畢業(yè)設(shè)計(jì)--年產(chǎn)100萬噸不銹鋼技改可行性研究

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p><b>　　.</b></p><p>　　題 目 年產(chǎn)100萬噸不銹鋼技改可行性研究 </p><p>　　2012年 02 月 30 日</p><p><b>　　摘要</b></p&

2、gt;<p>　　不銹鋼是一種特殊的鋼種，跟我們的生活息息相關(guān)，應(yīng)用也比較廣泛，在各個(gè)領(lǐng)域都有重要的運(yùn)用，論文題目是對(duì)年產(chǎn)100萬t不銹鋼技改可行性進(jìn)行研究。</p><p>　　本論文主要介紹不銹鋼的概述，分類和發(fā)展情況，對(duì)VOD、AOD冶煉不銹鋼的技術(shù)及原理進(jìn)行分析，也比較了冶煉不銹鋼的主要設(shè)備，初煉爐及精煉爐的選擇情況，對(duì)鐵水預(yù)處理、不銹鋼脫碳、脫硫控氮等具體精煉工藝的分析，及冶煉不銹鋼的二步

3、法和三步法優(yōu)缺點(diǎn)。再結(jié)合不銹鋼的性能要求和技改的具體對(duì)象進(jìn)行分析研究，通過對(duì)國內(nèi)外生產(chǎn)不銹鋼的企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行比較分析，從重鋼鋼廠的技術(shù)、設(shè)備等條件出發(fā)確立鋼廠年產(chǎn)100萬t不銹鋼的可行性，選用工藝流程為：鐵水預(yù)處理—轉(zhuǎn)爐雙冶煉—RH精煉—連鑄。</p><p>　　關(guān)鍵詞：不銹鋼 工藝流程 設(shè)備 精煉工藝 可行性</p><p><b>　　ABSTRACT&

4、lt;/b></p><p>　　Stainless steel is a kind of special steel, with our life, applications are more extensive, in every area of the use of important, paper topics with annual capacity of 1 million t is the t

5、echnical feasibility of stainless steel.</p><p>　　This thesis mainly describes an overview of stainless steel, the classification and development situation of VOD, AOD of stainless steel smelting technology

6、and principle analysis, also compared the main equipment of stainless steel smelting, early furnaces and finer choice of iron pretreatment, stainless steel decarburization, desulfurization accused of nitrogen, the analys

7、is of the specific refining technology, and smelting stainless steel ldpe-g-nvp and three-stage method to advantages and di</p><p>　　Keywords：Stainless steel process equipment Refining technology feasibi

8、lity </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　ABSTRACTII</p><p><b>　　1緒論1</b></p><p>　　1.1不銹鋼的概述1</p>

9、<p>　　1.2不銹鋼的主要分類2</p><p>　　1.3國內(nèi)外不銹鋼發(fā)展的概況3</p><p>　　1.我國出臺(tái)多項(xiàng)政策鼓勵(lì)發(fā)展3</p><p>　　2不銹鋼冶煉技術(shù)概述8</p><p>　　2.1VOD 冶煉不銹鋼8</p><p>　　2.1.1 VOD 的工作原理8<

10、/p><p>　　2.1.2 VOD 冶煉不銹鋼的工藝路線8</p><p>　　2.1.3 VOD 冶煉不銹鋼的優(yōu)缺點(diǎn)9</p><p>　　2.2 AOD 冶煉不銹鋼9</p><p>　　2.2.1 AOD 的工作原理9</p><p>　　2.2.2 AOD 法的基本工藝9</p><

11、p>　　2.2.3 AOD 冶煉不銹鋼的優(yōu)缺點(diǎn)10</p><p>　　3冶煉不銹鋼的設(shè)備11</p><p><b>　　3.1初煉爐11</b></p><p>　　3.2 精煉爐11</p><p>　　3.3 真空吹氧精煉裝置12</p><p>　　3.4初煉爐的選擇1

12、2</p><p>　　3.4.1頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐特點(diǎn)13</p><p>　　3.4.2頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐內(nèi)的反應(yīng)13</p><p>　　3.5精煉爐的選擇16</p><p>　　3.5.1LF爐16</p><p>　　3.5.2AOD18</p><p>　　3.5.3VOD20

13、</p><p>　　3.5連鑄設(shè)備21</p><p>　　4冶煉不銹鋼的具體工藝分析26</p><p>　　4.1 鐵水預(yù)處理脫硅26</p><p>　　4.1.1 鐵水預(yù)處理脫硅的基本原理26</p><p>　　4.1.2 鐵水預(yù)處理脫硅的基本方法26</p><p>　　

14、4.1.3 鐵水脫硅劑27</p><p>　　4.2脫硫工藝分析28</p><p>　　4.2.1 鐵水預(yù)處理脫硫28</p><p>　　4.2.2 鋼水脫硫32</p><p>　　4.3脫磷工藝分析33</p><p>　　4.3.1 脫磷的基本方法33</p><p>　

15、　4.3.2 脫磷劑的選擇33</p><p>　　4.4不銹鋼脫碳34</p><p>　　4.4.1AOD爐脫碳工藝34</p><p>　　4.4.2復(fù)吹脫碳AOD法36</p><p>　　4.4.3VOD爐脫碳工藝37</p><p>　　4.5不銹鋼脫硫38</p><p&g

16、t;　　4.5.1AOD爐脫硫工藝38</p><p>　　4.5.2VOD爐脫硫工藝39</p><p>　　4.6不銹鋼控氮39</p><p>　　4.6.1AOD爐生產(chǎn)的氮合金化工藝40</p><p>　　4.6.2AOD法超低氮不銹鋼的冶煉工藝40</p><p>　　4.6.3VOD爐超低氮不銹

17、鋼的冶煉工藝41</p><p>　　4.7冶煉不銹鋼二步法41</p><p>　　4.8冶煉不銹鋼的三步法43</p><p>　　4.9不銹鋼冶煉的二步法和三步法的比較43</p><p>　　4.9.1主要特點(diǎn)比較43</p><p>　　4.9.2工藝參數(shù)比較44</p><p

18、>　　4.10國內(nèi)主要不銹鋼生產(chǎn)企業(yè)45</p><p>　　5重鋼冶煉不銹鋼的可行性分析47</p><p>　　5.1重鋼主要設(shè)備47</p><p>　　5.1.1基本設(shè)備47</p><p>　　5.1.2生產(chǎn)工藝流程48</p><p>　　5.1.3重鋼創(chuàng)新工藝技術(shù)48</p>

19、<p>　　5.1.4重鋼新區(qū)基本布置49</p><p>　　5.2.針對(duì)重鋼冶煉不銹鋼具體工藝分析50</p><p><b>　　6結(jié)論53</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)54</b></p><p><b>　　致謝55</b>&l

20、t;/p><p><b>　　附錄圖紙56</b></p><p><b>　　1緒論</b></p><p><b>　　1.1不銹鋼的概述</b></p><p>　　不銹鋼一般是不銹鋼和耐酸鋼的總稱。不銹鋼是指耐大氣、蒸汽和水等弱介質(zhì)腐蝕的鋼，而耐酸鋼則是指耐酸、堿、鹽等化

21、學(xué)浸蝕性介質(zhì)腐蝕的鋼。不銹鋼自本世紀(jì)初問世，到現(xiàn)在已有90多年的歷史。不銹鋼的發(fā)明是世界冶金史上的重大成就。20世紀(jì)初，吉耶（L.B.Guillet）于1904年—1906年和波特（A.M.Portevin）于1909—1911年在法國；吉森（W.Giesen）于1907—1909年在英國分別發(fā)現(xiàn)Fe—Cr和Fe—Cr-Ni合金的耐腐蝕性能。蒙納爾茨（P.Monnartz）于1908-1911年在德國提出了不銹性和鈍化理論的許多觀點(diǎn)。工

