不鋼冶煉方法

1、不鋼冶煉方法第1頁，共16頁，2022年，5月20日，0點53分，星期日關於不銹鋼的冶煉方法介紹目前世界上不銹鋼冶煉方法有三種方法一步法二步法三步法第2頁，共16頁，2022年，5月20日，0點53分，星期日一步法：原理：即電爐一步冶煉不銹鋼。不銹鋼主要由電弧爐采用返回吹氧法生產(chǎn)，利用合金元素氧化放熱使鋼液升溫到14001600，在高溫下實現(xiàn)高鉻鋼液去碳保鉻。工作過程：熔化廢鋼所需的熱量是由電極和廢鋼間電弧提供的。廢鋼的熔化溫度是由其成份決定的,一般在1400-1550 （304L熔點1454）下開始熔化。當廢鋼熔化完畢后,仍然需要升溫,以便精煉反應正常進行.氧和碳可以直接吹入鋼液和渣相.然而

2、,反應產(chǎn)物可能會影響產(chǎn)品質量,因此需要仔細控制.渣中通常加入發(fā)泡劑,比如:石灰,白云石和螢石.爐渣的密度小于鋼液密度,通常浮在鋼液表面.爐渣除了可以吸附鋼液中的雜質和防止鋼液被大氣二次氧化以外,它還能保護爐壁免受電弧的輻射,可以提高電的效率.因此選用高品質爐渣并使其具有發(fā)泡性能是非常重要的 缺點：由于一步法對原料要求苛刻(需返回不銹鋼廢鋼、低碳鉻鐵和金屬鉻)，生產(chǎn)中原材料、能源介質消耗高，成本高，冶煉周期長，生產(chǎn)率低，產(chǎn)品品種少，質量差，爐襯壽命短，耐火材料消耗高，因此目前很少采用此法生產(chǎn)不銹鋼。 第3頁，共16頁，2022年，5月20日，0點53分，星期日二步法：1965年和1968年，VO

3、D和AOD精煉裝置相繼產(chǎn)生，它們對不銹鋼生產(chǎn)工藝的變革起了決定性作用。前者是真空吹氧脫碳，后者是用氬氣和氮氣稀釋氣體來脫碳。將這兩種精煉設施的任何一種與電爐相配合，這就形成了不銹鋼的二步法生產(chǎn)工藝。 VOD缺點：采用電爐與VOD二步法煉鋼工藝比較適合小規(guī)模多品種的兼容廠的不銹鋼生產(chǎn)。 AOD缺點：1、爐襯使用壽命短； 2、還原硅鐵消耗大； 3、目前還不能生產(chǎn)超低C、 超低氮、不銹鋼，且鋼 中含氣量較高； 4、氬氣消耗量大。 第4頁，共16頁，2022年，5月20日，0點53分，星期日三步法：是在二步法的基礎上增加深脫碳的裝備。通常的三步法有初煉爐AODVOD（LF）CC，初煉爐MRPVOD（L

4、F）CC 等多種形式。第一步，初煉爐只起熔化和合金化作用，為第二步的轉爐冶煉提供液態(tài)金屬。第二步是快速脫碳并防止鉻的氧化。第三步是在VOD 的真空條件或LF精煉爐對鋼水進一步脫碳和調整成分。第5頁，共16頁，2022年，5月20日，0點53分，星期日配料：配料是電爐煉鋼工藝中不可缺少的組成部分，配料是否合理關系到煉鋼工能否按 照工藝要求正常地進行冶煉操作。合理的配料能縮短冶煉時間。配料時應注意：一是必須正確地進行配料計算和準確地稱量爐料裝入量。二是爐料的大小要按比例搭 配，以達到好裝、快化的目的。三是各類爐料應根據(jù)鋼的質量要求和冶煉方法搭配使用。四是配料成分必須符合工藝要求。 第6頁，共16頁

