不锈钢冶炼工艺技术
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不锈钢冶炼工艺技术简介
2007年08月12日星期日 08:34
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
15-60tVOD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2003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。
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。
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0.8-1.0提高到2.0-3.5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。
太钢AOD炉炉衬寿命平均达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0.005%以下,平均0.0034%。
(3)含N不锈钢冶炼
含N不锈钢中的氮合金化主要有两条途径:一是加人氮化锰、氮化铬等合金进行合金化,二是用氮气直接合金化,后者具有较低的生产成本。
AOD炉可以用氮气直接合金化,因而,冶炼不锈钢具有很大的优势。
太钢在18t和40tAOD 炉中应用氮在不锈钢中的溶解、脱除理论,建立了氮合金化工艺模型,冶炼中不需要在线分析钢中氮含量就能较为精确地控制成品中的氮含量,控制精
±0.0135%。
目前,太钢已用氮气直接合金化的方法应用该模型批量生产
OCr19Ni9N、OCr19Ni9NbN、1Cr17Mn6Ni5N、00Cr18Ni5Mo3Si2N和00Cr22Ni5Mo3N 等含氮不锈钢钢种。
2003年,生产各类含N不锈钢3.5万t,取得了明显的经济效益。
(4)AOD除尘灰的利用
AOD炉冶炼时的粉尘量为钢产量0.7%-1.0%,一般AOD粉尘中含
Cr2O315%,NiO4%,CaO26%,Fe27%,MgO15%以及其它物质,粉尘粒度≤20μm,粉尘中Cr2O3和NiO是贵重金属氧化物。
若不回收,不仅造成资源浪费,也会污染环境。
因此,如何回收AOD粉尘中的Cr、Ni二物是各不锈钢炼钢厂的重要课题。
太钢经研究采用的回收工艺是按还氧化物所需的sic量与粉尘混合成型,经200℃干燥后送至中频感应炉进行熔还原,铸成高C镍铬合金(Cr13%-Ni6%),再送回电炉冶炼,用这种方法回收的AOD炉粉尘已取得较好的经济效益。
铁水冶炼不锈钢技术的进展
中国是一个发展中的国家。
废钢,特别是不锈钢废钢的积蓄量很少,因此,开发用全部铁水或部分铁水冶炼不锈钢是中国不锈钢厂的目标,世界上有3家工厂用铁水冶炼不锈钢,包括日本新日铁八幡厂、JFE集团川崎千叶厂以及巴西Acesita厂。
中国太钢于2003年建成一条以铁水为主要原料的三步法生产工艺即铁水预处理脱硅脱磷-30tUHP电炉预熔合金-75tK-OBM-S复吹转炉脱碳
-80tVOD精炼80tLF炉精炼—立弯式方板坯连铸机。
其关键设备铁水预处理从日本JFE集团川崎引进,75tK-B0M-S转炉从奥钢联引进,80tVOD从达涅利引进,这条生产线的设计不锈钢产量55t。
该转炉冶炼不锈钢有以下特点:
(1)原料灵活,既可以用EAF预熔合金(15-30t)+部分脱磷铁水