22、業(yè)用不銹鋼的發(fā)明者有：（H.Brearly）1912—1913年在英國開發(fā)了含Cr12%—13%的馬氏體不銹鋼；丹齊曾（C.Dantsizen）1911—1914年在美國開發(fā)了含Cr14%—16%，C 0.07%—0.15%的鐵素體不銹鋼；毛雷爾（E.Maurer）和施特勞斯（B.Strauss）1912—1914年在德國開發(fā)了含C<1%，Cr 15%—40%，Ni<20%的奧氏體不銹鋼。1929年，施特勞斯（B.Strau

23、ss）取得了低碳18-8</p><p>　　表1.1常用不銹鋼化學(xué)成分表</p><p>　　1.2不銹鋼的主要分類</p><p>　　不銹鋼常按組織狀態(tài)分為：馬氏體鋼、鐵素體鋼、奧氏體鋼及沉淀硬化不銹鋼等。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?！?　　</p><p>　　、鐵素體不銹鋼：含鉻12%～30%。其耐蝕性

24、、韌性和可焊性隨含鉻量的增加而提高，耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能優(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?yàn)楹t量高，耐腐蝕性能與抗氧化性能均比較好，但機(jī)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(diǎn)，用于硝酸及食品工廠設(shè)備，也可制作在高溫下工作的零件，如燃?xì)廨啓C(jī)零件等

25、。 　　</p><p>　　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(hào)有1Cr18Ni9、0Cr19Ni9等。0Cr19Ni9鋼的WC<0.08%，鋼號(hào)中標(biāo)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(shè)備，

26、如耐蝕容器及設(shè)備襯里、輸送管道、耐硝酸的設(shè)備零件等。奧氏體不銹鋼一般采用固溶處理，即將鋼加熱至1050～1150℃，然后水冷，以獲得單相奧氏體組織。 　　</p><p>　　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(diǎn)，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%。有些鋼還含有Mo、Cu、Si、Nb、Ti，N等合金元素。該類

27、鋼兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特點(diǎn)，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(shí)還保持有鐵素體不銹鋼的475℃脆性以及導(dǎo)熱系數(shù)高，具有超塑性等特點(diǎn)。與奧氏體不銹鋼相比，強(qiáng)度高且耐晶間腐蝕和耐氯化物應(yīng)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。 　</p><p>　　馬氏體不銹鋼：強(qiáng)度高，但塑性和可焊性較差。馬氏體不銹鋼的常用牌號(hào)有1Cr13、3Cr1

28、3等，因含碳較高，故具有較高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，但耐蝕性稍差，用于力學(xué)性能要求較高、耐蝕性能要求一般的一些零件上，如彈簧、汽輪機(jī)葉片、水壓機(jī)閥等。這類鋼是在淬火、回火處理后使用的。</p><p>　　1.3國內(nèi)外不銹鋼發(fā)展的概況</p><p>　　1.我國出臺(tái)多項(xiàng)政策鼓勵(lì)發(fā)展不銹鋼</p><p>　　近幾年由于我國不銹鋼供給缺口很大，國家將不銹鋼作為重點(diǎn)支持

29、和發(fā)展品種，在政策上給予支持，主要有以下幾方面：</p><p>　　(1)國家采用貼息貸款方式支持國有企業(yè)發(fā)展不銹鋼項(xiàng)目，解決我國熱軋鋼卷不足的問題。主要支持了南北兩大項(xiàng)目：北方是太鋼50萬噸熱軋板卷改擴(kuò)建項(xiàng)目，今年年底將完成；南方新建寶鋼集團(tuán)一鋼公司70萬噸熱軋不銹鋼板卷項(xiàng)目，此項(xiàng)目將在2005年前完成。兩個(gè)項(xiàng)目完成后，我國的熱軋鋼板、卷的能力將從現(xiàn)在的16%增長到60%-70%。</p>&l

30、t;p>　　(2)國家鼓勵(lì)合資發(fā)展不銹鋼。"九五"期間建成了由寶鋼與日本日新等合資的寧波寶新不銹鋼廠、由江蘇張家港與韓國浦項(xiàng)合資的張家港浦項(xiàng)不銹鋼廠，2001年不銹鋼冷軋產(chǎn)能提高最大的就是這兩個(gè)合資企業(yè),分別提高到10萬噸和16萬噸，另外還有上鋼十廠與美國阿里根尼?路德盧姆合資的上海實(shí)達(dá)精密不銹鋼廠，上海浦鋼與德國克虜伯合資的SKS工廠也在去年投產(chǎn)，產(chǎn)能7.2萬噸，2001年不銹鋼冷軋產(chǎn)能僅合資企業(yè)就增加到30

31、多萬噸?！　?lt;/p><p>　　(3)國家鼓勵(lì)投資不銹鋼，對(duì)進(jìn)口不銹鋼設(shè)備（如冶煉、冷軋機(jī)）的稅收給予減免。"九五"期間，一些國企投資不銹鋼的改造從中獲益不少，如太鋼因此降低了30%-40%的進(jìn)口設(shè)備投資，迅速形成生產(chǎn)能力?！　?(4)堅(jiān)持不懈打擊走私。國家自1998年以來加大了打擊走私的力度，特別是去年又深入到不銹鋼走私最嚴(yán)重的廣東汕頭地區(qū)，使不銹鋼從海關(guān)進(jìn)口的數(shù)量明顯增大。有效地

32、抑制了走私對(duì)國內(nèi)不銹鋼市場(chǎng)的沖擊，使國有企業(yè)能有一個(gè)良好的發(fā)展氛圍。 </p><p>　　(5)整頓規(guī)范市場(chǎng)，促進(jìn)中小企業(yè)技術(shù)和工藝水平的提高。特別是2001年5月中央電視臺(tái)對(duì)江蘇興化地區(qū)不銹鋼偽劣品牌的曝光，對(duì)不銹鋼行業(yè)起到了積極的推動(dòng)作用。 </p><p>　　2.近年來國內(nèi)不銹鋼發(fā)展很快，國有、合資、民營企業(yè)三足鼎立</p><p>　　1999年以前我

33、國不銹鋼產(chǎn)量都在30萬噸以下徘徊，1999年以后，在需求的拉動(dòng)下，產(chǎn)量增速加快。1999年產(chǎn)量為40萬噸左右，2000年增加到70萬噸左右。2001年，在世界不銹鋼產(chǎn)能降低的情況下，我國不銹鋼行業(yè)是一枝獨(dú)秀。不銹鋼產(chǎn)量為82.4萬噸，不銹鋼材產(chǎn)量為106.6萬噸，占當(dāng)年鋼材的比重為0.68%，占世界不銹鋼產(chǎn)量比重首次超過了5%。</p><p>　　我國不銹鋼生產(chǎn)分散，集中度一直很低。生產(chǎn)企業(yè)主要有三大類：國有企

34、業(yè)、合資企業(yè)和民營企業(yè)。不銹鋼粗鋼生產(chǎn)以國有企業(yè)和民營企業(yè)為主；在不銹鋼鋼材生產(chǎn)方面，國有、合資、民營企業(yè)三足鼎立。國有企業(yè)主要有：太鋼、大連鋼廠、大冶鋼廠、長城、撫鋼、重特、上鋼三、五廠等特鋼企業(yè)，除太鋼外，其它企業(yè)產(chǎn)量都在5萬噸以下。2001年太鋼不銹鋼產(chǎn)量達(dá)32萬噸，同比增幅高達(dá)32.4%；不銹鋼鋼材產(chǎn)量也達(dá)到28萬噸。合資企業(yè)中，張家港和寶新冷軋板的產(chǎn)量也都超過了設(shè)計(jì)能力，2001年產(chǎn)量分別為16.2萬噸和9.8萬噸。</

35、p><p>　　民營不銹鋼企業(yè)主要集中在我國沿海的浙江、江蘇、上海、廣東等地區(qū)，近年來這些地區(qū)不銹鋼民營生產(chǎn)企業(yè)迅速發(fā)展，現(xiàn)有企業(yè)約1000家以上，年冶煉能力超過60萬噸，加工能力達(dá)到75萬噸/年。其生產(chǎn)的鋼種基本覆蓋了AISI300、400系列品種，生產(chǎn)的產(chǎn)品有帶、棒、線、絲、管、異型材等及其延伸加工制品，也基本覆蓋了現(xiàn)有國有企業(yè)的品種、規(guī)格，甚至還有不銹鋼微絲、絲網(wǎng)等。</p><p>　

