[新版]不锈钢精炼.ppt
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
AOD改进工艺在钢水碳含量≤0.11%时采用纯氩 吹炼，提高脱碳速度，减少铬的氧化。钢水温度由 原工艺的提高1-4℃/min，变成降低3-6℃/min。
精选整理
12
ห้องสมุดไป่ตู้ 顶底复吹AOD法
传统AOD法脱碳期的氧效率（单位供氧量/脱碳量）只有
70%左右，大约有30%的氧被铬等金属的氧化所消耗。日本星
崎厂开发了顶底复吹AOD法。目前新上的AOD设备都配有顶吹 氧系统。顶底复吹AOD法的特征是在[C]≥0.5%的脱碳一期从 底部风枪送一定比例的氧、氩混合气体，从顶部氧枪吹入一 定速度的氧气，进行软吹或硬吹，反应生成的CO经二次燃烧， 其释放的热量约有75～90%传到熔池，使钢水的升温速度由 通常的127℃/%C提高到195℃/%C，脱碳速度从0.055%/分提 高到0.087%/分。
精选整理
9
AOD法的工艺要点
脱碳终了以后如果不是冶炼含钛不锈钢,不需要脱硫操 作，一般采用AOD单渣法,不扒渣直接进入还原期。 由于脱碳终点温度约在1710-1750℃，为了控制出钢温
度并有利于炉衬寿命，在脱碳后期需添加清洁的本钢
种废钢作为冷却剂。随后加入Fe-Si、Si-Cr、Al等还原 剂和石灰造渣材料，成分、温度合适即可出钢。
Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、 1Cr18Ni9。强度低、塑性好， 可用冷加工的方法使之加工硬化提高强度。
精选整理
2
不锈钢二步法:
是指初炼炉熔化—精炼炉脱碳的工艺流程,常见有初炼 炉—AOD炉；初炼炉—MRP转炉；初炼炉—VOD炉等。
不锈钢三步法:
在二步法基础上增加深脱碳的装备，通常有 初炼炉—AOD—（LF）— VOD； 初炼炉—MRP—（LF）— VOD； 初炼炉—MRP—（LF）— RH-OB等形式。 初炼炉可以是电炉，也可以是转炉；精炼炉一般指以 脱碳为主要功能的装备，例如AOD,VOD,RH-OB（KTB）, CLU，MRP等。其他不以脱碳为主要功能的装备，例如 LF钢包炉、钢包吹氩、喷粉等，在划分二步法或三步法 时则不算做其中的一步。此外，这里把专用炉熔化铬铁 的操作，也不列入其中的一步。
原料条件不好或成品硫要求≯50ppm时采用双渣法操 作.
AOD炉的冶炼时间一般为90分钟左右。气体消耗视原料 情况及终点碳水平而不同。一般氩气消耗为12～ 23Nm3/吨，氧为15～25Nm3/吨。Fe-Si用量为8～ 20Kg/吨，石灰40～80Kg/吨，冷却剂为钢水量的3～ 10%。
精选整理
10
精选整理
3
AOD(Argon Oxygen Decarburization)炉简图
出钢口
Ar,O2混 合气体
双层套管 风精选口整理
返回
4
1 二步法冶炼不锈钢的典型工艺
1.1 初炼炉-AOD工艺
AOD法是世界上冶炼不锈钢的主要方法，占世界不锈钢产量 的70-80%。
AOD的原理是吹惰性气体(Ar)作稀释气体,降低碳-氧反应产 物CO的分压(PCO),以达到去碳保铬的目的.
现代不锈钢冶炼工艺
材料与冶金学院 董方
精选整理
1
不锈钢:在空气、水、酸、盐的水溶液中及其 它氧化性气氛中具有很高的化学稳定性。
铁素体不锈钢：含碳量一般小于0.1%，铬13—30%。 单相的铁素体组织，Cr17、 Cr25 、Cr28。 马氏体不锈钢：含碳0.1—0.4%，铬16—18%。淬火 得到马氏体组织。 1Cr13、2Cr13、3Cr13。 奥氏体不锈钢：含铬17—20%，镍9—11%，常温仍 保持奥氏体组织。不磁化、硬度小、加工性能好。
AOD主要特点
可以大量使用廉价的高碳铬铁、粗氩和氮气； 工艺稳定，效率高,产品质量好； 炉龄150—300次,高于VOD法； 脱硫效率高于VOD法，可高达90%； 铬收得率95-99%,高于VOD法； 投资少,约为VOD法的1/3。
精选整理
11
改进的AOD工艺 ：基本特征是更加靠近C-Cr-T平衡曲线
精选整理
5
工艺参数
氧氩比：AOD吹炼所用的混合气体中氧气和 氩气的体积比。
✓ 氧氩比在很大程度上影响着AOD的脱碳速率， 铬的氧化速率以及溶池的升温速率。为尽可能 减少铬的氧化和控制溶池温度，吹炼过程中根 据溶池含碳量和温度调节氧氩比。
✓ 氧氩比的理论值可以根据Fe—Cr—C—O四元 素的平衡条件，用热力学的方法计算。
混合气体流量：氧氩比确定后，取决于氧气流 量。
精选整理
6
精选整理
7
AOD法的工艺要点：
AOD对电炉所炼半钢的碳含量没有严格的要求，通常波动 于1—2%；硅的含量一般控制在0.2—0.4%；对硫含量不做要 求；出钢温度控制在1620±10℃ 。
AOD法吹入氧、氩气体的比例一般为3个阶段或4个阶段。 第一阶段O2：Ar（N2）=4:1(3：1)，将碳氧化到0.3%左右，此 时熔池温度约为1680°C.第二阶段O2：Ar=2：1或1：1将碳氧 化到0.1%左右，熔池温度约为1690-1720°C.第三阶段O2： Ar=1：2，将碳氧化到0.03%左右,当炼碳含量小于0.01%的极 低碳钢种时,第四阶段O2：Ar=1：3(1:4)继续脱碳。
为了减少铬的氧化和防止钢液温度过高,在吹炼时要改变氩氧 的混合比.实际操作中冶炼过程中分阶段变化氧压比例.
