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不锈钢冶炼工艺流程的分析与比较

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不锈钢冶炼工艺流程的分析与比较

发布日期:2021-01-09 作者: 点击:

  当前,我国作为不锈钢生产和消费大国,不锈钢种类繁多,根据钢种用途及原材料的不同形成了不同的冶炼工艺路线。包头不锈钢近几年来,我国不锈钢冶炼技术沿着提高生产率、简化工艺、降低生产成本和提高钢水质量的方向发展,在原材料和工艺装备方面得以不断优化。


  三种冶炼工艺各有优缺


  目前世界上生产不锈钢的冶炼工艺主要分为一步法、二步法和三步法,其中EAF+AOD(电弧炉+氩氧精炼炉)的两步法工艺约占70%,三步法工艺约占20%。随着低磷铁水被广泛应用于不锈钢生产,新型一步法不锈钢冶炼工艺也被越来越多的不锈钢生产企业采用。为适应不锈钢市场的激烈竞争,提高产品质量同时也降低生产成本,我国各企业应根据自身的实际情况选择合适的不锈钢冶炼工艺。


  一步法不锈钢冶炼工艺。早期的一步法不锈钢冶炼工艺,是指在一座电炉内完成废钢熔化、脱碳、还原和精炼等工序,将炉料一步冶炼成不锈钢。随着炉外精炼工艺的不断发展以及AOD炉在不锈钢生产领域的广泛应用,这种仅用电炉冶炼不锈钢的一步法冶炼生产工艺由于冶炼周期长、作业率低、生产成本高,被逐步淘汰。


  目前很多不锈钢生产企业采用部分低磷或脱磷铁水代替废钢,将铁水和合金作为原料进入AOD炉进行不锈钢的冶炼,由此形成了新型一步法冶炼工艺。新型一步法冶炼工艺与早期一步法相比在生产流程上取消了电炉这一冶炼环节,其优点包括:一是降低投资;二是降低生产成本;三是高炉铁水冶炼降低了配料成本,降低了能耗,提高了钢水纯净度;四是废钢比低,适应现有的废钢市场;五是对于冶炼400系列不锈钢尤为经济。


  但新型一步法对原料条件和产品方案具有相应要求:一是要求AOD入炉铁水磷含量低于0.03%以下,因此冶炼流程中须增加铁水脱磷处理环节;二是不适用于成分复杂、合金含量高的不锈钢品种。


  新型一步法不锈钢生产工艺目前被广泛应用于生产400系列不锈钢。作为发展中国家,我国废钢资源缺乏,又是极度贫镍的国家,加之400系列不锈钢在日常生活和工业生产领域的应用范围越来越广,这些客观条件都使得新型一步法不锈钢冶炼被越来越多的生产企业采用。


  二步法不锈钢冶炼工艺。二步法不锈钢代表工艺路线为EAF→AOD、EAF→VOD(电弧炉→VOD真空精炼炉)。EAF→AOD工艺的产能目前占世界不锈钢产能的70%左右,其中EAF炉主要用于熔化废钢和合金原料,生产不锈钢预熔体,不锈钢预熔体再进入到AOD炉中冶炼成合格的不锈钢钢水。


  二步法不锈钢冶炼工艺被广泛应用于生产各系列不锈钢,其优点包括:电炉对原材料要求不高,生产周期相对于一步法工艺稍短,灵活性好,可生产除了超低碳、氮不锈钢外95%的不锈钢品种。


  但二步法在介质消耗、品种方案等方面仍须注意以下三点:一是近年来随着冶炼工艺的进步和操作水平的提高,两步法冶炼工艺的氩气等介质消耗量明显减少,但相比一步法和三步法其氩气等介质消耗仍稍大;二是AOD炉脱碳到终点时,钢水中氧含量较高,须加入硅铁还原钢水中的氧,因此硅铁耗量高;三是目前还不能用于生产超低碳、氮不锈钢,且钢中含气量较高。


  三步法不锈钢冶炼工艺。三步法的基本工艺流程为:初炼炉→复吹转炉/AOD炉→真空精炼装置。三步法是冶炼不锈钢的先进方法,产品质量好,适用于专业化的生产厂家,也适用于联合钢铁企业的不锈钢生产。


  不锈钢三步法是在二步法的基础上增加了深脱碳的环节,其冶炼工艺优点为:一是各环节分工明确,生产节奏快,操作优化;二是产品质量高,氮、氢、氧和夹杂物含量低,可生产的品种范围广;三是可采用铁水冶炼,对原料的要求也不高,原料选择灵活。


  不过,三步法不锈钢冶炼工艺将冶金功能分步实现,对生产投资会产生以下影响:一是增加了工艺环节,投资和生产成本较高;二是真空装备系统复杂,维护量大。


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