36、　表1.2我國不銹鋼產(chǎn)量在國內(nèi)鋼材產(chǎn)量及國際產(chǎn)量中所占比重 單位：萬噸</p><p>　　3.不銹鋼板材占一半以上，主要由國有及合資企業(yè)生產(chǎn)</p><p>　　我國生產(chǎn)的不銹鋼中，板材占一半以上。1995年我國僅生產(chǎn)不銹鋼板材14萬噸，2001增加到了55萬噸，占不銹鋼材產(chǎn)量的52%。國有企業(yè)和合資企業(yè)生產(chǎn)不銹鋼主要是板材，而棒線材、型材、管材、窄帶生產(chǎn)則主要以民營企業(yè)為主。從全國民營

37、企業(yè)的生產(chǎn)情況來看，浙江溫州及寧波周圍地區(qū)，以生產(chǎn)不銹鋼無縫管、冷軋窄帶鋼為主；江蘇興化及蘇南一帶，主要生產(chǎn)不銹鋼線材、型材及制品；廣東佛山、汕頭、揭陽、江門一帶主要生產(chǎn)冷軋帶鋼、焊管以及各種不銹鋼制品。2001年我國不銹鋼帶材產(chǎn)量約5萬噸，棒材材產(chǎn)量6.4萬噸，型材28.3萬噸，管材10.3萬噸。</p><p>　　從鋼種的品種結(jié)構(gòu)看，由于奧氏體不銹鋼應(yīng)用最為廣泛，不銹鋼材特別是板材方面仍以奧氏體鋼為主，我國

38、生產(chǎn)的奧氏體（Cr-Ni系）不銹鋼約占64%。但近兩年馬氏體和鐵素體（Cr系）不銹鋼生產(chǎn)比例有所增加，由1999年的23%增加到2001年的36%。國內(nèi)的棒材消費(fèi)，主要是鐵素體和馬氏體，其中大部分馬氏體鋼用于刀具、餐具、廚具等制品。但應(yīng)用于汽車和家電行業(yè)的鐵素體不銹鋼由于國內(nèi)生產(chǎn)工藝技術(shù)和裝備等方面的原因只能少量生產(chǎn)，大部分需要進(jìn)口解決。</p><p>　　從整個(gè)世界不銹鋼消費(fèi)來看，奧氏體、馬氏體、鐵素體的比例

39、大致為：奧氏體占75%，馬氏體和鐵素體占25%。印度奧氏體鋼占92%，我國占85%左右。目前，日本和美國的鐵素體鋼比例已經(jīng)占到30%以上，所以從戰(zhàn)略發(fā)展看，我國應(yīng)提高鐵素體和馬氏體鋼的比例，開發(fā)擴(kuò)大鐵素體不銹鋼的使用。法國和日本都是不銹鋼生產(chǎn)大國，其中法國鐵素體鋼生產(chǎn)比例是65%，日本川崎一個(gè)廠生產(chǎn)鐵素體不銹鋼比例已經(jīng)達(dá)到82%。因此，從世界發(fā)展趨勢(shì)分析，鐵素體不銹鋼應(yīng)有較大發(fā)展前景。</p><p>　　4.國

40、內(nèi)不銹鋼生產(chǎn)存在的問題</p><p>　　目前，我國不銹鋼生產(chǎn)中存在著4個(gè)問題亟待解決。</p><p>　?。?）粗鋼及熱軋板卷總量滿足不了需求不銹鋼冶煉能力和熱軋板卷能力不足，不具備規(guī)模冶煉、精煉、連鑄和熱軋的生產(chǎn)能力，導(dǎo)致供冷軋的坯料嚴(yán)重短缺，每年進(jìn)口大量熱軋板用于冷軋加工。國際市場(chǎng)熱軋板和冷軋板差價(jià)很小，從而嚴(yán)重影響了冷軋產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>

41、　?。?）生產(chǎn)鋼種和品種規(guī)格滿足不了需求。目前，生產(chǎn)鋼種主要以奧氏體不銹鋼為主，而國外發(fā)展前景好、用途廣、生產(chǎn)成本低的鐵素體不銹鋼生產(chǎn)量很少。品種規(guī)格方面，進(jìn)口冷軋板主要是1mm以下產(chǎn)品，說明這類規(guī)格產(chǎn)品的國內(nèi)生產(chǎn)能力嚴(yán)重不足；產(chǎn)品表面方面，大量生產(chǎn)的是2B、2D板，其它表面板如花紋板、No3.和No.4板生產(chǎn)能力不足。</p><p>　?。?）冶煉生產(chǎn)工藝落后、裝備水平低。冶煉電爐容小，主要采用二步法，精煉設(shè)

42、施單一，有的老企業(yè)甚至還采用一步法冶煉不銹鋼；冶煉周期長，不能實(shí)現(xiàn)多爐連燒，連鑄比低；導(dǎo)致能耗高，成材率低，生產(chǎn)成本高，直接影響產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。</p><p>　?。?）多數(shù)民營企業(yè)生產(chǎn)工藝更為落后</p><p>　　占國內(nèi)粗鋼生產(chǎn)量40%的民營企業(yè)，其中多數(shù)企業(yè)采用廢鋼經(jīng)中頻爐化鋼，沒有精煉設(shè)備，化學(xué)成份和雜質(zhì)含量不能控制或難以控制，澆注成幾百公斤的錠，經(jīng)落后的橫列式軋機(jī)成材。這種生產(chǎn)

43、工藝能耗高，環(huán)境污染和廢鋼資源浪費(fèi)嚴(yán)重，產(chǎn)品質(zhì)量低劣。由于生產(chǎn)成本低，便利用價(jià)格優(yōu)勢(shì)擠占市場(chǎng)，從而擾亂了國內(nèi)正常不銹鋼市場(chǎng)秩序?！?lt;/p><p>　　世界不銹鋼工業(yè)生產(chǎn)能力和產(chǎn)量主要集中在西歐、日本、美國等西方發(fā)達(dá)國家。這些國家經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，具備較強(qiáng)的技術(shù)實(shí)力和綜合能力，長期以來壟斷世界不銹鋼市場(chǎng)。而需求主要集中在亞洲以及歐美地區(qū)。</p><p>　　近年來，亞洲不銹鋼生產(chǎn)保持高速增長，主

44、要來自于中國和印度的不銹鋼人均消費(fèi)量提升。而歐洲聯(lián)盟、日本和除中國大陸之外的遠(yuǎn)東地區(qū)不銹鋼材資源呈嚴(yán)重供大于求局面，這些地區(qū)或國家不銹鋼材貨源過剩，主要依靠中國大陸市場(chǎng)吸收消化。未來，中國和印度將是世界兩個(gè)不銹鋼產(chǎn)能大幅度增長的國家。由于中國正在大幅度擴(kuò)建不銹鋼產(chǎn)能，因此中國凈進(jìn)口不銹鋼數(shù)量將會(huì)不斷減少，從而導(dǎo)致許多不銹鋼出口國不銹鋼生產(chǎn)能力的利用率較低。</p><p>　　國際上主要的不銹鋼生產(chǎn)國家，如美國、

45、日本和韓國等國家，國內(nèi)的不銹鋼產(chǎn)能已經(jīng)完全可以滿足自身需求，特別是日本和韓國，不銹鋼行業(yè)對(duì)于出口的依賴程度非常高。</p><p>　　不同國家不銹鋼的消費(fèi)領(lǐng)域有很大差異，例如西方發(fā)達(dá)國家就與印度有較大不同。在西方發(fā)達(dá)國家，白色家電和器皿行業(yè)所用不銹鋼占不銹鋼總消費(fèi)量的比例最高，達(dá)到37%，其次是加工工業(yè)為19%，運(yùn)輸業(yè)為15%，焊接鋼管業(yè)為12%，建筑業(yè)為11%，其它行業(yè)為6%。而印度，有高達(dá)75%的不銹鋼用于

