不銹鋼冶煉工藝

1、不銹鋼技術及其發(fā)展摘要 介紹了不銹鋼煉鋼的總體概況和品種, 論述了不銹鋼在鐵水預處理、轉(zhuǎn)爐、電爐、二次精煉、連鑄等方面的典型工藝流程,概述了國內(nèi)外不銹鋼的生產(chǎn)和消費現(xiàn)狀，提出了不銹鋼生產(chǎn)流程未來的發(fā)展方向。關鍵詞 不銹鋼 生產(chǎn)流程 精煉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、 conv

2、erter、 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 refining1.前言 不銹鋼是指具有抵抗大氣 、酸 、堿和鹽等腐蝕作用的合金鋼的總稱。 通常所

3、說的“不銹 ”是指其抗腐蝕性能可歸因于在氧化的環(huán)境中，形成一層氧化鉻表面膜。這層薄膜具有不溶解、能自行恢復和無氣孔的特點。不銹鋼具有良好的耐腐蝕、耐高溫、耐磨損、外觀精美等特性，用途非常廣泛，是石油、化工、化肥、制藥、食品、國防、餐具、合成纖維和石油提煉等行業(yè)中廣泛使用的金屬材料。 2.不銹鋼的種類  不銹鋼常按組織狀態(tài)分為：鐵素體鋼、奧氏體鋼等、雙相不銹鋼、馬氏體鋼。另外，可按成分分為：鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼和鉻錳氮不銹鋼等。    （1) 鐵素體不銹鋼：含鉻1230。其耐蝕性、韌性和可焊性隨含鉻量的增加而提高，耐氯化物應力

4、腐蝕性能優(yōu)于其他種類不銹鋼。屬于這一類的有Crl7、Cr17Mo2Ti、Cr25，Cr25Mo3Ti、Cr28等。鐵素體不銹鋼因為含鉻量高，耐腐蝕性能與抗氧化性能均比較好，但機械性能與工藝性能較差，多用于受力不大的耐酸結(jié)構(gòu)及作抗氧化鋼使用。這類鋼能抵抗大氣、硝酸及鹽水溶液的腐蝕，并具有高溫抗氧化性能好、熱膨脹系數(shù)小等特點，用于硝酸及食品工廠設備，也可制作在高溫下工作的零件，如燃氣輪機零件等。   (2) 奧氏體不銹鋼：含鉻大于18，還含有8左右的鎳及少量鉬、鈦、氮等元素。綜合性能好，可耐多種介質(zhì)腐蝕。奧氏體不銹鋼的常用牌號有1Cr18Ni9、0Cr19Ni9等。0

5、Cr19Ni9鋼的wC0.08%，鋼號中標記為“0”。這類鋼中含有大量的Ni和Cr，使鋼在室溫下呈奧氏體狀態(tài)。這類鋼具有良好的塑性、韌性、焊接性和耐蝕性能，在氧化性和還原性介質(zhì)中耐蝕性均較好，用來制作耐酸設備，如耐蝕容器及設備襯里、輸送管道、耐硝酸的設備零件等。奧氏體不銹鋼一般采用固溶處理，即將鋼加熱至10501150，然后水冷，以獲得單相奧氏體組織。   (3)奧氏體 - 鐵素體雙相不銹鋼：兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的優(yōu)點，并具有超塑性。奧氏體和鐵素體組織各約占一半的不銹鋼。在含C較低的情況下，Cr含量在18%28%，Ni含量在3%10%。有些

6、鋼還含有Mo、Cu、Si、Nb、Ti，N等合金元素。該類鋼兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特點，與鐵素體相比，塑性、韌性更高，無室溫脆性，耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高，同時還保持有鐵素體不銹鋼的475脆性以及導熱系數(shù)高，具有超塑性等特點。與奧氏體不銹鋼相比，強度高且耐晶間腐蝕和耐氯化物應力腐蝕有明顯提高。雙相不銹鋼具有優(yōu)良的耐孔蝕性能，也是一種節(jié)鎳不銹鋼。   (4)馬氏體不銹鋼：強度高，但塑性和可焊性較差。馬氏體不銹鋼的常用牌號有1Cr13、3Cr13等，因含碳較高，故具有較高的強度、硬度和耐磨性，但耐蝕性稍差，用于力學性能要求較高、耐蝕性能要求一般的一些零件上