(30-50t),也可全部用脱磷铁水(65t)冶炼不锈钢;
(2)转炉炉容较大,可以保证平稳操作而不产生飞溅;
(3)带枪位控制的顶枪,可以获得高的脱碳速度以及CO后吹操作,以保证冶炼操作中的热能需要;
(4)底部风口冷却气体流量和压力可以单独控制,以保证最佳冷却和延长风口的使用寿命;
(5)采用VAI-CON-TEMP连续测温装置;
(6)采用气动挡渣器和IRIS测渣系统,减少出钢时渣量过多,以保证下工序VOD操作顺行;
(7)采用先进的LevelII自动控制系统和软件模型,确保转炉冶炼不锈钢时的全自动控制,提高不锈钢质量。
经过1年来的实践,太钢基本上掌握了K-OBM-S转炉不锈钢工艺,取得了以下成果:
(1)K-OBIII-S原设计产量为35万t/a,2003年4月投产以来,当年生产不锈钢26.05万t,2004年安装K-OBNI-S转炉炉壳更换车,缩短了炉壳更换时间。
完成改造后,不锈钢设计产量为55万t/a。
(2)炉衬寿命不断提高,从开始的200次左右提高到目前的近700次,炉底寿命也在不断提高,从开始时的50次提高到目前的近300次(每个炉衬更换2-3次炉底)。
(3)氢卸消耗大幅度降低,原设计冶炼304不锈钢氢气消耗为8m3/t,现
在底部风口全流程以N2代Ar,取得明显的经济效益。
(4)取消电炉熔化合金工序,实施了100%脱磷铁水,铬铁全部加人转炉内冶炼400系列不锈钢的二步法生产工艺流程,大幅度降低生产成本。
(5)由于采用脱P铁水冶炼不锈钢,钢中P含量低于以废钢为主要原料冶炼的不锈钢,钢中As,Su,Cu等有害元素也大大降低。
宝钢集团上钢一厂年产72万t以铁水和铬铁水为主要原料的一条不锈钢炼钢生产线已投产。
其工艺路线是铁水预处理-100tUHP电炉预熔铬铁水和合金-120tVOD精炼-120tVOD精炼-连铸。
该生产线的转炉采用AOD-L。
这条生产线的投产进一步提高了中国用铁水冶炼不锈钢的技术水平。
连铸技术的进展
中国不锈钢连铸技术起点较晚,直至1985年,太钢投产了中国第一台立式板坯不锈钢连铸机。
由于这台连铸机采用单炉连铸离线切割方式,钢包容量只有18t,最高年产量仅5.8万t,不能实现全连铸生产。
1999年,太钢决定对这台连铸机实施技术改造。
其改造目的是增加钢包和中间包容量,采用在线切割方式实现多炉连铸,改变二冷方式,提高铸坯质量。
2004年,又决定对这台连铸机实施第二次技术改造。
这次改造目的是增加铸坯厚度规格至200mm,提高铸坯质量,降低铸坯修磨损失。
其主要内容是将结晶器振动方式改为DYNAFLEX液压振动,二冷系统实施动态冷却(DYNACS),安装VAI一Q质量控制专家系统,增设粒状保护渣自动加人装置和铸坯打印机。
经过改造,太钢在连铸工艺方面取得了以下进展:
(1)不锈钢连铸比明显提高。
立式连铸机的连铸比从1999年的51.4%提高到2003年的97.5%。
(2)连浇炉数明显提高。
对于304钢种来说,连浇炉数在6炉以上,连铸坯收得率提高2.37个百分比,平均96.97%。
(3)连铸工艺作了改进。
连铸钢水包全部采用底吹氢工艺,中间包采用挡渣墙和挡渣坝,连铸过程实施快速更换水口和无氧化保护浇铸工艺,连铸坯纯净度明显提高,其中氧含量和夹杂物含量分别稳定在50ppm和60xl0ppm以下(1ppm =10-6)。
(4)连铸坯修磨损失明显降低。
修磨损失从1999年的4%左右降至2003年的1.5%以下,预计2004年50%铸坯不修磨,修磨损失进一步降至0.5%左右。