46、白色家電和器皿，其次加工工業(yè)為12%，剩余行業(yè)的不銹鋼消費(fèi)量均不到10%。</p><p>　　鉻-鎳系不銹鋼目前占世界不銹鋼產(chǎn)量的三分之二。由于鉻-錳系不銹鋼與鉻-鎳系不銹鋼一樣也有同樣的組織結(jié)構(gòu)，在許多物理和力學(xué)性能方面類似，因此，在最近幾年鎳價(jià)居高不下的情況下，鉻-錳系不銹鋼的產(chǎn)量也穩(wěn)定增加。在過去的5年，鉻-錳系不銹鋼的產(chǎn)量占不銹鋼總產(chǎn)量的比例幾乎翻秋。而世界鎳的供應(yīng)量卻沒有與不銹鋼產(chǎn)量同步增長。<

47、/p><p>　　近50年來，世界鋼鐵工業(yè)經(jīng)歷了兩大快速增長周期，第一周期在戰(zhàn)后50～70年間，由于前蘇聯(lián)、日本、德國的快速發(fā)展，世界鋼鐵工業(yè)需求快速增長；第二景氣周期是90年代末以來，以中國為代表的發(fā)展中國家的工業(yè)化和城市化進(jìn)程拉動(dòng)了國際鋼鐵工業(yè)的復(fù)蘇與繁榮。由于這輪鋼鐵景氣周期的拉動(dòng)力量所涉及的地區(qū)和人口總量更大、這些地區(qū)的經(jīng)濟(jì)未來將持續(xù)高速增長，因此世界鋼鐵工業(yè)將進(jìn)入10～20年的黃金增長期。作為鋼鐵行業(yè)最為重

48、要的部分，不銹鋼行業(yè)無疑也將進(jìn)入一個(gè)更好的景氣周期。</p><p>　　從人均不銹鋼消費(fèi)量來看，發(fā)展中國家人均消費(fèi)量極低。隨著亞洲、非洲和南美等發(fā)展中國家進(jìn)入工業(yè)化和城市化進(jìn)程，未來相當(dāng)長一段時(shí)期，世界鋼材消費(fèi)都將高速增長。國際鋼鐵工業(yè)的景氣周期為中國鋼鐵工業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了良好的外部環(huán)境。</p><p>　　A．亞洲不銹鋼消費(fèi)量有大幅增長。</p><p>　　B

49、．在全球不銹鋼產(chǎn)能總體過剩的情況下，未來新建產(chǎn)能將主要出現(xiàn)在中國和印度。</p><p>　　C．基于氬氧脫碳技術(shù)和真空氧脫碳技術(shù)的出現(xiàn)和完善，未來新超級(jí)不銹鋼將會(huì)得到繼續(xù)發(fā)展：具有極低碳、氮含量的超級(jí)馬氏體不銹鋼和超級(jí)鐵素體不銹鋼將會(huì)出現(xiàn)；有較高氮含量、可以更經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)的、具有超級(jí)性能的新奧氏體不銹鋼、新雙相不銹鋼、新超級(jí)奧氏體不銹鋼和新超級(jí)雙相不銹鋼也將問世。</p><p>　　D．

50、由于鎳金屬資源供應(yīng)緊俏，其價(jià)格波動(dòng)很大，這一因素促使未來不銹鋼向低鎳不銹鋼品種方向發(fā)展。價(jià)格昂貴的一些不銹鋼品種將會(huì)被適當(dāng)?shù)?、價(jià)格便宜的品種所替代：雙相不銹鋼將會(huì)被幾乎無合金的超級(jí)馬氏體不銹鋼所替代；鉻-鎳奧氏體不銹鋼和鉻-鎳-鉬奧氏體不銹鋼將審美觀點(diǎn)鐵素體不銹鋼、鉻-錳奧氏體不銹鋼和節(jié)鎳雙相不銹鋼所替代；超級(jí)奧氏體不銹鋼將會(huì)被合金含量較低的超級(jí)雙相不銹鋼替代。</p><p>　　2不銹鋼冶煉技術(shù)概述</

51、p><p>　　2.1VOD 冶煉不銹鋼</p><p>　　VOD(Vacuum Oxygen Decarburization)真空吹氧脫碳法是現(xiàn)今世界范圍內(nèi)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(tái)，其容量為5～150t。我國第一臺(tái)VOD

52、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(cè)溫取樣系統(tǒng)、真空系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。</p><p>　　該工藝是生產(chǎn)不銹鋼最合適的真空方法之一，被認(rèn)為是生產(chǎn)低碳、低氮不銹鋼的最有效的方法。</p><p>　　2.1.1 VOD 的工作原理</p><p>　　VOD 法通過抽真空降低CO 分壓進(jìn)行脫碳保鉻。它的主要優(yōu)點(diǎn)

53、為:</p><p>　　（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；</p><p>　?。?）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；</p><p><b>　?。?）脫氧效果好。</b></p><p>　　2.1.

54、2 VOD 冶煉不銹鋼的工藝路線</p><p>　　VOD 法冶煉不銹鋼生產(chǎn)工藝路線有電爐流程和轉(zhuǎn)爐流程兩種，具體步驟為：一是在電爐（或轉(zhuǎn)爐）中熔化和初煉(初脫碳、脫硅、脫硫)，使鋼水含碳量和溫度達(dá)到VOD 精煉的要求；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。</p><p>　　VOD 法冶煉不銹鋼關(guān)鍵環(huán)節(jié)有：①初煉鋼水的化學(xué)成分(C、Si)；②合適

55、的吹氧真空度、氧流量、氧槍高度和吹氬流量；③準(zhǔn)確掌握吹氧終點(diǎn)。</p><p>　　一、電爐（EAF）→VOD</p><p>　　爐料組成：爐料由本鋼種或類似本鋼種的廢鋼、碳素鉻鐵、氧化鎳、氧化鉬、高硅廢鋼、硅鐵和低磷廢鋼等組成。</p><p>　　電爐操作：采用吹氧法操作。為減少鉻氧化損失，停止吹氧前碳不小于0.30％。出鋼溫度一般鉻鎳不銹鋼不低于1630℃，

56、超低碳不銹鋼不低于1650℃。出鋼后必須扒凈初煉渣。</p><p>　　VOD 冶煉操作: VOD 過程主要包含三個(gè)階段:①吹氧脫碳；②真空脫碳；③調(diào)整階段。VOD 過程中真空狀態(tài)下，在Pco 的分壓抽至100mbar 時(shí)，碳的氧化優(yōu)先于鉻的氧化，因此能在高鉻的水平下脫碳。在生產(chǎn)實(shí)踐中，最主要的難點(diǎn)是如何控制氧的噴吹量，達(dá)到降碳卻不氧化鉻。通過二級(jí)系統(tǒng)和先進(jìn)的多功能氣體分析儀(MTA)來檢測(cè)和控制吹氧量。<

57、;/p><p><b>　　二、轉(zhuǎn)爐→VOD</b></p><p>　　以轉(zhuǎn)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(zhuǎn)爐，特別是頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)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(fù)擔(dān)，縮短精煉時(shí)間，實(shí)現(xiàn)以最低的成本冶</p><p><b>　　煉不銹鋼。</b

58、></p><p>　　2.1.3 VOD 冶煉不銹鋼的優(yōu)缺點(diǎn)</p><p>　　與頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐和AOD 相比，VOD 設(shè)備復(fù)雜，冶煉費(fèi)用高，脫碳速度慢，初煉爐需要進(jìn)行粗脫碳，生產(chǎn)效率低優(yōu)點(diǎn)是在真空條件下冶煉，鋼的純凈度高，碳氮含量低，一般C+N<0.02％，而AOD 法則在0.03％以上，因此VOD 法更適宜冶煉C、N、O 含量極低的超純不銹鋼。</p>

59、<p>　　VOD 法吹煉不銹鋼鉻的回收率一般為98.5％ ～99.5％。</p><p>　　2.2 AOD 冶煉不銹鋼</p><p>　　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生產(chǎn)高質(zhì)量的不銹鋼開辟了道路。據(jù)美國普萊可斯公司統(tǒng)計(jì)，2006