7、，如彈簧、汽輪機葉片、水壓機閥等。這類鋼是在淬火、回火處理后使用的。3不銹鋼的冶煉技術及發(fā)展3.1不銹鋼冶煉工藝流程選擇冶煉工藝流程必須考慮不銹鋼生產(chǎn)的原料供應條件、生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)成本和產(chǎn)品品種與質(zhì)量等因素。對生產(chǎn)規(guī)模較小的企業(yè), 在不銹鋼返回料供應充足的條件下, 可選用適合不銹鋼返回料生產(chǎn)的電爐不銹鋼生產(chǎn)工藝 流程。對生產(chǎn) 規(guī)模較大的企業(yè)，如能具有較大的不銹鋼返回料供應條件, 可選用適合鐵水 + 不銹鋼返回料生產(chǎn)的電爐 - 轉(zhuǎn)爐不銹鋼生產(chǎn)工藝流程。對生產(chǎn)規(guī)模較大而不銹鋼返回料供應缺乏的鋼鐵企業(yè), 為降低投資可選用適合全鐵水不銹鋼冶煉的轉(zhuǎn)爐不銹鋼生產(chǎn)工藝流程。圖 1是三種流程的示意圖。為了適應

8、不銹鋼生產(chǎn)規(guī)模日益增大的市場需求, 目前, 國內(nèi)外新建的不銹鋼生產(chǎn)線大多采用鐵水 - 廢鋼混合流程, 建設適應不銹鋼和普鋼生產(chǎn)的兼容性煉鋼廠。 圖1 不銹鋼生產(chǎn)的三種流程3.1.1󰀁全廢鋼電爐不銹鋼生產(chǎn)流程選用返回料用電爐冶煉不銹鋼是傳統(tǒng)流程,工藝成熟,生產(chǎn)規(guī)模小,一般年產(chǎn)鋼4060萬,t生產(chǎn)成本低,鐵素體、奧氏體不銹鋼采用“二步法”生產(chǎn)工藝,超純鐵素體不銹鋼采用“三步法”生產(chǎn)工藝1。張家港浦項鋼鐵流程是典型電爐-AOD爐冶煉不銹鋼流程。以300系列為例,其爐料結(jié)構(gòu)為廢鋼50%,碳素廢鋼30%,高碳鉻鐵14%,鎳鐵4%,高碳錳鐵2%。出鋼量150,t熔化時間60min,電耗45

9、0kW·h/,t收得率95%,氧耗8Nm3/t9Nm3/,t石灰50kg/,t白云石6kg/t。3.1.2󰀁全鐵水轉(zhuǎn)爐不銹鋼冶煉流程全鐵水不銹鋼冶煉工藝流程的主要特點是以鐵水為主要原料,配加合金直接生產(chǎn)各種牌號不銹鋼的冶煉工藝,分為采用電爐熔化合金和采用轉(zhuǎn)爐熔化合金的兩種類型。全鐵水不銹鋼冶煉工藝的主要缺點是:冶煉過程熱量不足,不能大量使用不銹鋼返回料冶煉不銹鋼(返回料的使用比例10%)。3.1.2.1󰀁電爐熔化合金的全鐵水不銹鋼冶煉工藝太鋼第二煉鋼廠為全鐵水不銹鋼冶煉工藝流程,而且是兼容冶煉普鋼,具有年產(chǎn)50萬t不銹鋼、250萬t碳鋼的生產(chǎn)能力。主體

