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不銹鋼冶煉工藝流程的分析與比較

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不銹鋼冶煉工藝流程的分析與比較

發布日期:2021-01-09 作者: 點擊:

  當前,我國作為不銹鋼生產和消費大國,不銹鋼種類繁多,根據鋼種用途及原材料的不同形成了不同的冶煉工藝路線。包頭不銹鋼近幾年來,我國不銹鋼冶煉技術沿著提高生產率、簡化工藝、降低生產成本和提高鋼水質量的方向發展,在原材料和工藝裝備方面得以不斷優化。


  三種冶煉工藝各有優缺


  目前世界上生產不銹鋼的冶煉工藝主要分為一步法、二步法和三步法,其中EAF+AOD(電弧爐+氬氧精煉爐)的兩步法工藝約占70%,三步法工藝約占20%。隨著低磷鐵水被廣泛應用于不銹鋼生產,新型一步法不銹鋼冶煉工藝也被越來越多的不銹鋼生產企業采用。為適應不銹鋼市場的激烈競爭,提高產品質量同時也降低生產成本,我國各企業應根據自身的實際情況選擇合適的不銹鋼冶煉工藝。


  一步法不銹鋼冶煉工藝。早期的一步法不銹鋼冶煉工藝,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以及AOD爐在不銹鋼生產領域的廣泛應用,這種僅用電爐冶煉不銹鋼的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。


  目前很多不銹鋼生產企業采用部分低磷或脫磷鐵水代替廢鋼,將鐵水和合金作為原料進入AOD爐進行不銹鋼的冶煉,由此形成了新型一步法冶煉工藝。新型一步法冶煉工藝與早期一步法相比在生產流程上取消了電爐這一冶煉環節,其優點包括:一是降低投資;二是降低生產成本;三是高爐鐵水冶煉降低了配料成本,降低了能耗,提高了鋼水純凈度;四是廢鋼比低,適應現有的廢鋼市場;五是對于冶煉400系列不銹鋼尤為經濟。


  但新型一步法對原料條件和產品方案具有相應要求:一是要求AOD入爐鐵水磷含量低于0.03%以下,因此冶煉流程中須增加鐵水脫磷處理環節;二是不適用于成分復雜、合金含量高的不銹鋼品種。


  新型一步法不銹鋼生產工藝目前被廣泛應用于生產400系列不銹鋼。作為發展中國家,我國廢鋼資源缺乏,又是極度貧鎳的國家,加之400系列不銹鋼在日常生活和工業生產領域的應用范圍越來越廣,這些客觀條件都使得新型一步法不銹鋼冶煉被越來越多的生產企業采用。


  二步法不銹鋼冶煉工藝。二步法不銹鋼代表工藝路線為EAF→AOD、EAF→VOD(電弧爐→VOD真空精煉爐)。EAF→AOD工藝的產能目前占世界不銹鋼產能的70%左右,其中EAF爐主要用于熔化廢鋼和合金原料,生產不銹鋼預熔體,不銹鋼預熔體再進入到AOD爐中冶煉成合格的不銹鋼鋼水。


  二步法不銹鋼冶煉工藝被廣泛應用于生產各系列不銹鋼,其優點包括:電爐對原材料要求不高,生產周期相對于一步法工藝稍短,靈活性好,可生產除了超低碳、氮不銹鋼外95%的不銹鋼品種。


  但二步法在介質消耗、品種方案等方面仍須注意以下三點:一是近年來隨著冶煉工藝的進步和操作水平的提高,兩步法冶煉工藝的氬氣等介質消耗量明顯減少,但相比一步法和三步法其氬氣等介質消耗仍稍大;二是AOD爐脫碳到終點時,鋼水中氧含量較高,須加入硅鐵還原鋼水中的氧,因此硅鐵耗量高;三是目前還不能用于生產超低碳、氮不銹鋼,且鋼中含氣量較高。


  三步法不銹鋼冶煉工藝。三步法的基本工藝流程為:初煉爐→復吹轉爐/AOD爐→真空精煉裝置。三步法是冶煉不銹鋼的先進方法,產品質量好,適用于專業化的生產廠家,也適用于聯合鋼鐵企業的不銹鋼生產。


  不銹鋼三步法是在二步法的基礎上增加了深脫碳的環節,其冶煉工藝優點為:一是各環節分工明確,生產節奏快,操作優化;二是產品質量高,氮、氫、氧和夾雜物含量低,可生產的品種范圍廣;三是可采用鐵水冶煉,對原料的要求也不高,原料選擇靈活。


  不過,三步法不銹鋼冶煉工藝將冶金功能分步實現,對生產投資會產生以下影響:一是增加了工藝環節,投資和生產成本較高;二是真空裝備系統復雜,維護量大。


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