5、，2022年，5月20日，0點53分，星期日轉爐煉鋼（MRP）轉爐煉鋼法 這種煉鋼法使用的氧化劑是氧氣。把空氣鼓入熔融的生鐵里，使雜質硅、錳等氧化。在氧化的過程中放出大量的熱量 （含1%的硅可使生鐵的溫度升高200攝氏度），可使爐內達到足夠高的溫度。因此轉爐煉鋼不需要另外使用燃料。 轉爐煉鋼是在轉爐里進行。轉爐的外形就像個梨，內壁有耐火磚，爐側有許多小孔（風口），壓縮空氣從這些小孔里吹爐內，又叫做側吹轉爐。開始時，轉爐處于水 平，向內注入1300攝氏度的液態(tài)生鐵，并加入一定量的生石灰，然后鼓入空氣并轉動轉爐使它直立起來。這時液態(tài)生鐵表面劇烈的反應，使鐵、硅、錳氧化 (FeO,SiO2 , Mn

6、O,) 生成爐渣，利用熔化的鋼鐵和爐渣的對流作用，使反應遍及整個爐內。幾分鐘后，當鋼液中只剩下少量的硅與錳時，碳開始氧化，生成一氧化碳（放熱）使鋼液劇烈 沸騰。爐口由于溢出的一氧化炭的燃燒而出現(xiàn)巨大的火焰。最后，磷也發(fā)生氧化并進一步生成磷酸亞鐵。磷酸亞鐵再跟生石灰反應生成穩(wěn)定的磷酸鈣和硫化鈣，一起 成為爐渣。 當磷于硫逐漸減少，火焰退落，爐口出現(xiàn)四氧化三鐵的褐色蒸汽時，表明鋼已煉成。這時應立即停止鼓風，并把轉爐轉到水平位置，把鋼水傾至鋼水包里，再加脫氧劑進行脫氧。整個過程只需15分鐘左右。如果空氣是從爐低吹入，那就是低吹轉爐。 隨著制氧技術的發(fā)展，現(xiàn)在已普遍使用氧氣頂吹轉爐 （也有側吹轉爐）。

7、這種轉爐吹如的是高壓工業(yè)純氧，反應更為劇烈，能進一步提高生產(chǎn)效率和鋼的質量。 第7頁，共16頁，2022年，5月20日，0點53分，星期日在頂吹氧氣轉爐煉鋼發(fā)展的同時，1978-1979年成功開發(fā)了轉爐頂?shù)讖秃洗禑捁に?，即從轉爐上方供給氧氣（頂吹氧），從轉爐底部供給惰性氣體或氧氣，它不僅提高鋼的質量，而且降低了煉鋼消耗和噸鋼成本，更適合供給連鑄優(yōu)質鋼水 第8頁，共16頁，2022年，5月20日，0點53分，星期日AOD AOD(Argon Oxygen Decarburization)氬氧精煉法由美國的聯(lián)合碳化物公司與Josly 公司合作于1968 年發(fā)明的。AOD 爐二次精煉工藝的誕生為大量

8、生產(chǎn)高質量的不銹鋼開辟了道路。據(jù)美國普萊可斯公司統(tǒng)計，2006 年全球68.7%的不銹鋼，是用普萊可斯許可的AOD 生產(chǎn)的。AOD法的工作原理AOD 精煉工藝是把電爐粗煉好的鋼水倒 入AOD 內，用一定比例的氧和氬的混合 氣體從爐體下部側部吹入爐內， 在O2Ar 氣泡表面進行脫碳反應。 由于Ar 對所生成的CO 的稀釋作用 降低了氣泡內的CO 分壓，因此促成 了脫碳，防止了鉻的氧化。第9頁，共16頁，2022年，5月20日，0點53分，星期日AOD法的基本工藝AOD 法一般為電爐AOD 爐雙聯(lián)工藝。不銹鋼的冶煉過程大致分為三個時期：即熔化期、氧化期和還原精煉期。熔化是在電爐中進行，氧化和精煉在

9、AOD爐中進行。熔化：在電爐中裝入廢不銹鋼、合金鐵（高碳鉻鐵、高碳鎳鐵、電解鎳、NiO等）和造渣材料（石灰等）進行熔化。爐料成分除了碳、硅、硫外，應接近鋼號標準成分。電爐鋼水還原和成分調整后，達到1500左右出鋼。氧化脫碳：電爐鋼水倒入AOD爐后首先吹入氬氧混合氣體進行脫碳。脫碳后期為了控制出鋼溫度并有利于爐襯壽命，需添加清潔的本鋼種廢鋼冷卻鋼水。脫碳終了后根據(jù)冶煉鋼種不同可以進行扒渣處理。第10頁，共16頁，2022年，5月20日，0點53分，星期日AOD法的基本工藝還原精煉：鋼中的含碳量降到規(guī)定值以后，即可停止吹O2，隨后加入硅鐵、硅鉻、鋁等還原劑和石灰造渣材料調整成分，溫度合適即可出鋼。