氮含量要求低的钢种,应使用纯氩.对氮含量要求不高的钢种 可以使用粗氮或以氮气代替氩气.
为保护炉体耐火材料,钢液温度不应超过1750°C,氧化期温度 高时可加入清洁干燥的同钢种返回钢,以冷却钢液.
AOD改进工艺在[C]≥0.7%脱碳Ⅰ期采用纯O2吹 炼，此时不会发生铬的氧化，其结果与O2/Ar=4/1时 是一样的。60吨AOD的供O2速度由2880NM3/h增大到 3600Nm3/h，使脱碳速度提高了0.02%/min，Ar消耗 减少了2.8 Nm3/t，冶炼时间缩短3分钟。
AOD改进工艺把在钢水碳含量0.11-0.7%区间分 阶段降低O2/Ar改为连续降低O2/Ar，脱碳效率提高 了6%，硅铁使用量降低了0.7Kg/t。
精选整理
8
AOD法的工艺要点：
最后用纯氩吹炼3～5分钟，使钢水中溶解氧 继续脱碳，还可以减少还原Fe-Si的用量。
钢中碳含量达到要求时,停止吹氧结束氧化期, 加入硅铁,铝,石灰进入还原期,还原温度应高于 1700°C,还原期间继续向炉内吹入氩气,铬的 回收率99%,锰的回收率90%以上,还原期可脱 硫.
精选整理
12
ห้องสมุดไป่ตู้ 顶底复吹AOD法
传统AOD法脱碳期的氧效率（单位供氧量/脱碳量）只有
70%左右，大约有30%的氧被铬等金属的氧化所消耗。日本星
崎厂开发了顶底复吹AOD法。目前新上的AOD设备都配有顶吹 氧系统。顶底复吹AOD法的特征是在[C]≥0.5%的脱碳一期从 底部风枪送一定比例的氧、氩混合气体，从顶部氧枪吹入一 定速度的氧气，进行软吹或硬吹，反应生成的CO经二次燃烧， 其释放的热量约有75～90%传到熔池，使钢水的升温速度由 通常的127℃/%C提高到195℃/%C，脱碳速度从0.055%/分提 高到0.087%/分。
精选整理
9
AOD法的工艺要点
脱碳终了以后如果不是冶炼含钛不锈钢,不需要脱硫操 作，一般采用AOD单渣法,不扒渣直接进入还原期。 由于脱碳终点温度约在1710-1750℃，为了控制出钢温
度并有利于炉衬寿命，在脱碳后期需添加清洁的本钢
种废钢作为冷却剂。随后加入Fe-Si、Si-Cr、Al等还原 剂和石灰造渣材料，成分、温度合适即可出钢。
Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、 1Cr18Ni9。强度低、塑性好， 可用冷加工的方法使之加工硬化提高强度。
精选整理
2
不锈钢二步法:
是指初炼炉熔化—精炼炉脱碳的工艺流程,常见有初炼 炉—AOD炉；初炼炉—MRP转炉；初炼炉—VOD炉等。
不锈钢三步法:
在二步法基础上增加深脱碳的装备，通常有 初炼炉—AOD—（LF）— VOD； 初炼炉—MRP—（LF）— VOD； 初炼炉—MRP—（LF）— RH-OB等形式。 初炼炉可以是电炉，也可以是转炉；精炼炉一般指以 脱碳为主要功能的装备，例如AOD,VOD,RH-OB（KTB）, CLU，MRP等。其他不以脱碳为主要功能的装备，例如 LF钢包炉、钢包吹氩、喷粉等，在划分二步法或三步法 时则不算做其中的一步。此外，这里把专用炉熔化铬铁 的操作，也不列入其中的一步。
原料条件不好或成品硫要求≯50ppm时采用双渣法操 作.
