特殊钢流程资料
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特殊钢冶金生产流程
成国光
(北京科技大学冶金与生态学院)
特殊钢棒线材流程
日本山阳
超高功率电弧炉(90t,80MVA)－LF－ RH－CC(三流立式大断面 370×470mm2)－初轧(单机架二辊可逆 轧机)－PSW(大压下量三辊行星轧机)－ 棒线材轧机
山阳钢厂氧含量的变迁
日本大同
EAF(70t,4台)－LF(2台)－RH (2台) － CC(两流立式大断面370×470mm2)－初 轧(1000,750轧机)－棒线材轧机
>1510 1368
差距,K
121
156
~142
80
T.[O], [N] /ppm 70 60 50 40 T.[O]
30
20 10 0
LF1 LF2 LF3
RH1 RH2 RH3 RH4 材
[N]
典型的BOF-LF-RH-CC工艺 精炼效果
80
70 T.[O] /ppm 60 50 40
30
20 10 0
瑞典OVAKO公司
OVAKO公司 氧含量变化
德国轴承钢生产厂家工艺
德国蒂森公司是欧州的主要轴承钢生产厂家 之一，年产轴承钢 16万吨。采用以下两种不同 的轴承钢生产工艺路线:
Ⅰ
Ⅱ
110tEAF
钢桶脱气和精炼
CC
高炉
140tTBM
RH
IC CC
德国Klockner-Georgs厂
转炉
LF
VD
喂线
EAF CLU 浇注
芬兰－Tomio
EAF AOD 浇注
巴西－阿塞西塔
EAF/MRP-L VOD 浇注
曼内斯曼－德马克
初炼炉 MRP-L转炉
典型三步法流程
VOD 浇注
浦项不锈钢厂
EAF 复吹AOD VOD 浇注
奥地利－伯乐钢厂
EAF AOD VOD 浇注
比利时－阿尔兹钢厂
EAF K－OBM－S VOD 浇注
夹杂物去除常数(1/min)
0.100 0.050
NK-AP
0.020 0.010
0.005
20 50 100
RH
200
500
1000
搅拌功(w/t)
5 m
(3 ~ 4) m
(0 ~ 1) m
住友金属和歌山制铁所
160tSTB-Sumitomo Top and Bottom Blowing
1978年 EAF－VD－CC 1983年 EAF－LF－VD－FT－CC 1986年 EAF－LF－RH－FT－CC
蒂森 ：BF－140tTBM－RH－IC(CC)
英钢公司 Rail － British Steel
260tBOF
LF
RH
330mm×254mm Bloom
G.K.Notman,A.Herbert,D.Morris,C.Jemson:Production of clean rail steels in British Steel Corporation,Clean Steel 3,The Institute of Metals,269-276，1986年
(1)废钢/钢水(2)石灰/焦碳
(3)石灰/焦碳/铬矿(4)终还原
转 炉
DC-KCB (K-OBM-S)
VOD
STAR
CC
川崎用南非铬矿砂，双转 炉冶炼不锈钢工艺流程
STAR工艺简图
除 渣
除 渣 K－BOP FeCr 熔化 粗脱碳、脱硫 SS－VOD 终脱碳 脱 氮
Байду номын сангаас
铁水预处 理 － 脱磷
CC
川崎千叶 85吨K－BOP,50吨VOD 冶炼 30%Cr－2%Mo 极低碳、氮不锈钢(要达 到[N]60ppm,VOD 初始碳大于0.80%)
中间包容量
30t
60 T.O /ppm 40
[O] [O]0 exp(kt )
K为脱氧速度常数；（1/min）,
20
RH为0.15左右
0 10 20 30 40 50
0
循环时间(min)
爱知
80tEF VSC LF RH CC
神户
高炉 转炉 除渣 VAD EMS
CC
NKK京浜制铁所：高炉－铁水予处理－转 炉－真空除渣－钢桶精炼－RH－CC
添加CaO-CaF2 循环时间25min 连铸
改进方法
脱氧次序： Al,FeMn,FeSi
电弧
添加CaO-Al2O3 循环时间25min 连铸
LF
调温
造渣 夹杂物去除
RH 连铸
脱气
夹杂物去除
连铸
炉渣特性温度
软化温度,℃
传统工艺, ℃ 改进工艺, ℃
熔化温度,℃
流动温度,℃
1468 1347
1505 1349
弱搅拌
CC
这个厂已经获得了氧含量低于10ppm的清洁度水平。 其具体措施为：(1).减少覆盖渣；(2).降低渣中(FeO) 含量；(3).弱搅拌；(4).合理的脱氧工艺；(5).真空 脱气；(6).连铸中防治水口堵塞。这个厂主要为汽车 工业生产高质量的钢，其中包括轴承钢。