中国在2003-2004年期间投产的3台较先进的连铸机分别安装在太钢、宝钢集团上钢一厂和五厂。
这3台连铸机均设有液面自动控制、结晶器液压振动、防止漏钢预报、电磁搅拌、二冷动态气雾冷却和轻压下以及二级计算机控制系统,
能确保不锈钢铸坯质量。
这些连铸机的投产必将进一步提高中国不锈钢连铸技术的水平。
发展趋势
(1) 不锈钢企业的规模化和集约化
国际不锈钢企业的规模化和集约化已成为潮流,特别是不锈钢板材生产的集中度越来越高,世界排名前10位的不锈钢公司产量占世界不锈钢总产量80%。
名列前茅的阿赛洛公司、克虏伯蒂森不锈钢公司、奥托昆普公司和阿塞里诺克斯公司的炼钢能力均超过200万t,其中阿塞洛公司达350万to不锈钢企业的大型化和集约化对降低原材料的采购成本和冶炼成本极有效果,对于提高生产效率和产品质量也有很大的好处。
中国生产不锈钢的企业多达16家以上,这还不包括众多的民营企业,规模最大的太钢,目前能力也只有100万t,中国又是世界不锈钢消费量最多的国家。
因此,有必要顺应国际潮流,继续按照国际确定的“南宝北太”发展不锈钢的思路,分别将太钢和宝钢建成年产250万t和150万t以上规模的不锈钢炼钢生产企业,提高中国不锈钢炼钢生产企业的集中度,促进中国不锈钢工业的健康发展。
(2)不锈钢炼钢生产设备的大型化
不锈钢炼钢生产设备的大型化是当今世界不锈钢炼钢生产发展的另一趋势。
20世纪70年代,不锈钢炼钢电炉只有50t左右,平均生产规模仅为30万t/a左右。
到2000年,电炉和AOD炉都大型化了,炉容达到150t以上,生产规模达100万t/a。
目前,中国不锈钢厂的炉子容量不大,只有宝钢集团一钢AOD炉超过
l00t。
因此,太钢和宝钢新建的不锈钢炼钢厂将参照国际上大型化的趋势,建设大型化的炼钢生产设备,以降低生产成本,满足市场需求。
(3)不锈钢规格的扩大化
为满足市场需求,不锈钢规格正在不断扩大,特别是板坯宽度正在不断增加。
(4)不锈钢品种的多样化
中国的镍和不锈钢废钢资源匾乏。
扩大400系列Cr不锈钢的比例将是中国不锈钢品种结构调整的重点之一。
世界上Cr-Ni钢和Cr钢的比例一般为75:25,美国、法国、日本等国家的比例还要高一些,中国为90:10,太钢2003年仅为91.3:8.7。
因此,扩大并开发Cr不锈钢的生产和应用是中国不锈钢炼钢生产的主要任务。
太钢计划在2004年将Cr-Ni钢和Cr钢的生产比例调整为85.7:14.3。
今后,随着需求的增加,还将进一步提高Cr钢生产的比例。
合理使用少
镍或不含镍的锰氮代镍新型不锈钢和双相不锈钢不但可以降低不锈钢成本,也具有战略意义。
掌握这些钢种的冶炼生产技术,满足市场需要,也是中国不锈钢炼钢生产的发展趋势。
结语
自2000年以来,中国不锈钢炼钢生产取得了明显的进展,以太钢为代表的老厂技术改造速度加快,以宝钢为代表的新建不锈钢项目顺利完成,其品种质量也有很大的提高,消耗和成本进一步下降。
为了满足中国不锈钢市场的需求,以太钢和宝钢为首的国有企业将进一步扩建具有国际水平的不锈钢炼钢厂,民营企业也将加速改造,调整结构。
不久的将来,中国不仅是不锈钢的消费大国,也是不锈钢的生产大国。
常见的三种不锈钢冶炼工艺介绍
2007年08月12日星期日 08:35
2005-04-08 17:53:53
目前世界上不锈钢的冶炼有三种方法,即一步法,二步法,三步法。
一步法:即电炉一步冶炼不锈钢。
由于一步法对原料要求苛刻(需返回不锈钢废钢、低碳铬铁和金属铬),生产中原材料、能源介质消耗高,成本高,冶炼周期长,生产率低,产品品种少,质量差,炉衬寿命短,耐火材料消耗高,因此目前很少采用此法生产不锈钢。