10、為提高還原效率，希望在1700以上的高溫下進行。另外，AOD 法的一項十分重要的技術進展就是移植了頂吹氧的轉爐經(jīng)驗，提高了脫碳初期的升溫速度和鋼水溫度。按照傳統(tǒng)的AOD 操作，脫碳終了加入硅鐵進行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 粉或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，S0.001%，還原精煉時間可以大大縮短。第11頁，共16頁，2022年，5月20日，0點53分，星期日AOD法的基本工藝AOD優(yōu)點：AOD生產(chǎn)工藝對原材料要求較低，電爐出鋼含

11、C可達2左右，因此可以采用廉價的高碳FeCr和20的不銹鋼廢鋼作為原料，降低了操作成本。AOD法可以一步將鋼水中的碳脫到0.08，如果延長冶煉時間，增加Ar量，還可進一步將鋼水中的碳脫到0.03以下，除超低碳、超低氮不銹鋼外，95的品種都可以生產(chǎn)。不銹鋼生產(chǎn)周期相對VOD較短，靈活性較好。生產(chǎn)系統(tǒng)設備總投資較VOD貴，但比三步法少。AOD爐生產(chǎn)一步成鋼，人員少，設備少，所以綜合成本較低。AOD能夠采用含C1.5以下的初煉鋼水因此可以采用低價高碳FeCr、FeNi40以及35的碳鋼廢鋼進行配料，原料成本較低。 第12頁，共16頁，2022年，5月20日，0點53分，星期日VOD 冶煉不銹鋼VOD

12、(Vacuum Oxygen Decarburization)真空吹氧脫碳法是現(xiàn)今世界范圍內第二位的不銹鋼冶煉手段，可以冶煉超低碳、高難度、高純度的不銹鋼產(chǎn)品。此法是原西德維騰特殊鋼廠(Edel-stahlwerk Witten)于1965 年所發(fā)明的，容量為50t?，F(xiàn)全世界共有近百臺，其容量為5150t。我國第一臺VOD 容量為13t，于1982 年在大連鋼廠投產(chǎn)。VOD 主要裝備有:鋼包、真空罐、氧槍、加料系統(tǒng)、測溫取樣系統(tǒng)、真空系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。該工藝是生產(chǎn)不銹鋼最合適的真空方法之一，被認為是生產(chǎn)低碳、低氮不銹鋼的最有效的方法。VOD法的工作原理： VOD 法通過抽真空降低CO 分壓進行脫

13、碳保鉻 第13頁，共16頁，2022年，5月20日，0點53分，星期日VOD 冶煉不銹鋼VOD法的基本工藝： VOD 法冶煉不銹鋼生產(chǎn)工藝路線有電爐流程和轉爐流程兩種，具體步驟為：電爐（EAF）VOD： 在電爐（或轉爐）中熔化和初煉(初脫碳、脫硅、脫硫)，使鋼水含碳量和溫度達到VOD 精煉的要求；轉爐VOD：二是將初脫碳后的鋼液用VOD 法繼續(xù)脫碳和還原精煉，生產(chǎn)出合格的不銹鋼鋼水。以轉爐為初煉爐給VOD 提供粗煉鋼水是不銹鋼生產(chǎn)的又一途徑。轉爐，特別是頂?shù)讖秃洗禑掁D爐，去碳速度快，可以兩次造渣，因此可以提供溫度高、含碳量低的初煉鋼液，從而減輕VOD 去碳負擔，縮短精煉時間，實現(xiàn)以最低的成本冶煉不銹鋼。第14頁，共16頁，2022年，5月20日，0點53分，星期日VOD 冶煉不銹鋼VOD法冶煉不銹鋼的優(yōu)缺點:（1）降碳保鉻效果好。通過控制真空度，可在鉻幾乎不被氧化的情況下脫碳。脫碳后用于還原渣中氧化鉻的還原劑用量少；（2）由于是在鋼包中精煉，精煉后不吸收氮、碳，更適合冶煉超低碳、超低氮不銹鋼；（3）脫氧效果好。與頂?shù)讖秃洗禑掁D爐和