德国克虏伯Siegen-Geisweid厂：
LF1 LF2 LF3
RH1 RH2 RH3 RH4 材
典型的BOF-LF-RH-CC工艺 脱氧效果
不 锈 钢
一步法
电弧炉单炼
感应炉重熔
浇注
二步法
初炼炉
脱碳精炼炉
浇注
三步法
初炼炉
脱碳精炼炉
脱碳精炼炉
浇注
日本川崎千叶厂不锈钢工艺流程
日本川崎千叶三热轧厂不锈钢工艺流程
转炉(SR-KCB/KMS-S)
具有320年的历史，1961年拥有世界上的第一台连铸机， 年产量250万吨，主要产品：中厚板 烧结→高炉→铁水预处理→BOF(185t)→ VD(少量LF)→ 板坯CC →加热→轧制
浦项钢厂工艺：BOF－LF－RH －BLOOM
工序
出钢
工艺
脱氧 造渣
传统方法
脱氧次序： FeSi,FeMn,Al
电弧
新日铁八幡厂第一炼钢厂
1971年－ 1980年
BF
175t LD-OB 脱磷、脱碳 175t LD-OB 铬铁合金 150t VOD 立式板 坯连铸机
1980年 以后
BF
铁水预处 理 脱磷 175t LD-OB 铬铁合金 150t VOD 立式板 坯连铸机
新日铁Yawada Works 不锈钢生产工艺流程
谢谢！
人有了知识，就会具备各种分析能力，
明辨是非的能力。
所以我们要勤恳读书，广泛阅读，
古人说“书中自有黄金屋。
”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，
培养逻辑思维能力；
通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣；
通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量，
炉渣碱度控制；
RH
搅拌制度；
CC
炉渣熔化特性； 炉渣流动性控制。
真空度模式； 真空时间。
CaO (%)
SiO2 (%)
Al2O3 (%)
MnO (%)
T.Fe (%)
B= CaO/SiO2
加入量 (Kg/t)
LD炉渣 59.5 添加剂 钢包渣 44.3 51.0
14.5 7.2 10.1 60
2.5 48.5 32.6
2.0
6.0
4.1
5.75 10.0
0.22
0.40
5.0
15.75
T.O /ppm 40
20
0
Ar前 Ar后 RH后 中间包
NKK京滨制铁所
250tLD
NK-AP
RH
BL-CC
(1) 炉渣精炼 (2) 气体搅拌
脱气； 夹杂物上浮
立式连铸； 400mm×520mm； TD等离子加热
太钢二炼钢冶炼不锈钢工艺流程
酒泉不锈钢厂冶金流程
C S P 流程图
本课程教学目的回顾：
• 使学生对特殊钢领域有总体了解；
•了解我国特殊钢领域所面临的巨大压力和繁重的 任务； •对特殊钢冶金理论和专业知识的基本学习和初步 掌握；
•强调理论和书本知识的应用来解决实际问题；
•培养学生的创新意识和热爱冶金的使命感。
BF
De-P
De-C
RH
BL-CC
SRP-Simple Refining Process
转炉
容量
160t
底吹气体流量
驱动气体流量
0.1Nm3/min
800Nl/min 450min 80t/min Concast 409mm×531mm 15m
RH
插入管内径 循环量 机型
No.2 Bloom CC
断面 浇注半径（casting radius）
国外先进厂家的夹杂物控制措施
日本大同公司的轴承钢质量现状
(A:新工艺；B、C、D:传统工艺;E:ESR－VAR工艺)
各种工艺轴承钢疲劳寿命的比较
川崎水岛制铁所(轴承钢)
转炉
高碳出钢； 炉内加Cr铁； 终点T.Fe <7.0%; 低温出钢 1640℃； 高碱度终点控制。
吹氩站
大同MRAC－SSS新工艺
(Multfunction Refining and Advanced Casting－ Special Solution Soaking)
• LF+RH 多功能精炼实现钢水极低的[O]、 [Ti]含量； • 中间包的彻底密封防止钢水的重氧化； • 连铸坯热履历的最优化来保证轴承钢棒线 材中含钛夹杂物数量的显著减少和尺寸的明 显变小。
选矿
烧结
矿热炉
铬铁热铁水
电炉
AOD
LD
芬兰Tormio不锈钢 卷生产工艺流程
连铸
板坯
冷坯
加热炉
初轧机
炉卷轧机
森吉米尔
瑞典－Sandivck
EAF AOD 浇注
日本知多厂
EAF AOD/VCR 浇注
典型二步法流程
日本－山阳
EAF RH 浇注