二步法1965年和1968年,VOD和AOD精炼装置相继产生,它们对不锈钢生产工艺的变革起了决定性作用。
前者是真空吹氧脱碳,后者是用氩气和氮气稀释气体来脱碳。
将这两种精炼设施的任何一种与电炉相配合,这就形成了不锈钢的二步法生产工艺。
采用电炉与VOD二步法炼钢工艺比较适合小规模多品种的兼容厂的不锈钢生产。
采用电炉与AOD的二步法炼钢工艺生产不锈钢具有如下优点:
1、AOD生产工艺对原材料要求较低,电炉出钢含C可达2%左右,因此可以采用廉价的高碳FeCr和20%的不锈钢废钢作为原料,降低了操作成本。
2、AOD法可以一步将钢水中的碳托道0.08%,如果延长冶炼时间,增加Ar量,还可进一步将钢水中的谈脱到0.03%以下,除超低碳。
超低氮不锈钢外,95%的品种都可以生产。
3不锈钢生产周期相对VOD较短,灵活性较好。
4、生产系统设备总投资较VOD贵,但比三步法少。
5、AOD炉生产一步成钢,人员少,设备少,所以综合成本较低。
6、AOD能够采用含C1.5%以下的初炼钢水因此可以采用低价高碳FeCr、FeNi40以及35%的碳钢废钢进行配料,原料成本较低。
其缺点是:
1、炉衬使用寿命短;
2、还原硅铁消耗大;
3、目前还不能生产超低C、超低氮、不锈钢,且钢中含气量较高;
4、氩气消耗量大。
目前世界上88%不锈钢采用二步法生产,其中76%是通过AOD炉生产。
因此它比较适合大型不锈钢专业厂使用。
三步法:即电炉+复吹转炉+VOD三步冶炼不锈钢。
其特点是电炉作为熔化设备,只负责向转炉提供含Cr、Ni的半成品钢水,复吹转炉主要任务是吹氧快速脱碳,以达到最大回收Cr的目的。
VOD真空吹氧负责进一步脱碳、脱气和成分微调。
三步法比较适合氩气供应比较短缺的地区,并采用含碳量较高的铁水作原料,且生产低C、低N不锈钢比例较大的专业厂采用。
民营企业不锈钢冶炼法浅析
不锈钢的精炼工艺条件,在很大程度上决定于氧与碳和铬反应的热力学平衡条件,而“脱碳保铬”是冶炼不锈钢的关键。
当钢水中铬含量一定时,要脱除碳有两个途径,一是提高钢水温度,二是要降低钢液气泡中一氧化碳分压力PCO。
由冶金原理可知,在大气下冶炼时,熔池温度越高,与铬平衡的碳就越低。
过去电弧炉冶炼不锈钢时,为避免钢液的大量铬氧化,常采用提高温度的办法来实现去碳保铬目的。
为此,往往把电弧炉内氧化期的钢液温度提高到1800 ℃以上,冶炼时间也比较长,这就导致耐火材料损坏严重,炉衬寿命低,而且铬的收得率不超过91%,使该法受到一定的限制。
而降低一氧化碳分压力P CO可以起到与提高炉温相同的效果。
常用的方法有二:一种是稀释法,如氩氧脱碳法(AOD)用氩气稀释;汽氧脱碳法(CLU)用水蒸汽分解得到的氢气稀释;另一种是真空法,如真空吹氧脱碳法(VOD),真空循环脱气吹氧脱碳法(RH-OB)等。
在这些方法中,以AOD和VOD法生产不锈钢最为普及。
AOD炉它是美国联合碳化物公司的专利,AOD炉的炉体类似于氧气转炉,是一种常压下的精炼设备。
AOD法通过炉体下部侧面吹入氩氧混合气体,由于氩气稀释降低钢液中PCO,使高铬钢水在减压下进行脱碳反应。
由于AOD法可以在不
太高的冶炼温度和常压下将高铬钢液中的碳降到极低的水平,而铬又没有明显烧损。
该精炼法投资省,生产效率高,生产费用低,产品质量高,操作简便。
VOD炉冶炼不锈钢则是通过抽真空来降低一氧化碳分压PCO,从而实现真空吹氧脱碳保铬的目的,由于VOD炉是在真空条件下吹氧,钢包底部吹氩搅拌来完成精炼的,因此,有利于生产超低碳和超低氮不锈钢。