10、設備包括三脫鐵水預處理裝置兩座、脫硫鐵水預處理裝置兩座、30t電爐一座、75tK-OBM-S復吹轉(zhuǎn)爐一座、80t碳鋼復吹轉(zhuǎn)爐兩座、80tRH真空處理一座、75tVOD爐一座、75tLF爐一座、直弧型板坯連鑄機兩臺、方板坯兼容連鑄機一臺。不銹鋼主要品種:300系(304、304HC、316)、400系(430、409、410、436、CTSZB、444)等50多個品種2。3.1.2.2󰀁采用轉(zhuǎn)爐熔化合金的全鐵水不銹鋼冶煉工藝該工藝主要特點是在脫碳保鉻爐內(nèi)同時進行合金的熔化,工藝流程短,投資少,但不銹鋼冶煉爐的負荷重,技術難度較大。日本八幡廠采用175t轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)不銹鋼,經(jīng)脫硅、脫硫

11、、脫磷的鐵水兌入LD-OB轉(zhuǎn)爐3。轉(zhuǎn)爐冶煉分為三個階段:鐵水脫碳期,提高熔池溫度至1600;脫碳期,連續(xù)加入大量的高碳鉻鐵、錳鐵和鎳粒,溫度控制在1600左右,再快速升溫到1700以上;還原期,碳脫至0.2%0.3%,添加硅鐵或鋁還原渣中金屬鉻。3.1.2.3󰀁全鐵水轉(zhuǎn)爐不銹鋼生產(chǎn)新流程采用轉(zhuǎn)爐鐵水“三脫”+轉(zhuǎn)爐初脫碳+真空精煉脫碳三步法冶煉不銹鋼4。“三脫”轉(zhuǎn)爐采用頂吹弱供氧和底吹強攪拌工藝,吹煉時間9min,冶煉周期20min,半鋼P<0.010%,C>3.5%,半鋼溫度1350。初脫碳轉(zhuǎn)爐采用頂吹純氧和氧氮/氬混合氣體,底吹惰性氣體工藝實現(xiàn)快速脫碳、升溫和保鉻

12、的目的。控制手段包括采用焦炭進行熱補償,在高碳區(qū)頂吹大流量供氧快速脫碳升溫,在低碳區(qū)逐步減少頂吹供氧強度和增加頂吹混入惰性氣體比例,底吹惰性氣體增加爐齡。真空精煉脫碳爐與初脫碳轉(zhuǎn)爐匹配,可優(yōu)化脫碳條件,擴大不銹鋼品種范圍,尤其是超低碳、氮鐵素體不銹鋼。針對采用全鐵水配加合金生產(chǎn)不銹鋼的要求,鋼鐵研究總院開發(fā)了不銹鋼冶煉工藝流程。該流程分為三個基本生產(chǎn)單元:（1）鐵水供應和預處理系統(tǒng),其任務是向不銹鋼脫碳爐提供低磷鐵水;（2）不銹鋼脫碳爐,主要設備是頂?shù)讖痛缔D(zhuǎn)爐,主要任務是熔化鐵合金,進行不銹鋼脫碳、升溫,控制鉻的氧化。（3）不銹鋼精煉爐,主要設備是LF爐和VOD爐,應根據(jù)鋼種的要求確定精煉工藝

13、,主要用于不銹鋼鋼水深脫碳、脫氧合金化,技術特點如圖2和圖所示。包括采用轉(zhuǎn)爐鐵水脫磷預處理工藝同時熔化部分合金或不銹鋼返回料(15%);采用轉(zhuǎn)爐直接熔化鉻合金,不用配備電爐;采用頂吹強供氧和惰性氣體-氧氣混合吹煉工藝,可生產(chǎn)C0.15%的低碳不銹鋼;采用底吹惰性氣體強攪拌工藝,提高爐底和爐體壽命。開發(fā)目標包括冶煉周期<60min,爐齡1000爐,可直接生產(chǎn)C0.15%的不銹鋼,鉻回收率98%,硅鐵消耗15kg/t鋼,與VOD配套生產(chǎn)各種不銹鋼品種。 圖2 吹煉強度 圖3 元素變化3.1.2.4󰀁熔融還原冶煉不銹鋼工藝該流程以鐵水和鉻礦為主要原料,以焦炭作為熔融還原的還原劑