日本－和歌山
AOD VOD-PB 浇注
瑞典－Kanthal
成国光
(北京科技大学冶金与生态学院)
特殊钢棒线材流程
日本山阳
超高功率电弧炉(90t,80MVA)－LF－ RH－CC(三流立式大断面 370×470mm2)－初轧(单机架二辊可逆 轧机)－PSW(大压下量三辊行星轧机)－ 棒线材轧机
山阳钢厂氧含量的变迁
日本大同
EAF(70t,4台)－LF(2台)－RH (2台) － CC(两流立式大断面370×470mm2)－初 轧(1000,750轧机)－棒线材轧机
>1510 1368
差距,K
121
156
~142
80
T.[O], [N] /ppm 70 60 50 40 T.[O]
30
20 10 0
LF1 LF2 LF3
RH1 RH2 RH3 RH4 材
[N]
典型的BOF-LF-RH-CC工艺 精炼效果
80
70 T.[O] /ppm 60 50 40
30
20 10 0
瑞典OVAKO公司
OVAKO公司 氧含量变化
德国轴承钢生产厂家工艺
德国蒂森公司是欧州的主要轴承钢生产厂家 之一，年产轴承钢 16万吨。采用以下两种不同 的轴承钢生产工艺路线:
Ⅰ
Ⅱ
110tEAF
钢桶脱气和精炼
CC
高炉
140tTBM
RH
IC CC
德国Klockner-Georgs厂
转炉
LF
VD
喂线
EAF CLU 浇注
芬兰－Tomio
EAF AOD 浇注
巴西－阿塞西塔
EAF/MRP-L VOD 浇注
曼内斯曼－德马克
初炼炉 MRP-L转炉
典型三步法流程
VOD 浇注
浦项不锈钢厂
EAF 复吹AOD VOD 浇注
奥地利－伯乐钢厂
EAF AOD VOD 浇注
比利时－阿尔兹钢厂
EAF K－OBM－S VOD 浇注
夹杂物去除常数(1/min)
0.100 0.050
NK-AP
0.020 0.010
0.005
20 50 100
RH
200
500
1000
搅拌功(w/t)
5 m
(3 ~ 4) m
(0 ~ 1) m
住友金属和歌山制铁所
160tSTB-Sumitomo Top and Bottom Blowing
1978年 EAF－VD－CC 1983年 EAF－LF－VD－FT－CC 1986年 EAF－LF－RH－FT－CC
蒂森 ：BF－140tTBM－RH－IC(CC)
英钢公司 Rail － British Steel
260tBOF
LF
RH
330mm×254mm Bloom
G.K.Notman,A.Herbert,D.Morris,C.Jemson:Production of clean rail steels in British Steel Corporation,Clean Steel 3,The Institute of Metals,269-276，1986年
(1)废钢/钢水(2)石灰/焦碳
(3)石灰/焦碳/铬矿(4)终还原
转 炉
DC-KCB (K-OBM-S)
VOD
STAR
CC
川崎用南非铬矿砂，双转 炉冶炼不锈钢工艺流程
STAR工艺简图
除 渣
除 渣 K－BOP FeCr 熔化 粗脱碳、脱硫 SS－VOD 终脱碳 脱 氮
Байду номын сангаас
铁水预处 理 － 脱磷
CC
川崎千叶 85吨K－BOP,50吨VOD 冶炼 30%Cr－2%Mo 极低碳、氮不锈钢(要达 到[N]60ppm,VOD 初始碳大于0.80%)
中间包容量
30t
60 T.O /ppm 40
[O] [O]0 exp(kt )
K为脱氧速度常数；（1/min）,
20
RH为0.15左右
0 10 20 30 40 50
0
循环时间(min)
爱知
80tEF VSC LF RH CC
神户
高炉 转炉 除渣 VAD EMS
CC
NKK京浜制铁所：高炉－铁水予处理－转 炉－真空除渣－钢桶精炼－RH－CC
添加CaO-CaF2 循环时间25min 连铸
改进方法
脱氧次序： Al,FeMn,FeSi
电弧
添加CaO-Al2O3 循环时间25min 连铸
LF
调温
造渣 夹杂物去除
RH 连铸
脱气
夹杂物去除
连铸
炉渣特性温度
软化温度,℃
传统工艺, ℃ 改进工艺, ℃
熔化温度,℃
流动温度,℃
1468 1347
1505 1349
弱搅拌
CC
这个厂已经获得了氧含量低于10ppm的清洁度水平。 其具体措施为：(1).减少覆盖渣；(2).降低渣中(FeO) 含量；(3).弱搅拌；(4).合理的脱氧工艺；(5).真空 脱气；(6).连铸中防治水口堵塞。这个厂主要为汽车 工业生产高质量的钢，其中包括轴承钢。