60、年全球68.7%的不銹鋼，是用普萊可斯許可的AOD 生產(chǎn)的。</p><p>　　2.2.1 AOD 的工作原理</p><p>　　AOD 精煉工藝是把電爐粗煉好的鋼水倒入AOD 內(nèi)，用一定比例的氧和氬的混合氣體從爐體下部側(cè)部吹入爐內(nèi)，在O2－Ar 氣泡表面進(jìn)行脫碳反應(yīng)。由于Ar對(duì)所生成的CO的稀釋作用降低了氣泡內(nèi)的CO分壓，因此促成了脫碳，防止了鉻的氧化。</p><

61、;p>　　2.2.2 AOD 法的基本工藝</p><p>　　AOD法一般為電爐→AOD爐雙聯(lián)工藝。電爐爐料以廢不銹鋼、車屑和高碳鉻鐵合金為主。爐料成分除了碳、硅、硫外，應(yīng)接近鋼號(hào)標(biāo)準(zhǔn)成分。電爐鋼水還原和成分調(diào)整后，達(dá)到1500℃左右出鋼。對(duì)電爐渣的處理，有少數(shù)鋼廠是隨鋼水倒入鋼水包，以提高鉻的回收率（可達(dá)到99.5％），并減少電爐冶煉時(shí)間。但是這種方法需要AOD 爐增加還原時(shí)間和排除爐渣，因此增加冶煉時(shí)

62、間。電爐鋼水倒入AOD 爐后首先吹入氬氧混合氣體進(jìn)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(jìn)行扒渣處理。隨后加入硅鐵、硅鉻、鋁等還原劑和石灰造渣材料調(diào)整成分，溫度合適即可出鋼。</p><p>　　另外，AOD 法的一項(xiàng)十分重要的技術(shù)進(jìn)展就是移植了頂吹氧的轉(zhuǎn)爐經(jīng)驗(yàn)，提高了脫碳初期的升溫速度和鋼水溫度。</p><p>

63、　　按照傳統(tǒng)的AOD 操作，脫碳終了加入硅鐵進(jìn)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(jìn)行脫硫的精煉操作，這樣對(duì)成本、精煉時(shí)間、操作條件都十分不利。新日鐵光制所采用Al 代替FeSi 進(jìn)行脫硫，取得滿意的效果，[S]＜0.001%，還原精煉時(shí)間可以大大縮短。</p><p>　　2.2.3 AOD 冶煉不銹鋼的優(yōu)缺點(diǎn)</p><

64、p>　?。?）因?yàn)槭谴等霘怏w進(jìn)行精煉，所以設(shè)備投資比VOD 法</p><p><b>　　少2 倍以上；</b></p><p>　?。?）工藝容易掌握，易冶煉超低碳不銹鋼；</p><p>　?。?）與電爐相比，鋼的質(zhì)量高。</p><p>　?。?）由于氬氣的強(qiáng)攪拌作用，硫含量很低，可生產(chǎn)S≤0.001％超低

65、硫不銹鋼。</p><p>　?。?）由于電爐粗鋼水碳含量可以在2％以上，可以大量使用高碳鉻鐵，鉻的總回收率可以在98％以上。</p><p>　　（6）與VOD 相比，生產(chǎn)成本較低。AOD 幾乎可以生產(chǎn)所有牌號(hào)的不銹鋼，但是因脫氫比較困難，大鍛件的鋼錠不宜生產(chǎn)，對(duì)(C+N)≤0.020%的超純鐵素體鋼也不能生產(chǎn)。</p><p><b>　　3冶煉不銹鋼

66、的設(shè)備</b></p><p><b>　　3.1初煉爐 </b></p><p>　　初煉爐只起熔化初煉作用，負(fù)責(zé)向精煉爐提供初煉鋼水,或稱之為不銹鋼母液。視原料條件和規(guī)模不同可以選擇感應(yīng)爐 、電弧爐或轉(zhuǎn)爐。 以返回廢鋼作為主原料時(shí)，感應(yīng)爐和電弧爐均可作為初煉爐 ，而感應(yīng)爐一般用于小規(guī)模生產(chǎn)。 以普通廢鋼作為主原料時(shí)，選擇電弧爐作為初煉

67、爐，熔化廢鋼和合金。以高爐鐵水作為主原料時(shí)，選擇AOD、VOD等轉(zhuǎn)爐作為初煉爐,用于脫磷和初脫碳以及熔化少量廢鋼和合金。若原料中廢鋼量和合金比例較大時(shí)，仍然要選擇電弧爐熔化合金和廢鋼,但此時(shí)電弧爐根據(jù)需要，還可以提供混勻不銹鋼母液成分和溫度的功能.若原料中合金大量來源于礦石時(shí)，如鉻礦、錳礦和鎳礦，可采用轉(zhuǎn)爐作為初煉爐還原礦石中合金元素。如日本川崎就采用了鉻礦石還原獲得金屬鉻。一般認(rèn)為， 轉(zhuǎn)爐作為初煉爐是不經(jīng)濟(jì)的。 因?yàn)樗枰郀t鐵水提供

68、母液和熱量來源，必然延長工藝路線，一次性投資增加。只有在電力匱乏的情況下，或者采用電弧爐作為初煉爐電力成本難以接受時(shí)，可以考慮選用轉(zhuǎn)爐作為初煉爐。</p><p>　　3.2 精煉爐 </p><p>　　精煉爐的功能主要是降碳保鉻，同時(shí)伴隨脫硫的過程。生產(chǎn)不銹鋼最為常用的精煉爐是轉(zhuǎn)爐,主要有AOD、K —BOP、K —OBM —S、MRP、CLU 、KCB—S 等 。 AO

69、D全稱 Argon—Oxygen Decarburization Converter。通常稱為氬氧爐。 AOD是最常用的精煉爐，不銹鋼精煉爐中約有70％為AOD，大量使用在二步法和三步法冶煉工藝中。 傳統(tǒng)的AOD是在轉(zhuǎn)爐下部安裝側(cè)吹風(fēng)嘴，噴吹氧氣和氬氣，進(jìn)行脫碳和精煉。 目前在AOD轉(zhuǎn)爐的基礎(chǔ)上增加頂槍 ，噴吹氧氣和混合氣體 ，稱之為 AOD—L 精煉爐 ，可以加快脫碳速度 ，縮短冶煉周期 和提高生產(chǎn)能力 。日本大同(Daido)制 鋼

70、公司在AOD轉(zhuǎn)爐的基礎(chǔ)上增加真空系統(tǒng)，定義AOD—VCR 精煉爐，可以用于生產(chǎn)低碳不銹鋼 ，還可以降低氬氣和硅鐵消耗，縮短冶煉周期。 K-BOP 是川崎制鋼公司 (Kawasaki Steel Corporation)在頂吹堿性氧氣轉(zhuǎn)爐 BOF 基礎(chǔ)上增加 了底吹噴嘴，可以噴吹氧氣和冷卻介質(zhì)甲烷，還可以噴吹石灰 。 K-OBM —S 是 由奧鋼聯(lián)公司 (VA</p><p>　　3.3 真空吹

71、氧精煉裝置 </p><p>　　真空吹氧精煉裝置(主要有 VOD 和 Rid—OBRH -KTB 等)的功能主要是在真空狀態(tài)下進(jìn)一步脫碳，完成最終成分的微調(diào) 、純凈度的控制。該法初衷用于生產(chǎn)超低碳、超低氮的不銹鋼 ，當(dāng) Ar氣氣源不能保證時(shí)或不夠充足時(shí)，也常在二步法后增設(shè)真空吹氧精煉爐 ，從而降低氣消耗，達(dá)到同樣的精煉效果。 VOD 和 Rid—OB ／RH —KTB 是 在VD真空爐和Rid 真空爐

72、的基礎(chǔ)上增加 了一套 氧槍。Rid—OB 在真空室側(cè)壁上安裝氧槍 ，而 VOD 和 Rid—KTB 則在真空室頂部安裝了氧槍，目的都是向真空室內(nèi)的鋼水噴吹氧氣。各種精煉設(shè)備的比較見表3.1。</p><p>　　表3.1精煉設(shè)備的比較見</p><p><b>　　3.4初煉爐的選擇</b></p><p>　　目前，我們國家冶煉不銹鋼的初煉爐