14、和熱源,配加少量廢鋼冶煉,雖能減少價格昂貴的鉻鐵合金用量,但冶煉周期較長,工序較多,投資成本遠高于其他工藝流程。川崎制鐵在鐵水脫磷后,在KMS-S中將鉻礦直接還原,升溫同時熔化廢鋼,調(diào)整鉻鎳成分,在K-OBM-S中脫碳,鉻鎳成分,用混合氣體防止鉻氧化,最后在VOD中對高級鋼種進行精煉5-6。3.1.3󰀁鐵水+廢鋼不銹鋼生產(chǎn)流程鐵水+廢鋼不銹鋼生產(chǎn)流程的主要優(yōu)點是對不銹鋼原料供應具有較大的靈活性,可根據(jù)市場鎳價和不銹鋼返回料價格的波動及供應情況調(diào)整鐵水和不銹鋼返回料的比例。其主要特點是同時配備轉(zhuǎn)爐和電爐進行不銹鋼冶煉,采用轉(zhuǎn)爐進行鐵水脫磷處理,采用電爐熔化合金和返回料。缺點是工藝

15、流程長、投資大、生產(chǎn)成本較高。目前我國太鋼不銹鋼新區(qū)、寶鋼不銹鋼分廠均采用該工藝流程,其特點是利用轉(zhuǎn)爐進行鐵水“三脫”,脫磷后半鋼碳含量高,兌入電爐內(nèi)熔化合金,鉻收得率較高。太鋼新區(qū)采用180t煉鋼轉(zhuǎn)爐+160t電弧爐+180tAOD爐+180tLF+CC生產(chǎn)流程。為解決不銹鋼磷含量問題,采用一座180t轉(zhuǎn)爐將高爐鐵水冶煉成碳低、磷低的鋼水后,再分別兌入兩座160t超高功率電弧爐熔煉不銹鋼預熔液;不銹鋼和普鋼生產(chǎn)可互相置換。優(yōu)點是生產(chǎn)效率高,產(chǎn)量大;原料適應性強;可靈活調(diào)整普照鋼和不銹鋼的生產(chǎn)比例。缺點是投資較大。3.2 不銹鋼冶煉技術目前,國際上已經(jīng)開發(fā)成功十幾種不銹鋼冶煉和精煉技術。不銹鋼

16、冶煉階段完成了大部分脫碳保鉻任務,而脫碳的少量任務放在精煉階段完成。冶煉技術主要分為以側(cè)吹氧為主的AOD或AOD-L、KCB-S冶煉工藝,以轉(zhuǎn)爐為基礎采用底吹氧的K-OBM-S、K-BOP、GOR等工藝,以底吹攪拌為特點的KCB-S和MRP工藝。3.2.1 采用側(cè)吹氧的工藝方法AOD爐是世界上不銹鋼生產(chǎn)的主導工藝。借鑒轉(zhuǎn)爐頂吹經(jīng)驗,AOD也采用了頂吹氧工藝,稱為AOD-L,工藝特點是通過側(cè)吹氧氬/氮混合氣體,降低CO分壓,脫碳保鉻;增設頂吹氧槍加速高碳區(qū)脫碳速度或用于爐內(nèi)二次燃燒,以縮短冶煉時間;熔池碳小于0.60%時,頂吹停止供氧,靠純側(cè)吹脫碳或混吹氧氮/氬混合氣體,加速低碳區(qū)稀釋脫碳;終點

17、碳含量可小于0.015%;爐容比為0.550.60Nm3/,t供氧強度低,爐齡為150200爐7-9。KCB-S是克虜伯開發(fā)的復合吹煉法,工藝特點是在吹煉初始階段,同時頂吹和側(cè)吹純氧快速脫碳升溫。到達一定溫度后,在吹煉期間,分批加入各種合金料、石灰或廢鋼。熔池碳含量降到0.70%以下,按41、21、11、12和14比例逐步增加頂吹和側(cè)吹氣中惰性氣體比例。熔池碳含量低于0.15%后,停掉頂槍,采用側(cè)吹氧脫碳;目標碳含量達到后,僅采用惰性氣體側(cè)吹攪拌還原10。3.2.2󰀁以轉(zhuǎn)爐為基礎采用底吹氧的工藝方法K-BOP類似于從爐頂氧槍吹氧的BOF轉(zhuǎn)爐,下部風嘴設在轉(zhuǎn)爐底部,可從底部噴吹石

