不锈钢冶炼工艺技术

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1、不锈钢冶炼工艺技术1、前言不锈钢有许多优良的性能，外观精美，使用寿命长，可以100%回收利用，因此得以广泛应用。不锈钢冶炼工艺技术的进步，特别是20世纪60年代以后，炉外精炼和连续铸锭技术的使用，进一步促进了不锈钢的快速发展，改善了不锈钢的质量，提高了成材率，降低了生产成本。中国从20世纪50年代初开始生产不锈钢，当时用3t电弧炉冶炼，没有炉外精炼设备和连铸，年产量仅为几百吨到几千吨，质量、品种和成本均不能满足要求。20世纪80年以来，太原钢铁公司和钢铁研究总院等单位率先在中国开发AOD炉外精炼工艺技术。随后，各特殊钢厂先后占安装了18-40tAOD和15

2、-60tVOD炉外精炼装置，精炼比也得以显著提高。1985年以前，中国不锈钢的铸锭一直采用落后的模铸。太钢1280立式连铸机于1985年投产后，上钢三厂、重庆特钢和上钢五厂相继有板坯、方坯连铸机投生产。1989年，成都无缝钢管厂不锈钢管坯水平连铸机的投产，结束了我国不锈钢铸锭完全采用模铸的历史。但由于种种原因，中国不锈钢年产量一直在30万t左右徘徊，不锈钢冶炼工艺技术的进展缓慢，严重制约了中国不锈钢的发展。2000年以来，国家对钢铁行业结构进行了调整，采取一系列鼓励不锈钢行业发展的政策措施，使中国不锈钢炼钢生产实现跨越式发展，从1999年的35万t增长到2

3、003年的177.8万t，年均增长率约50％，成为世界名名列第4位的不锈钢炼钢生产大国。图I为中国不锈钢炼钢生产的发展。太原钢铁（集团）有限公司是目前中国最大的不锈钢炼钢生产企业，近几年来，经过不断地技术改造，特别是实施50万t不锈钢改造项目后，不锈钢和钢材产量迅速增长，从2000年的24.3万t和22.1万t增长到2003年的66.37万t和58.38万t（图2）。目前，50万t改造项目已全面完工，2004年的不锈钢和钢材产量目标分别为90万t和81万t，按实际生产量，太钢已跨人世界十大不锈钢炼钢生产企业之列。宝钢集团上钢一厂72万t不锈钢板卷项目和上钢

4、五厂35万t不锈钢和特殊钢长材项目已投产。这进一步加快了中国不锈钢生产的发展。中国不锈钢炼钢生产的迅猛发展除得益于国家的大力支持，行业结构调整之外，各生产企业，特别是国有企业的冶炼工艺装备和生产操作技术也有了很大的进步，这为今后的发展奠定了良好的基础。2、AOD炉装备和工艺的发展AOD炉是精炼不锈钢的主要设备，目前世界上约有1-175tAOD炉155台，其中1/2在不锈钢厂，其余在铸造厂。AOD精炼的不锈钢产量约占世界不锈钢80%以上。中国第一台18tAOD炉自1983年9月投产以来，目前约有1-40tAOD炉20多座，其中18t以上AOD炉共8台（包括太

5、钢3x40t、大连1x40t、浦东1x30t、上钢五厂1x18t、长城118t和宜达lx18t等）。2004年，上钢五厂60tAOD炉和上钢一厂120tAOD炉的投产使中国AOD炉装备水平有了明显的提高。太钢是中国最早采用AOD炉生产不锈钢的企业，目前AOD炉已累计生产不锈钢200多万t，积累了许多经验。为了进一步扩大生产能力，太钢对18tAOD炉实施两次技术改造。经过第一次改造，AOD炉容由18t扩至40t，生产能力由16万t提高到40万t。2004年实施第二次改造，炉容进一步扩大至45t，增设顶吹氧枪，缩短了冶炼时间；引进奥钢联专家自动化控制系统，提高

6、了冶炼控制精度；降低氨气消耗，加大了除尘风机的除尘能力，改善了环境质量。经过两次改造，太钢AOD炉装备水平达到国际先进水平，AOD炉两次改造后的技术参数见表to此外，太钢还计划实施日元贷款环保项目，6座18t化钢电炉将被改造成一座90t超高功率化钢电炉，这不但消除了化钢速度慢的生产瓶颈，也使生产能力进一步提高到50万t，大大改善了环境质量，实现了真正的清洁生产。近年来，中国AOD生产的操作技术取得了明显的成绩，主要进展如下：（1）炉衬寿命的提高AOD炉的炉衬寿命是AOD生产的主要技术经济指标，经过多年来的技术攻关，特别是在改进操作工艺（例如，降低电炉出钢时

7、的硅含量，改进AOD造渣制度，脱碳期碱度从0.5提高到1．0，还原期碱度从0.8一1．0提高到2.0一3.5以及采用优质耐火材料改进筑炉工艺等方面做了不少工作，AOD炉衬寿命普遍有了提高。表2为太钢AOD炉炉衬寿命提高的情况，平均达110次，最高130次，其中使用太钢自产耐火材料的平均寿命达92次。(2）脱硫工艺的改进中国AOD炉大多采用单渣法吹炼工艺。为降低钢中S含量，采用快速脱S工艺，精炼期渣中碱度控制在2.5左右，钢包添加SiCa，利用出钢时强烈搅拌作用脱硫，使钢中残留适量钙。改进AOD工艺后，脱硫率在70%以上。目前，太钢不锈钢中硫含量稳定在0.0

8、05%以下，平均0.0034%。(3)含N不锈钢冶炼含N不锈钢中的