法,但由于上述各种因素的综合影响,最后要根据生产规模产品方案及原料条件等实际情况,具体分析,合理选择。
 
    生产规模
  不锈钢的生产规模对冶炼生产工艺的选择,具有制约作用。生产规模小,一般年产3万t不锈钢,不锈钢返回废钢有可靠保证的,可以选用一步法冶炼生产工艺。
  不锈钢的生产规模达到5万t以上,不锈钢的冶炼生产工艺不宜采用一步法,应该选用二步法或三步法组织生产。
 
    产品大纲
  产品大纲中对少生产(C+ N) > 250~300ppm的不锈钢,可选用二步法组织生产。若生产规模大,产品范围宽,考虑到生产节奏和能源供应等因素,宜配置三步法冶炼生产工艺路线的设备,其中分产品按照二步法或三步法组织生产。
  最终产品中若要求(C+ N) ≤250~300ppm,如S44700、S44800等超低碳( 0. 01%)、超低氮( 0. 02%)铁素体不锈钢,必须选用三步法工艺流程,在真空吹氧精炼炉中完成最终成分的微调和脱气处理。
 
    原材料供应
  不锈钢冶炼的原材料,主要是金属料和合金。金属料包括返回废钢、普通废钢和高炉铁水。合金主要包括高、中、低碳铬铁,电解镍铁,金属镍或NiO,硅铁,锰铁。含铬铁水和铬矿石具有金属料和合金的双重性质。不同的金属料将会采用不同的冶炼生产工艺。
  金属料采用返回废钢或普通废钢时,一般选用电弧炉作为初炼炉,熔化废钢和合金料产生不锈钢母液,生产不锈钢。典型的冶炼生产工艺是选用EAF- AOD二步法或选用EAF- AOD一VOD三步法组织生产。我国的太钢不锈一炼钢、宝钢五钢公司和大连特钢等企业均采用该生产工艺。
  金属料采用高炉铁水时,由于硅、硫、磷含量高,高炉铁水必须首先进行三脱处理,获得低硫、磷不锈钢母液,再经过精炼炉精炼。精炼炉目前大多选用AOD转炉或顶底复合吹炼转炉,如果要冶炼低[ C]或低[N]不锈钢,在后步工序还要配置RH-OB或VOD进行真空精炼。如果要冶炼Cr-Ni系或Cr-Nr-Mo系不锈钢,还需要配置电弧炉熔化钼铁和镍铁。典型的冶炼生产工艺是:
 EAF(熔化合金)——
  高炉铁水一 铁水预处理- 顶底复合吹炼转炉一 真空精炼。
  日本川崎钢铁公司的K-BOP法采用了高炉铁水一铁水预处理一顶底复合吹炼转炉LD-OBM一真空精炼VOD。日本新日铁公司室兰制铁所的RH-OB法.即采用高炉铁水一铁水预处理-顶底复合吹炼转炉一RH- OB真空精炼。我国太钢二钢厂采用了:
 EAF(熔化合金)——
  高炉铁水一 铁水预处理-顶底复合吹炼转炉一K-OBM-S-VOD真空精炼。
  金属料采用部分铬矿石时,一般以高炉铁水作为主原料,铬矿石主要是通过在转炉中进行还原,提供金属铬,降低不锈钢生产成本。由于铬矿石加入数量、加入时机以及还原工艺国内尚未完全掌握,世界上仅日本川崎钢铁公司千叶厂采用该冶炼生产工艺。
  金属料采用部分铬铁水+废钢时,冶炼生产工艺可采用矿热炉一EAF–AOD二步法或选用矿热炉一EAF-AOD-VOD三步法。它通过矿热炉冶炼铬矿石.生成含铬铁水。电炉作为初炼炉熔化废钢和合金料,熔化半钢与含铬铁水混匀,制成不锈钢母液。该工艺在国外鲜,但在我国的宝钢一钢公司己经成功采用,杭钢亚通特钢公司也采用了该工艺路线。该工艺可以适用于铁合金厂的改造或在铁合金厂附近建设的不锈钢工厂内使用。
 
    现有车间状况和动力供应状况
  新建不锈钢厂,可以根据需要确定合理、经济的工艺路线。但对于旧厂改扩建,必须结合现有车间状况和动力供应状况。
  原车间没有熔化电炉或感应炉,又没有充足的电力供应,却有高炉和转炉设施,可选择高炉铁水一铁水预处理-顶底复合吹炼转炉一真空精炼组成的典型冶炼生产工艺。这将是我国部分转炉工厂经过工艺和设备改造后生产不锈钢的便利途径。
  对于氩气供应不足,精炼炉不宜采用AOD炉,而改为与AOD炉具有同样功能的冶炼设备,如K-OBM-S,K-BOP ,MRP,CLU,KCB- S等。或采用初炼炉一AOD一真空吹氧精炼炉(VOD ,RH-OB ,RH-KTB等)三步法组织生产,以降低氩气消耗。
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