18、灰粉改善脫硫。底吹氣體中采用天然氣或丙烷作為保護氣,以提高耐材壽命,爐齡可達600爐。K-OBM-S轉(zhuǎn)爐是由奧鋼聯(lián)開發(fā)的,是BOP法的發(fā)展,風口安裝于轉(zhuǎn)爐的側(cè)面或底部,還裝有頂部氧槍。頂部氣體采用氧氣、氮氣和氬氣,通過底部風口噴吹氧氣、氮氣、氬氣和烴類氣體。天然氣和丙烷用于風口保護和提高耐火材料的壽命。GOR轉(zhuǎn)爐是多種能源介質(zhì)復合吹煉的底吹轉(zhuǎn)爐,其供氣管路通過安裝在轉(zhuǎn)爐底部的三個套管式噴嘴向熔池吹入可調(diào)成份的氧氣、氮氣、氬氣、天然氣(或其它碳氫化合物)的混合氣體。冶煉的第一階段吹氧,由碳氫化合物保護噴嘴;第二階段吹入氧、氬(或氮)、碳氫化合物和它們的混合氣體;第三階段向轉(zhuǎn)爐熔池吹入純氬(或氮)

19、。瑞典的Uddeholm和法國的CreusotLoire開發(fā)的CLU采用蒸汽作為稀釋氣體,從底部吹氧氣、蒸汽、氮氣和氬氣,同時,從爐頂吹氧氣、氮氣和氬氣。脫碳時,開始吹氧氣-蒸汽混合氣體。采用這種轉(zhuǎn)爐,耗氬量降低,但耗硅量卻很高,而且鋼中氫含量增加。目前的趨勢是用更多的氬氣來取代蒸汽來提高效率11。3.2.3󰀁采用底吹攪拌的工藝方法 臺灣中鋼的CSCB以鐵水、高碳鉻鐵和鎳鐵為原料,焦炭作補充熱源,通過頂吹純氧和底吹大流量吹惰性氣體,在一座轉(zhuǎn)爐內(nèi)完成不銹鋼熔煉和主脫碳任務。因出鋼碳不能低于0.20%,必須與VOD搭配才能生產(chǎn)不銹鋼,可用于交替生產(chǎn)碳鋼和不銹鋼。 曼內(nèi)斯曼德馬克開發(fā)

20、的MRP-L頂吹純氧,底吹純惰性氣體,采用可更換爐底,爐齡高達1200爐。爐容比與AOD爐接近,為0.6Nm3/t。一般與真空精煉脫碳爐組合成三步法工藝,出鋼碳含量為0.20%0.30%,鉻回收率達97%99%12。3.2.4󰀁不銹鋼冶煉工藝的評價與選擇不銹鋼冶煉工藝的選擇必須從不銹鋼原料供給情況出發(fā),正確選擇不銹鋼生產(chǎn)工藝流程,并根據(jù)流程的要求正確選擇不銹鋼冶煉工藝。不同不銹鋼冶煉工藝的評價體系包括:生產(chǎn)效率(供氧強度、冶煉周期、爐齡),合金熔化能力,生產(chǎn)成本(鉻收得率、硅鐵消耗和爐齡),見表4,如圖5所示。 圖4 不銹鋼冶煉工藝的評價比較 圖5 工藝特點3.3不銹鋼精煉技術

21、3.3.1󰀁VD真空脫碳是通過降低鋼液面上方真空室壓力,促進CO氣泡溢出,從而加快熔池脫碳。真空脫碳法的特點是通過控制真空度,能在完全抑制Cr氧化的情況下進行脫碳,渣中(Cr2O3)少,硅鐵消耗低。在真空下,有利于脫碳、脫氮和脫氫,能生產(chǎn)超低碳、氮的不銹鋼。為防止減壓情況下鋼水噴濺造成設備事故,供氧強度受到限制,要求處理鋼水碳含量不大于0.60%。3.3.2󰀁VOD真空氧脫碳是1967年ThyssenKrupp開發(fā)的不銹鋼精煉技術。在脫碳初期,為防止噴濺增大,采用高槍位、低真空度和小底攪工藝;在脫碳中期,脫碳反應進行逐步提高真空度;在脫碳后期,碳擴散為限制環(huán)節(jié),