对国内中小型铸钢企业来讲,AOD法比VOD法更为实用,由于其设备简单,基建投资低,操作方便,经济效益显著,因而近年来发展十分迅速。
因此,全世界大部分不锈钢都是由AOD炉来生产的。
不锈钢是铬含量为10%~30%的合金钢,铬是主要的耐蚀成分。
不锈钢具有漂亮的外观,闪闪发光,经久耐用。
通过改变铬的含量,并添加其他合金元素,诸如镍、钼、锰、铜、钛、铌等等,即可形成奥氏体、铁素体、马氏体、双相和沉淀硬化不锈钢,并具有不同的显微组织、物理、化学和力学性能,以适应特殊的应用要求。
上世纪50年代,采用电炉“一步法”生产不锈钢,包括冶炼、脱氧、合金化、吹氧脱碳等。
这种方法的生产率不高。
此后,又采用了BOF、电炉冶炼、钢包处理。
上世纪60年代,通过提高温度和降低一氧化碳分压来提高铬的收得率,从而开发了精炼工艺,诸如AOD(氩氧脱碳),采用电炉冶炼,提高了不锈钢生产的经济性。
当今,68.7%的不锈钢是采用AOD转炉生产的,19.5%是通过BOF 转炉-VOD(真空吹氧脱碳)、6.8%是通过VOD、5%是采用转炉生产的,即所谓“二步法”和“三步法”。
1.AOD精炼法
AOD是一种转炉,通过转炉侧面的风口喷吹氧气、氮气、氩气、空气和二氧化碳气,并从炉顶氧枪喷吹氧气、氩气和氮气。
这种方法可以利用大量的废钢和高碳铬铁。
初始碳含量为3%,冶炼后可降至0.015%。
经电炉冶炼的钢水通过钢包送入AOD炉,向熔池喷吹氧气和氩气,降低碳含量,增加铬的氧化。
为了确保快速脱碳,降低铬损,节省氩气,吹炼初期应采用低的氩氧比。
随着碳含量的降低,提高氩氧比。
添加氧化物(如硅铁)、熔剂(如石灰和萤石),通过加强吹氩搅拌,将氧化铬转化为金属,以生产低硫不锈钢。
如生产AISI304,典型的消耗量是:氩气约12Nm3/t钢,氮气约10Nm3/t钢,氧气约>6Nm3/t钢,石灰约5kg/t钢,晶石约3kg/t钢,铝约2kg/t钢,还原用硅约8kg/t钢,脱碳金属料约135kg/t,从装料到出钢的时间通常为60min左右。
采用AOD法,铬的收得率约为96%,锰为88%,总的金属收得率为95%。
2.KAWASAKI-BOP和KAWASAKI-OBM-S法
KAWASAKI-BOP转炉类似于从炉顶氧枪吹氧的BOF氧气转炉,有7个可以吹氧的底部风口,用丙烷气冷却风口(气体裂化)。
通过转炉的风口还可喷吹石灰粉。
Kawasaki-OBM-S转炉是由奥钢联开发的,是BOP法的发展,风口安装于转炉的侧面或底部,还装有顶部氧枪。
顶部气体采用氧气、氮气和氩气,通过底部风口喷吹氧气、氮气、氩气和烃类气体。
天然气和丙烷用于风口保护和提高耐火材料的寿命。
用这种转炉精炼AISI304,典型消耗量是:氧气29Nm3/t钢,氮气约为13Nm3/t钢,氩气约为16.5Nm3/t钢,用于还原的硅约为11kg/t 钢,石灰约为50kg/t钢,白云石20kg/t钢,萤石约为8kg/t钢。
3.CREUSOTLOIREUD DEHOLM(CLU)法
这种转炉法采用蒸汽作为稀释气体,而不是通常所用的氩气。
此工艺是由瑞典的Udde holm和法国的CreusotLoire共同开发的。
这种转炉从底部吹氧气、蒸汽、氮气和氩气,同时,从炉顶吹氧气、氮气和氩气。
脱碳时,开始吹氧气-蒸汽混合气体。
由于蒸汽和熔融金属的吸热反应而且铬损较AOD法大得多,因此,该工艺的效率较低。
采用这种转炉,耗氩量降低,但耗硅量却很高,而且钢中氢含量增加。
目前的趋势是用更多的氩气来取代蒸汽,以提高这种转炉的效率。