73、有電弧爐和轉(zhuǎn)爐兩種，我們國家主要是以轉(zhuǎn)爐為主，所以在初煉爐的選擇上我們以轉(zhuǎn)爐為主要冶煉設(shè)備。</p><p>　　當(dāng)今煉鋼車間存在三種轉(zhuǎn)爐，即：氧氣頂吹、底吹轉(zhuǎn)爐及頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，其簡(jiǎn)易圖如圖3.1所示。在國內(nèi)外不銹鋼生產(chǎn)廠家里面， 在初煉爐選擇上，多數(shù)采用的是頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐 頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐20世紀(jì)70年代中期出現(xiàn)的一種新型轉(zhuǎn)爐，兼有頂吹易于控制成渣過程和底吹可以增大熔池?cái)嚢鑿?qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)，是節(jié)能降耗、擴(kuò)大品種、提高

74、產(chǎn)品質(zhì)量的有效途徑。</p><p>　　圖3.1 三種轉(zhuǎn)爐示意圖</p><p>　　3.4.1頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐特點(diǎn) </p><p>　　底復(fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐具有以下特點(diǎn)： ① 成分、溫度均勻； ②減少噴濺。改善了渣—金屬間的平衡條件，減少了鋼和渣的過氧化現(xiàn)象，鋼水的溶解氧降低； ③可控制化渣

75、，有利于充分發(fā)揮爐渣的作用； ④爐子的富余熱量減少：Fe 、Mn、C 元素的氧化放熱減少，且噴入氣體，吸收熱量，導(dǎo)致廢鋼裝入量減少； ⑤還原性功能。吹入的錳礦粉，可利用渣量少，∑(FeO)低，熔池溫度高的特點(diǎn)，使MnO 直接還原，回收錳礦中的Mn，從而提高鋼液中錳含量； ⑥鋼中的氫明顯減少。由于散裝料及鐵合金消耗量減少，少渣精煉時(shí)鋼水和爐渣的氫含量明顯減少；

76、 ⑦鐵損明顯減少。由于渣量減少，渣帶走的鐵損明顯減少。 </p><p>　　3.4.2頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐內(nèi)的反應(yīng) </p><p>　　①成渣速度 復(fù)吹轉(zhuǎn)爐與頂吹、底吹兩種轉(zhuǎn)爐相比，熔池?cái)嚢璺秶?，而且?qiáng)烈，從底部噴入石灰粉造渣，成渣速度快。通過調(diào)節(jié)氧槍槍位化渣，加上底部氣體的攪動(dòng)，形成高堿度、流動(dòng)性良好和一定氧化性的爐渣，需要的時(shí)間比頂吹轉(zhuǎn)爐或底吹轉(zhuǎn)爐的都短。

77、 ② 渣中∑(FeO)含量 頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐在吹煉過程中，渣中的∑(FeO)的變化規(guī)律和∑(FeO)含量與頂吹轉(zhuǎn)爐、底吹轉(zhuǎn)爐有所不同，如圖3.2所示，這是它爐內(nèi)反應(yīng)的特點(diǎn)之一。從吹煉初期開始到中期逐漸降低，中期變化平穩(wěn)，后期又稍有升高，其變化的曲線與頂吹轉(zhuǎn)爐有某些相似之處。 就渣中∑(FeO)含量而言，頂吹轉(zhuǎn)爐（LD）＞復(fù)吹轉(zhuǎn)爐（LD/Q-BOP）＞底吹轉(zhuǎn)爐（Q-BOP）。這是因?yàn)閺牡撞看等氲难酰?/p>

78、生成的FeO在熔池的上升過程中被消耗掉；又有底吹氣體攪拌，渣中∑(FeO)低，也能化渣，在操作中不需要高的∑(FeO)；上部還有頂槍吹氧，所以它的∑(FeO)含量比底吹氧氣的還高。 </p><p><b>　　→吹煉時(shí)間</b></p><p>　　圖3.2復(fù)吹轉(zhuǎn)爐中∑(FeO)的變化規(guī)律 </p><p><b>　　③鋼水

79、中的碳 </b></p><p>　　吹煉終點(diǎn)的[C]-[O]關(guān)系（見圖3.3）和脫碳反應(yīng)不引發(fā)噴濺也是反映復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的冶金特點(diǎn)。復(fù)吹轉(zhuǎn)爐鋼水的脫碳速度高而且比較均勻，原因是從頂部吹入大部分氧，從底部吹入少量的氧，供氧比較均勻，脫碳反應(yīng)也就比較均勻，使渣中∑(FeO)含量始終不高。在熔池底部生成的FeO 與[C]有更多的機(jī)會(huì)反應(yīng)，F(xiàn)eO不易聚集，從而很少產(chǎn)生噴濺。 </p><p&g

80、t;　　圖3.3復(fù)吹與頂吹、底吹轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)的[C]-[O]關(guān)系 </p><p>　　復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的[C]-[O]關(guān)系線低于頂吹轉(zhuǎn)爐， 比較接近底吹轉(zhuǎn)爐的[C]-[O]關(guān)系線，見圖 3.4 。在相同含碳量下，復(fù)吹轉(zhuǎn)爐鐵合金收得率高于頂吹轉(zhuǎn)爐。底部吹入惰性氣體后，鋼水中[C]-[O]的關(guān)系線下移（見圖3.4），原因是吹入熔池中的N2或Ar 小氣泡降低CO 的分壓， 同時(shí)還為脫碳反應(yīng)提供場(chǎng)所。 因此，在相同含碳量的條件下

81、，復(fù)吹轉(zhuǎn)爐鋼水中的含氧量低于頂吹。 </p><p>　　圖3.4吹惰性氣體后對(duì)鋼水中[C]和[O]的影響</p><p>　?、茕撍械腻i 頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐中∑(FeO)低，在吹煉初期，鋼水中的[Mn]只有 30% ～ 40% 被氧化，待溫度升高后，在吹煉中期的后段時(shí)間，又開始回錳，所以出鋼前鋼水中的殘錳較頂吹轉(zhuǎn)爐高。 ⑤鋼水中的磷

82、 從爐底部吹入的氧氣，可與金屬液反應(yīng)生成，F(xiàn)eO，F(xiàn)eO 與[P]反應(yīng)，也有可能氧直接氧化金屬液中的[P]生成 P2O5。從反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)看，強(qiáng)有力的熔池?cái)嚢栌欣诿摿祝诖禑挸跗?，脫磷率可達(dá)40% ～ 60%，以后保持一段平穩(wěn)時(shí)間， 吹煉后期，脫磷又加快。復(fù)吹轉(zhuǎn)爐磷的分配系數(shù)相當(dāng)于底吹轉(zhuǎn)爐，而比頂吹高得多。 ⑥ 鋼水中的硫 頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐脫硫條件較好，原因有四個(gè)方面： </

83、p><p>　　底部噴石灰粉、頂吹氧，能及早形成較高堿度的爐渣； 2）渣中∑(FeO)比頂吹低； 3）底部噴石灰粉，有利于改善脫硫動(dòng)力學(xué)條件； 4）熔池?cái)嚢韬?，反?yīng)界面大，也有利于改善脫硫反應(yīng)動(dòng)力學(xué)條件。</p><p><b>　　3.5精煉爐的選擇</b></p><p>　　生產(chǎn)不銹鋼最為常用的

84、精煉爐是轉(zhuǎn)爐，主要有AOD、VOD、LF等</p><p><b>　　3.5.1LF爐</b></p><p>　　LF爐(LADLE FURNACE)即鋼包精煉爐，是鋼鐵生產(chǎn)中主要的爐外精煉設(shè)備，LF爐一般指鋼鐵行業(yè)中的精煉爐， 實(shí)際就是電弧爐的一種特殊形式。設(shè)備圖如下 </p><p>　　1－電極；2－合金料倉；3－透氣磚；4－滑動(dòng)水