22、降低吹氧速度,增大底攪強度;臨近終點停止送氧,吹氬攪拌利用真空氧脫碳;最后在還原精煉時,加還原劑和CaO、CaF2熔劑將脫碳精煉期氧化到1%Cr還原并脫除鋼中硫。3.3.3󰀁SS-VODSS-VOD是由川崎鋼鐵公司在傳統(tǒng)VOD工藝基礎上在底部增設多個多孔塞,對熔池進行強烈攪拌,加速高鉻鋼水的脫碳、脫氮和脫氫,能生產(chǎn)極低碳氮不銹鋼。第一階段脫碳時可由0.80%降到0.015%,同時脫氮。第二階段脫碳時可由0.015%降到0.002%以下。日本還發(fā)展了VOD-PB冶煉超低超純鐵素體不銹鋼技術。3.3.4󰀁RH-KTB川崎鋼鐵公司在傳統(tǒng)RH基礎上通過增設頂吹氧槍開發(fā)出

23、不銹鋼深脫碳技術。K-BOP+RH-KTB流程與K-BOP+RH流程相比,處理前的碳含量要求分別為0.01%和0.12%,FeSi消耗減少8.1kg/,tCaO消耗減少33.7kg/,t氬氣消耗減少8.9Nm3/,t吹煉時間縮短13.5min,生產(chǎn)率提高23%。3.3.5不同精煉工藝的鋼水潔凈度見表6 表6 不銹鋼不同的精煉工藝3.4 AOD精煉技術的發(fā)展 （1）脫碳工藝的改進 新日鐵光制鐵所當w(C)0.7%時,在60 t AOD采用純氧吹煉,溫度>1 580時,w(Cr)20%,首先氧化碳,當w(C)0.7%,采用O2;Ar(N2)連續(xù)變化方式脫碳,當w(C)0.10%用純氬吹煉,用

24、鋼中余氧及渣中的Cr2O3進一步脫碳。光制鐵所采用這種方法,前期氧利用率與傳統(tǒng)方法一致,但脫碳速度得到提高,氧槍沒有出現(xiàn)熔損加大問題,后期氧利用率CRE提高6%,結(jié)果FeSi消耗降低了0.7 kg/t。 （2）深脫硫工藝按照傳統(tǒng)的AOD操作,脫碳終了加入FeSi進行Cr2O3的還原操作,然后扒去85%以上的渣子再加入CaO、CaF2及粉狀FeSi或CaSi進行脫硫的精煉操作,這樣對成本、精煉時間、操作條件都十分不利。新日鐵光制所采用Al代替FeSi進行脫硫,取得滿意的效果,w(S)<10×10-6,還原精煉時間縮短517 min,如下圖。 渣子堿度要求CaO+MgOSiO2+A

25、l2O3=2.83.5 (3) 以N2代Ar及供氧強度的提高Ar作為AOD精煉的主要氣體,因其價格較高,在不銹鋼精煉時用N2代Ar,其代Ar率達到20%40%,對于w(N)為400×10-6800×10-6的鋼可以在脫碳一期、二期代Ar,產(chǎn)品w(N)要求1 500×10-62 500×10-6,脫碳期全部用N2代Ar,產(chǎn)品w(N)要求3 000×10-6,可以全程用N2代Ar。日本太平洋金屬八戶廠在生產(chǎn)304鋼時代Ar率達到80%,產(chǎn)品w(N)<580×10-6,小于該鋼允許w(N)650×10-6的要求。AOD供氧強