AOD炉的冶炼时间一般为90分钟左右。气体消耗视原料 情况及终点碳水平而不同。一般氩气消耗为12～ 23Nm3/吨，氧为15～25Nm3/吨。Fe-Si用量为8～ 20Kg/吨，石灰40～80Kg/吨，冷却剂为钢水量的3～ 10%。
精选整理
10
精选整理
3
AOD(Argon Oxygen Decarburization)炉简图
出钢口
Ar,O2混 合气体
双层套管 风精选口整理
返回
4
1 二步法冶炼不锈钢的典型工艺
1.1 初炼炉-AOD工艺
AOD法是世界上冶炼不锈钢的主要方法，占世界不锈钢产量 的70-80%。
AOD的原理是吹惰性气体(Ar)作稀释气体,降低碳-氧反应产 物CO的分压(PCO),以达到去碳保铬的目的.
现代不锈钢冶炼工艺
材料与冶金学院 董方
精选整理
1
不锈钢:在空气、水、酸、盐的水溶液中及其 它氧化性气氛中具有很高的化学稳定性。
铁素体不锈钢：含碳量一般小于0.1%，铬13—30%。 单相的铁素体组织，Cr17、 Cr25 、Cr28。 马氏体不锈钢：含碳0.1—0.4%，铬16—18%。淬火 得到马氏体组织。 1Cr13、2Cr13、3Cr13。 奥氏体不锈钢：含铬17—20%，镍9—11%，常温仍 保持奥氏体组织。不磁化、硬度小、加工性能好。
AOD主要特点
可以大量使用廉价的高碳铬铁、粗氩和氮气； 工艺稳定，效率高,产品质量好； 炉龄150—300次,高于VOD法； 脱硫效率高于VOD法，可高达90%； 铬收得率95-99%,高于VOD法； 投资少,约为VOD法的1/3。
精选整理
11
改进的AOD工艺 ：基本特征是更加靠近C-Cr-T平衡曲线
精选整理
5
工艺参数
氧氩比：AOD吹炼所用的混合气体中氧气和 氩气的体积比。
✓ 氧氩比在很大程度上影响着AOD的脱碳速率， 铬的氧化速率以及溶池的升温速率。为尽可能 减少铬的氧化和控制溶池温度，吹炼过程中根 据溶池含碳量和温度调节氧氩比。
✓ 氧氩比的理论值可以根据Fe—Cr—C—O四元 素的平衡条件，用热力学的方法计算。
混合气体流量：氧氩比确定后，取决于氧气流 量。
精选整理
6
精选整理
7
AOD法的工艺要点：
AOD对电炉所炼半钢的碳含量没有严格的要求，通常波动 于1—2%；硅的含量一般控制在0.2—0.4%；对硫含量不做要 求；出钢温度控制在1620±10℃ 。
AOD法吹入氧、氩气体的比例一般为3个阶段或4个阶段。 第一阶段O2：Ar（N2）=4:1(3：1)，将碳氧化到0.3%左右，此 时熔池温度约为1680°C.第二阶段O2：Ar=2：1或1：1将碳氧 化到0.1%左右，熔池温度约为1690-1720°C.第三阶段O2： Ar=1：2，将碳氧化到0.03%左右,当炼碳含量小于0.01%的极 低碳钢种时,第四阶段O2：Ar=1：3(1:4)继续脱碳。
为了减少铬的氧化和防止钢液温度过高,在吹炼时要改变氩氧 的混合比.实际操作中冶炼过程中分阶段变化氧压比例.
氮含量要求低的钢种,应使用纯氩.对氮含量要求不高的钢种 可以使用粗氮或以氮气代替氩气.
为保护炉体耐火材料,钢液温度不应超过1750°C,氧化期温度 高时可加入清洁干燥的同钢种返回钢,以冷却钢液.
AOD改进工艺在[C]≥0.7%脱碳Ⅰ期采用纯O2吹 炼，此时不会发生铬的氧化，其结果与O2/Ar=4/1时 是一样的。60吨AOD的供O2速度由2880NM3/h增大到 3600Nm3/h，使脱碳速度提高了0.02%/min，Ar消耗 减少了2.8 Nm3/t，冶炼时间缩短3分钟。
AOD改进工艺把在钢水碳含量0.11-0.7%区间分 阶段降低O2/Ar改为连续降低O2/Ar，脱碳效率提高 了6%，硅铁使用量降低了0.7Kg/t。
精选整理
8
AOD法的工艺要点：
最后用纯氩吹炼3～5分钟，使钢水中溶解氧 继续脱碳，还可以减少还原Fe-Si的用量。
钢中碳含量达到要求时,停止吹氧结束氧化期, 加入硅铁,铝,石灰进入还原期,还原温度应高于 1700°C,还原期间继续向炉内吹入氩气,铬的 回收率99%,锰的回收率90%以上,还原期可脱 硫.