85、口</p><p><b>　　圖3.5LF爐</b></p><p><b>　　LF爐的主要任務(wù)</b></p><p><b>　?、倜摿?　　</b></p><p><b>　?、跍囟日{(diào)節(jié) 　　</b></p><p>　

86、?、劬_的成分微調(diào) 　　</p><p>　　④改善鋼水純凈度 　　</p><p><b>　?、菰煸?lt;/b></p><p><b>　　LF爐功能</b></p><p>　　LF(Ladle Furnace)爐是70年代初期在日本發(fā)展起來的精煉設(shè)備。由于它設(shè)備簡(jiǎn)單，投資費(fèi)用低，操作靈活和精煉

87、效果好而成為冶金行業(yè)的后起之秀，在日本得到了廣泛的應(yīng)用與發(fā)展。LF爐精煉主要靠桶內(nèi)的白渣，在低氧的氣氛中(氧含量為5%)，向桶內(nèi)吹氬氣進(jìn)行攪拌并由石墨電極對(duì)經(jīng)過初煉爐的鋼水加熱而精煉。由于氬氣攪拌加速了渣一鋼之間的化學(xué)反應(yīng)，用電弧加熱進(jìn)行溫度補(bǔ)償，可以保證較長時(shí)間的精煉時(shí)間，從而可使鋼中的氧、硫含量降低，夾雜物按ASTM評(píng)級(jí)為O～O．1級(jí)。LF爐可以與電爐配合，以取代電爐的還原期，還可以與氧氣轉(zhuǎn)爐配合，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)合金鋼。此外，LF爐還是連

88、鑄車間，特別是合金鋼連鑄生產(chǎn)線上不可缺少的控制成分、溫度及保存鋼水的設(shè)備。因此LF爐的出現(xiàn)形成了LD—LF—RH—CC(連鑄)新的生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼的聯(lián)合生產(chǎn)線。在這種聯(lián)合生產(chǎn)線上鋼的還原精煉主要是靠LF爐來完成的。LF爐所處理得鋼種幾乎涉及從特鋼到普鋼的所有鋼種，生產(chǎn)中可視質(zhì)量控制的需要，采用不同的工藝操作制度。在各種二次精煉設(shè)備中，LF爐的綜合性價(jià)比高。</p><p><b>　　LF精煉的特點(diǎn)</

89、b></p><p>　　LF爐本身一般不具有真空設(shè)備。在精煉時(shí)，即在不抽真空的大氣壓下進(jìn)行精煉時(shí)，靠鋼桶上的水冷法蘭盤、水冷爐蓋及密封橡皮圈的作用可以起到隔離空氣的密封作用。再加上還原性渣以及加熱時(shí)石墨電極與渣中FeO、MnO、C如q等氧化物作用生成CO氣體，增加爐氣的還原性。除此之外，石墨電極還與桶內(nèi)的氧氣作用生成碳一氧化物，阻止?fàn)t氣中的氧向金屬傳遞。良好的氬氣攪拌是LF爐精煉的又一特點(diǎn)。氬氣攪拌有利于

90、鋼一渣之間的化學(xué)反應(yīng)，它可以加速鋼一渣之間的物質(zhì)傳遞。有利于鋼液的脫氧、脫硫反應(yīng)的進(jìn)行。吹氬攪拌還可以去除非金屬夾雜物。吹氬攪拌的另一作用是可以加速鋼液中的溫度與成分均勻，能精確的調(diào)整復(fù)雜的化學(xué)組成，而這對(duì)優(yōu)質(zhì)鋼又是不可缺少的要求。此外吹氬攪拌可加速渣中氧化物的還原，對(duì)回收鉻、鋁、鎢等有價(jià)值的合金元素有利。 　　LF精煉爐是采用三根電極迸行加熱的。加熱時(shí)電極插入渣層中采用埋弧加熱法，這種方法的輻射小，對(duì)爐襯有保護(hù)作用，與此同時(shí)加熱的效率

91、也比較高，熱效率好。 　　LF是利用白渣進(jìn)行精煉的，它不同于主要靠真空脫氣的其他精煉法。白渣在LF爐內(nèi)具有很強(qiáng)的還原性，這是LF爐內(nèi)良好的還原氣氛和氬氣攪拌，互相作用的結(jié)果。一</p><p>　　以上介紹的LF爐的精煉功能是互相影響，互相依存與互相促進(jìn)的。爐內(nèi)的還原氣氛，加熱條件下的鋼渣攪拌，提高了白渣的精煉能力，創(chuàng)造了一個(gè)理想的煉鋼環(huán)境，從而能生產(chǎn)出在質(zhì)量上和生產(chǎn)效率上與普通電弧爐不大相同的鋼來。 </

92、p><p><b>　　LF爐的用途</b></p><p>　　LF爐是70年代初期出現(xiàn)的新型精煉設(shè)備，它具有下列用途： </p><p>　　LF爐與電爐相連，加快了電爐的生產(chǎn)周期并提高電爐鋼質(zhì)量。 　</p><p>　　LF爐與LD轉(zhuǎn)爐相連，可以對(duì)轉(zhuǎn)爐鋼還原精煉，因此能提高鋼質(zhì)量并可生產(chǎn)出新鋼種。 　　</p&

93、gt;<p>　　LF爐能嚴(yán)格調(diào)節(jié)鋼液的成分和溫度，對(duì)鋼的淬透性和特殊鋼的連鑄有利。 　　</p><p>　　(4)LF爐能加熱和對(duì)鋼液保溫并能長時(shí)間的存放鋼液，可以保證連鑄的順利進(jìn)行，因此是連鑄車間不可缺少的設(shè)備。 　　</p><p>　　LF爐具有保溫鋼液的性能，可以利用小爐子生產(chǎn)大鋼錠，或?qū)⒁粻t鋼液澆鑄成數(shù)個(gè)成分不同的錠子。</p><p>

94、<b>　　3.5.2AOD</b></p><p>　　AOD爐(argon oxygen decarburization furnace) 　　</p><p>　　氬氧精煉法的精煉設(shè)備，以該法英文名的縮寫字母命名。它的外形與轉(zhuǎn)爐近似，爐體安放在一個(gè)可以前后傾翻的托圈上，由銷釘固定。在爐子的底側(cè)部裝有向熔池水平方向吹入氣體的噴槍，噴槍的數(shù)量根據(jù)爐子的噸位而有所不同

95、，一般為2～3支。噴槍延長線的會(huì)合點(diǎn)與爐子的豎軸重合。噴槍由內(nèi)管(銅質(zhì))及外管(不銹鋼)兩層組成，內(nèi)管導(dǎo)入主吹煉氣體(由ArO2?；駻r—N2組成)，內(nèi)管與外管之間的環(huán)形縫隙導(dǎo)入Ar、N2或空氣起冷卻作用以保護(hù)噴槍。噴槍是消耗式的，在筑爐時(shí)埋入耐火材料層，在冶煉過程中與爐襯同步燒損。吹入的氧氣主要是用于氧化碳升溫，吹入的氬氣主要是強(qiáng)對(duì)流攪拌，還有生產(chǎn)高氮合金時(shí)可以進(jìn)行吹氮進(jìn)行合金化，既是可以進(jìn)行沖氮，這對(duì)基本的生產(chǎn)21—4N類的鋼種中節(jié)

96、省了很多金屬氮化物，如氮化絡(luò)的加入量，節(jié)省很多生產(chǎn)成本。 　　</p><p>　　爐體用鎂鈣磚或者鉻鎂磚或富鎂白云石磚砌筑；噴槍周圍采用質(zhì)量更高的電熔鉻鎂磚砌筑，以承受高溫及鋼液沖刷?？梢剖綘t帽用鉻鎂磚或鋁鎂磚砌筑，也可以用耐熱混凝土澆灌。爐膛的尺寸比例大致是：熔池深度：爐膛直徑：爐膛總高一1：2：3。爐子在前傾一定角度的情況下，由轉(zhuǎn)移鋼包倒入初煉鋼水，此時(shí)氣體噴槍處于鋼液面以上。爐子恢復(fù)到直立位置時(shí)，噴槍沒入