26、度提高:供氧強度Nm3/mint是提高脫碳速度,縮短精煉時間,廢鋼加入量多少及降低成本的關鍵工藝參數(shù)。經(jīng)過不斷研究,供氧強度已由過去0.8 Nm3/mint提高到11.5Nm3/mint, 有頂槍時應大于2Nm3mint。供氧強度提高后,熔池溫度的控制,國際上普遍采有加入5%10%的清潔廢鋼或鐵合金的辦法,這樣初煉爐(電爐)的冶煉時間及電耗也得到了改善。(4)AOD+頂槍(AOD-CB法)(KCB-S法) 日本大同特殊鋼公司星崎工場,依據(jù)不同元素與氧反應產(chǎn)生的熱量及相對成本進行比較,發(fā)現(xiàn)只有碳生成CO后再氧化為CO2時,其反應熱最高,相對成本最低。這是鋼水中Si、Mn、Cr、Al、Fe氧化結(jié)果

27、所不如。于是發(fā)明了AOD-CB工藝,與傳統(tǒng)工藝相比,升溫速度由7min提高到17.5/min。CRE提高5%,脫碳速度由0.055%min提高到0.087%min,電耗降低78 kWht,FeSi減少25%,時間減少11 min,爐齡達到235爐。頂吹工藝有軟吹硬吹兩種方式,硬吹即進入熔池的氧全部與鋼水進行反應,軟吹即60%進行反應,40%與CO進行二次燃燒生產(chǎn)CO2。硬吹工藝比傳統(tǒng)的AOD工藝其脫碳時間縮短44%。軟吹可縮短31%,但是軟吹可以提高廢鋼加入量,降低FeSi消耗及電耗。日本往友金屬和歌山工廠90 t AOD在1982年即進行復吹技術,精煉時間縮短20 min,FeSi降到7.5

28、 kgt,氬耗降到11.3 Nm3/t。由于頂吹氧突出的優(yōu)點,新建或改造AOD都把頂吹作為必備的工藝手段。(5)AOD-VCR法(V-AOD法) AOD精煉工藝在生產(chǎn)w(C)300×10-6的不銹鋼時,優(yōu)越性十分突出,但是生產(chǎn)w(C+N)300×10-6時就非常困難,其結(jié)果是精煉時間長,氬氣消耗高,爐襯壽命低,FeSi消耗高。經(jīng)濟性差。日本新日鐵光制鐵廠,日本大同特殊鋼公司經(jīng)過研究開發(fā)了AOD+真空的精煉方法,大同制鋼于1990年在澀川廠投產(chǎn)20 t AOD-VCR,1992年在知多廠投產(chǎn)70 t AOD-VCR,光制鐵廠于1996年投產(chǎn)60 t V-AOD。其工藝技術為,

29、當鋼中w(C)>0.1%時按傳統(tǒng)工藝由底側(cè)處風槍吹入O2/Ar(N2),當w(C)<0.1%時停止吹氧改由Ar(N2),同時將真空罩套在AOD爐帽上,真空度為2.02.67 kpa,底吹Ar/(N2)流量為2030 Nm3/min,在強大的攪拌下,鋼水中的余氧及渣中的氧化物,進行脫碳, 經(jīng)過1020 min,熔池溫降5070,鋼中w(C+N)達到100×10-6以下。不同鋼種應用AOD-VCR的碳、氮濃度見表3。AOD-VCR其底吹攪拌能力是SS-VOD的1320倍,是VODC的3244倍,因此創(chuàng)造了脫碳、脫氮動力學及熱力學條件,若達到同樣C、N質(zhì)量分數(shù),SS-VOD需4

30、0 min以上。若要求w(C)150×10-6,w(N)300×10-6,采用AODVCR比AOD可以縮短精煉時間21%。 4 國內(nèi)外不銹鋼的生產(chǎn)和消費情況4.1 世界不銹鋼的生產(chǎn)和消費情況 從 20 世紀 50 年代開始, 世界不銹鋼進入了大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)階段。半個多世紀以來, 隨著生產(chǎn)技術的不斷進步和市場需求的不斷增加,世界不銹鋼產(chǎn)量出現(xiàn)了連續(xù)增長的態(tài)勢: 1950 年全球不銹鋼產(chǎn)為100萬t , 2000年達到1950萬t, 2006 年增長到2842萬 t 。尤其是進入 21世紀之后, 世界不銹鋼產(chǎn)量大幅增加。據(jù)國際不銹鋼論壇( ISSF ) 報道, 2006 年世