用这种转炉生产AISI304,耗氧量约为2Nm3/t钢,氮气约为13.5Nm3/t钢,蒸气为10.4Nm3/t钢,氩气为7Nm3/t钢,还原用硅约为15.5kg/t 钢,氢含量为5.9×10-6。
4.金属精炼法(MRP)
这种转炉是由曼内斯曼·德马克开发的,该工艺包括含铬、镍熔融金属的装料,采用氧和惰性气体脱碳。
通过转炉底部的风口交替地吹气,氧气未经惰性气体稀释,只是吹氧后再吹惰性气体,降低一氧化碳分压,加快脱碳率,提高铬的收得率,降低耗硅量和渣中的氧化铬。
MRP-L转炉是一种改进型,氧气从炉顶吹入,惰性气体从转炉底部的多孔塞吹入并可取代底部风口。
该工艺可采用比AOD法更高的喷吹率,而且风口侵蚀最少。
在转炉中的熔融金属的中间碳达到一定水平后,转入脱碳。
5.克虏伯复合吹炼法(KCB-S)
该工艺由克虏伯开发,是BOF转炉的改进型,通过氧枪和转炉侧壁的风口进行复合吹炼,同时,导入工艺气体以提高脱碳率。
与AOD法相比,冶炼305钢的冶炼时间缩短。
吹炼开始时,同时从炉顶氧枪和侧壁风口吹纯氧,吹氧达到一定温度后,加入铁合金和废钢。
碳含量达到临界值后降低工艺气体的氧含量,加入惰性气体,如氮气或氩气,比例为4∶1,2∶1,1∶1,1∶2和1∶4,逐渐降低碳含量。
碳含量达到0.15%时,中断氧枪,只从风口导入工艺气体。
达到
目标碳含量时,加硅以降低渣中的氧化铬,加石灰和熔剂,降低溶解氧含量,优化脱硫。
6.氩气二次精炼法(ASM)
该工艺由德国MANGHH开发,风口位于转炉的底部,吹氧气、氮气和氩气。
这种转炉是在配有炉顶氧枪的ASM-L转炉的基础上稍加改进而成。
7.住友顶底复吹法(STB)
该工艺是被住友金属工业公司概念化的工艺。
该工艺克服了单从顶部或单从底部吹气的困难,将二者结合起来,有助于降低风口的侵蚀,通过炉顶氧枪加大富氧气体的吹量,提高了脱碳率,缩短了脱碳时间。
8.顶底复吹氩法(TMBI)
该工艺为AlleghenyLedlum公司所采用,类似于BOF转炉,底部装有风口,吹入惰性气体,为氩气或氮气。
吹炼初始,先从炉顶吹入混合气体,作为中间转炉,加铬以后再转入另一座转炉。
该工艺主要用于生产铁素体不锈钢。
9.RUHRSTAHL-HEREUSOB法
该工艺由新日本钢铁公司开发,高炉铁水直接送入BOF炉,进行铬合金化和吹炼,在不锈钢二次精炼炉RH-OB中进行最终脱碳,直至碳含量降至0.5%~0.6%。
10.AOD/VCR法
大同钢公司和新日本钢铁公司进行试验,应用转炉上方真空的概念,缩短脱碳时间,减少铬的氧化,并将氩气消耗量降至最低。
在AOD炉中将碳含量降至0.085%~0.10%,取样、用真空盖定位,进行脱碳,加硅,还原氧化铬。
该工艺降低了氩气和硅的消耗量,在送进AOD炉前,在钢包内先行脱硫。
该工艺的问题是耐火材料消耗量较高,不能熔炼废钢,维护成本较高。
11.真空吹氧脱碳法(VOD)
该工艺是生产不锈钢最合适的真空法之一,被认为是生产低碳、低氮、低氩不锈钢的最有效方法。
钢包中的钢水经过处理,碳含量降至1%左右。
该工艺从真空度为100~250torr(1torr=133.322Pa)的炉顶氧枪吹氧,硅首先被氧化,接着是碳被氧化。
在熔池达到一定温度和硅含量时,一氧化碳开始生成,脱碳开始。
监测CO∶CO2值,熔池碳含量达到0.08%时,该比值快速升高。
此后,脱碳率下降,与氧气流速无关。
停止吹氧,转炉压力降低,吹氩搅拌,以加强溶解氧和残余碳的反应。
加铝、还原硅,同时,加石灰和萤石以更有效地脱硫。