97、鋼水深處，開始吹氣精煉。精煉完成后，仍經(jīng)爐帽出鋼</p><p><b>　　圖3.5AOD爐</b></p><p>　　AOD即氬氧脫碳精煉爐，是一項(xiàng)用于不銹鋼冶煉的專有工藝。</p><p>　　一、AOD氬氧精煉爐設(shè)備組成：1、 AOD爐體；2、 AOD懸架；3、 托圈；4、 AOD擋渣罩；5、 AOD底座；6、 軸承和軸承座；7、 傾

98、爐系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；8 AOD事故傾動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。 二、AOD法特點(diǎn)： 采用廉價(jià)高碳鉻鐵大幅度降低原料成本。采用二步法煉鋼，縮短了冶煉時(shí)間，提高了生產(chǎn)本。 采用AOD法冶煉的不銹鋼，質(zhì)量穩(wěn)定。AOD爐設(shè)備簡(jiǎn)單，基建投資小。AOD法操作簡(jiǎn)單，可靠，并可穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)過程自動(dòng)控制。 三、目的： 主要是冶煉高質(zhì)量的不銹鋼(C<20ppm,S,P<50ppm)； 使用更廉價(jià)的原料(采用高碳鉻代低碳鉻)；備注：使用情

99、況：60－70％的不銹鋼產(chǎn)量；我國太鋼有國內(nèi)第一臺(tái)AOD; 四、不銹鋼的冶煉方法電爐；電爐或轉(zhuǎn)爐＋AOD；電爐或轉(zhuǎn)爐＋VOD. 五、AOD工藝過程 1.爐料：廢鋼、不銹鋼返回料、高碳鉻鐵、高碳鎳鐵 2.吹煉過程溫度及氬氧比的控制 3.分不同溫度及碳含量控制吹煉氬氧比:O2：Ar=4:1(3:1)，C下降為0.2%、T＝1680℃；O2：Ar=2:1， C下降為0.1%、T＝170</p

100、><p><b>　　3.5.3VOD</b></p><p>　　圖3.6VOD法設(shè)備原理圖</p><p>　　基本情況：VD 的功能僅是真空加攪拌，VOD 是Vacuum and stir and injection oxygen；VD主要應(yīng)用于軸承鋼脫氧；VOD 主要用于不銹鋼冶煉； 一、設(shè)備用途：VD型鋼包精煉爐可對(duì)鋼水進(jìn)行真空脫

101、氣處理及真空下合金成分微調(diào)及氬氣攪拌。VOD型鋼包精煉爐是在真空下吹氧、脫碳、真空除氣、真空下合金成分微調(diào)，主要用于精煉超低碳不銹鋼和電工純鐵等。 二、主要形式：VD/VOD型鋼包精煉爐可采用單獨(dú)工位，也可采用雙工位，真空罐為高架式或地坑式布置，也可采用車載式，真空罐蓋的移動(dòng)方式可采取旋開式或車載移開式。 三、設(shè)備組成：VD/VOD型鋼包精煉爐由真空罐、真空罐蓋及罐蓋提升機(jī)構(gòu)、鋼包、氧槍機(jī)構(gòu)、真空加料裝置、測(cè)溫取樣和觀察

102、系統(tǒng)、氧氣系統(tǒng)、氬氣系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、真空泵系統(tǒng)等組成。</p><p>　　VOD 工藝：以冶煉超低碳不銹鋼為例 1.初煉爐將碳控制在0.2－0.5％，P<0.03%以下； 2.鋼液溫度為1630℃； 3.初煉爐除渣后，將VOD鋼包吊入真空室，接底吹氬，開始抽真空，此時(shí)溫 度1550-1580℃; 4.當(dāng)真空度達(dá)到13－20kpa時(shí)，開始吹氧脫碳； 5.碳含量降低的

103、同時(shí)，提高真空度，保鉻不氧化； 6.當(dāng)碳合格時(shí)，停止吹氧，加大真空到100Pa以下，并加大攪拌，進(jìn)一步脫碳，鋼液溫度達(dá)到1670－1750℃； 7.加合金、微調(diào)成分、加鋁吹氬攪拌幾分鐘后，破真空澆鑄。</p><p>　　VOD爐的功能主要有： （1）真空脫碳保鉻，深脫碳，真空碳脫氧； （2）脫氣功能，在一定的周期內(nèi)確保[H]≤1.5ppm，[O]≤20ppm，部分去除鋼中的氮；

104、 （3）能精確調(diào)整鋼水成分； （4）去夾雜及夾雜形態(tài)變性處理。 （5）可以大部分去除鋼中的低熔點(diǎn)有害元素Pb、Sn、As、Sb等，有效去除率可以達(dá)到50~90%。 我們所提供的工藝路線可以向電弧爐裝入熱鐵水進(jìn)行冶煉。此外，該工藝路線還可以同時(shí)采用三步法和兩步法。如此一來，世界上現(xiàn)有的不銹鋼工藝技術(shù)均可以使用。而且，同時(shí)選用兩種不同的工藝路線為根據(jù)不同的原料條件組織生產(chǎn)提供了最大限度的靈活性。</p>&

105、lt;p>　　不銹鋼生產(chǎn)工藝路線：</p><p>　　超高功率電爐—VOD—LF—連鑄</p><p>　　超高功率電爐—AOD—連鑄</p><p>　　超高功率電爐—AOD—VOD—LF—連鑄</p><p>　　超高功率電爐—VOD—真空澆鑄</p><p>　　在冶煉過程中，VOD設(shè)備既可以進(jìn)行終點(diǎn)調(diào)整

106、，更可以做鋼包處理系統(tǒng)——LTS。采用VOD爐不僅可以增加煉鋼種類，提高產(chǎn)品質(zhì)量，更可以大大降低氬氣的消耗量。由于氬氣在我國市場(chǎng)上相對(duì)昂貴，這一選擇也就大大降低了生產(chǎn)成本。</p><p><b>　　3.5連鑄設(shè)備</b></p><p>　　連鑄設(shè)備的主要組成部分 ①鋼包及鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái) </p><p>　　鋼包又

107、稱盛鋼桶、鋼水包、大包等，它是用于盛運(yùn)載鋼液并進(jìn)行澆注的設(shè)備，也是鋼液爐外精煉的容器。 1）鋼包的容量 應(yīng)與煉鋼爐的最大出鋼量匹配?？紤]到出鋼量的波動(dòng)，留有10%的余量和一定的爐渣量；大型鋼包的爐渣量應(yīng)是金屬量的3% ～5%，小型鋼包的渣量為5%～10%；此外，鋼包上口還應(yīng)留有200mm 以上的凈空；作為精煉容器時(shí)要留出更大的凈空。 2）鋼包磚襯厚度 </p>

108、<p>　　鋼包磚襯包括保溫層與耐火工作層，一般砌筑總厚度為100~250mm。工作層砌磚有多種形式，出列入標(biāo)準(zhǔn)的鋼包襯磚磚型外，可針對(duì)專用鋼包依據(jù)其錐度、直徑、高度等參數(shù)設(shè)計(jì)專用襯磚，則砌筑工作更為方便順利，砌磚質(zhì)量也較高。 3）鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)的技術(shù)要求 a.將鋼包運(yùn)送到澆鑄位置，并在澆鑄過程中支撐鋼包； b.能快速進(jìn)入或退出澆鑄校園，滿足多爐連澆的要求； c.在發(fā)生事故時(shí)，能將鋼

109、包轉(zhuǎn)移到安全位置； d.有可能安裝鋼流保護(hù)裝置和鋼液稱量裝置； e.運(yùn)輸鋼液的設(shè)備，傳動(dòng)上應(yīng)保證起動(dòng)和制動(dòng)平衡，以免出鋼液造成事故。 基于以上要求和實(shí)際生產(chǎn)的需要，在設(shè)計(jì)中選擇直臂式鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)。這種回轉(zhuǎn)臺(tái)的兩個(gè)鋼包支撐在同一直臂的兩端，同時(shí)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)鋼包可以同時(shí)做升降運(yùn)動(dòng)。 ②中間包及其載運(yùn)設(shè)備 中間包是鋼包與結(jié)晶器之間的一個(gè)過渡容器。它的作用是