31、界不銹鋼產(chǎn)量同比增長 16. 7 % , 其中亞洲增長 20. 6 % , 產(chǎn)量達到1510 萬 t, 超過世界總產(chǎn)量的一半, 這說明世界不銹鋼產(chǎn)量的增長 因素主要來源 于亞洲。2006 年世界不銹鋼產(chǎn)量同比增長16. 7 % , 其中亞洲增長20. 6 % , 產(chǎn)量達到1510萬t, 超過世界總產(chǎn)量的一半, 這說明世界不銹鋼產(chǎn)量的增長因素主要來源于亞洲。2006年以前, 日本、美國、韓國一直是世界不銹鋼產(chǎn)量最大的幾個國家, 2006 年, 中國不銹鋼產(chǎn)量達到530 萬t ( 同比增長68 %) , 首次超過日本成為世界不銹鋼產(chǎn)量最大的國家。近年來世界不銹鋼產(chǎn)量見表7、主要國家不銹鋼產(chǎn)量見表8

32、。 表7 1995 2006年世界不銹鋼產(chǎn)量 萬t注: 其他國家是指獨聯(lián)體、印度、巴西、加拿大、非洲等國。數(shù)據(jù)來源: 英國鋼鐵咨詢公司(MEPS)以及筆者對各媒體數(shù)據(jù)進行綜合。 表8 世界主要國家不銹鋼產(chǎn)量 萬t4.2 我國不銹鋼的生產(chǎn)和消費情況 自20 世紀90 年代以來, 我國不銹鋼供給一直遠遠不能滿足需求, 致使不銹鋼材大量進口。進入21 世紀之后, 不銹鋼制品行業(yè)正如我國鋼鐵行業(yè)一樣得到了突飛猛進的發(fā)展, 不銹鋼市場需求量迅速增加, 許多企業(yè)紛紛新建或擴建不銹鋼項目。2005 2006 年, 寶鋼太鋼不銹鋼工程相繼投產(chǎn), 在很大程度上緩解了我國不銹鋼供給不足的矛盾。據(jù)中國特鋼協(xié)會不銹鋼

33、分會報道:2006 年我國不銹鋼粗鋼產(chǎn)量達到530 萬t ( 鋼材450. 8 萬t ) , 同比長68 % ; 進口不銹鋼250. 1萬t, 同比降低20. 13 %; 出口90. 4 萬t , 同比增加122. 64 % ; 表觀消費量610 萬t, 增幅達14 %。2001 2006 年我國不銹鋼產(chǎn)量、進出口量和表觀消費量見表9, 主要鋼鐵企業(yè)產(chǎn)量見表10。 表9 2001 2006 年我國不銹鋼產(chǎn)量、進出口量和表觀消費量 萬 t 注: 寶鋼包括上?？颂敳蛯幉▽毿虏讳P鋼公司。數(shù)據(jù)來源: 中國鋼協(xié)( 非鋼 鐵企業(yè)產(chǎn)量未列在內(nèi)) 。 表10 2005 2006 年主要鋼鐵企業(yè)不銹鋼產(chǎn)量統(tǒng)計 t5 結(jié)論（1）我國不銹鋼生產(chǎn)的產(chǎn)量和質(zhì)量都有了長足的進步, 未受到經(jīng)濟危機的明顯影響, 不銹鋼市場和產(chǎn)能仍有較大的發(fā)展空間。（2)選擇不銹鋼工藝流程時必須考慮原料供應條件、生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)成本和產(chǎn)品品種與質(zhì)量等因素。在廢鋼電爐流程、鐵水轉(zhuǎn)爐流程和廢鋼- 鐵水流程中, 新建鋼廠大多選擇廢鋼- 鐵水混合流程, 建設適應不銹