德国克虏伯Siegen-Geisweid厂：
LF1 LF2 LF3
RH1 RH2 RH3 RH4 材
典型的BOF-LF-RH-CC工艺 脱氧效果
不 锈 钢
一步法
电弧炉单炼
感应炉重熔
浇注
二步法
初炼炉
脱碳精炼炉
浇注
三步法
初炼炉
脱碳精炼炉
脱碳精炼炉
浇注
日本川崎千叶厂不锈钢工艺流程
日本川崎千叶三热轧厂不锈钢工艺流程
转炉(SR-KCB/KMS-S)
具有320年的历史，1961年拥有世界上的第一台连铸机， 年产量250万吨，主要产品：中厚板 烧结→高炉→铁水预处理→BOF(185t)→ VD(少量LF)→ 板坯CC →加热→轧制
浦项钢厂工艺：BOF－LF－RH －BLOOM
工序
出钢
工艺
脱氧 造渣
传统方法
脱氧次序： FeSi,FeMn,Al
电弧
新日铁八幡厂第一炼钢厂
1971年－ 1980年
BF
175t LD-OB 脱磷、脱碳 175t LD-OB 铬铁合金 150t VOD 立式板 坯连铸机
1980年 以后
BF
铁水预处 理 脱磷 175t LD-OB 铬铁合金 150t VOD 立式板 坯连铸机
新日铁Yawada Works 不锈钢生产工艺流程
谢谢！
人有了知识，就会具备各种分析能力，
明辨是非的能力。
所以我们要勤恳读书，广泛阅读，
古人说“书中自有黄金屋。
”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，
培养逻辑思维能力；
通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣；
通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量，
炉渣碱度控制；
RH
搅拌制度；
CC
炉渣熔化特性； 炉渣流动性控制。
真空度模式； 真空时间。
CaO (%)
SiO2 (%)
Al2O3 (%)
MnO (%)
T.Fe (%)
B= CaO/SiO2
加入量 (Kg/t)
LD炉渣 59.5 添加剂 钢包渣 44.3 51.0
14.5 7.2 10.1 60
2.5 48.5 32.6
2.0
6.0
4.1
5.75 10.0
0.22
0.40
5.0
15.75
T.O /ppm 40
20
0
Ar前 Ar后 RH后 中间包
NKK京滨制铁所
250tLD
NK-AP
RH
BL-CC
(1) 炉渣精炼 (2) 气体搅拌
脱气； 夹杂物上浮
立式连铸； 400mm×520mm； TD等离子加热
太钢二炼钢冶炼不锈钢工艺流程
酒泉不锈钢厂冶金流程
C S P 流程图
本课程教学目的回顾：
• 使学生对特殊钢领域有总体了解；
•了解我国特殊钢领域所面临的巨大压力和繁重的 任务； •对特殊钢冶金理论和专业知识的基本学习和初步 掌握；
•强调理论和书本知识的应用来解决实际问题；
•培养学生的创新意识和热爱冶金的使命感。
BF
De-P
De-C
RH
BL-CC
SRP-Simple Refining Process
转炉
容量
160t
底吹气体流量
驱动气体流量
0.1Nm3/min
800Nl/min 450min 80t/min Concast 409mm×531mm 15m
RH
插入管内径 循环量 机型
No.2 Bloom CC
断面 浇注半径（casting radius）
国外先进厂家的夹杂物控制措施
日本大同公司的轴承钢质量现状
(A:新工艺；B、C、D:传统工艺;E:ESR－VAR工艺)
各种工艺轴承钢疲劳寿命的比较
川崎水岛制铁所(轴承钢)
转炉
高碳出钢； 炉内加Cr铁； 终点T.Fe <7.0%; 低温出钢 1640℃； 高碱度终点控制。
吹氩站
大同MRAC－SSS新工艺
(Multfunction Refining and Advanced Casting－ Special Solution Soaking)
• LF+RH 多功能精炼实现钢水极低的[O]、 [Ti]含量； • 中间包的彻底密封防止钢水的重氧化； • 连铸坯热履历的最优化来保证轴承钢棒线 材中含钛夹杂物数量的显著减少和尺寸的明 显变小。
选矿
烧结
矿热炉
铬铁热铁水
电炉
AOD
LD
芬兰Tormio不锈钢 卷生产工艺流程
连铸
板坯
冷坯
加热炉
初轧机
炉卷轧机
森吉米尔
瑞典－Sandivck
EAF AOD 浇注
日本知多厂
EAF AOD/VCR 浇注
典型二步法流程
日本－山阳
EAF RH 浇注
日本－和歌山
AOD VOD-PB 浇注
瑞典－Kanthal