不銹钢冶炼方法

不銹鋼冶煉方法

關於不銹鋼的冶煉方法介紹

目前世界上不銹鋼冶煉方法有三種方法：一步法、二步法、三步法

一步法：

原理：即电炉一步冶炼不锈钢。不锈钢主要由电弧炉采用返回吹氧法生产，利用合金元素氧化放热使钢液升温到1400~1600℃，在高温下实现高铬钢液去碳保铬。

工作过程：熔化废钢所需的热量是由电极和废钢间电弧提供的。废钢的熔化温度是由其成份决定的,一般在1400-1550 ℃（304L熔点1454℃）下开始熔化。当废钢熔化完毕后,仍然需要升温,以便精炼反应正常进行.氧和碳可以直接吹入钢液和渣相.然而,反应产物可能会影响产品质量,因此需要仔细控制.渣中通常加入发泡剂,比如:石灰,白云石和萤石.炉渣的密度小于钢液密度,通常浮在钢液表面.炉渣除了可以吸附钢液中的杂质和防止钢液被大气二次氧化以外,它还能保护炉壁免受电弧的辐射,可以提高电的效率.因此选用高品质炉渣并使其具有发泡性能是非常重要的

缺點：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。

VOD缺點：

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。

AOD缺點：

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。

三步法：

是在二步法的基础上增加深脱碳的装备。通常的三步法有初炼炉→AOD→VOD→（LF）→CC，初炼炉→MRP→VOD→（LF）→CC 等多种形式。第一步，初炼炉只起熔化和合金化作用，为第二步的转炉冶炼提供液态金属。第二步是快速脱碳并防止铬的氧化。第三步是在VOD 的真空条件或LF精炼炉对钢水进一步脱碳和调整成分。

配料：配料是电炉炼钢工艺中不可缺少的组成部分，配料是否合理关系到炼钢工能否按照工艺要求正常地进行冶炼操作。合理的配料能缩短冶炼时间。配料时应注意：一是必须正确地进行配料计算和准确地称量炉料装入量。二是炉料的大小要按比例搭配，以达到好装、快化的目的。三是各类炉料应根据钢的质量要求和冶炼方法搭配使用。四是配料成分必须符合工艺要求。

转炉炼钢（MRP）

转炉炼钢法这种炼钢法使用的氧化剂是氧气。把空气鼓入熔融的生铁里，使杂质硅、锰等氧化。在氧化的过程中放出大量的热量（含1%的硅可使生铁的温度升高200摄氏度），可使炉内达到足够高的温度。因此转炉炼钢不需要另外使用燃料。

转炉炼钢是在转炉里进行。转炉的外形就像个梨，内壁有耐火砖，炉侧有许多小孔（风口），

压缩空气从这些小孔里吹炉内，又叫做侧吹转炉。开始时，转炉处于水平，向内注入1300摄氏度的液态生铁，并加入一定量的生石灰，然后鼓入空气并转动转炉使它直立起来。这时液态生铁表面剧烈的反应，使铁、硅、锰氧化(FeO,SiO2 , MnO,) 生成炉渣，利用熔化的钢铁和炉渣的对流作用，使反应遍及整个炉内。几分钟后，当钢液中只剩下少量的硅与锰时，碳开始氧化，生成一氧化碳（放热）使钢液剧烈沸腾。炉口由于溢出的一氧化炭的燃烧而出现巨大的火焰。最后，磷也发生氧化并进一步生成磷酸亚铁。磷酸亚铁再跟生石灰反应生成稳定的磷酸钙和硫化钙，一起成为炉渣。

当磷于硫逐渐减少，火焰退落，炉口出现四氧化三铁的褐色蒸汽时，表明钢已炼成。这时应立即停止鼓风，并把转炉转到水平位置，把钢水倾至钢水包里，再加脱氧剂进行脱氧。整个过程只需15分钟左右。如果空气是从炉低吹入，那就是低吹转炉。

随着制氧技术的发展，现在已普遍使用氧气顶吹转炉（也有侧吹转炉）。这种转炉吹如的是高压工业纯氧，反应更为剧烈，能进一步提高生产效率和钢的质量。

在顶吹氧气转炉炼钢发展的同时，1978-1979年成功开发了转炉顶底复合吹炼工艺，即从转炉上方供给氧气（顶吹氧），从转炉底部供给惰性气体或氧气，它不仅提高钢的质量，而且降低了炼钢消耗和吨钢成本，更适合供给连铸优质钢水

AOD

AOD(Argon Oxygen Decarburization)氩氧精炼法由美国的联合碳化物公司与Josly 公司合作于1968 年发明的。AOD 炉二次精炼工艺的诞生为大量生产高质量的不锈钢开辟了道路。据美国普莱可斯公司统计，2006 年全球68.7%的不锈钢，是用普莱可斯许可的AOD 生产的。

AOD法的工作原理

AOD 精炼工艺是把电炉粗炼好的钢水倒入AOD 内，用一定比例的氧和氩的混合，气体从

炉体下部侧部吹入炉内，在O2－Ar 气泡表面进行脱碳反应。由于Ar 对所生成的CO 的稀释作用降低了气泡内的CO 分压，因此促成了脱碳，防止了铬的氧化。

AOD法的基本工艺

AOD 法一般为电炉→AOD 炉双联工艺。不锈钢的冶炼过程大致分为三个时期：即熔化期、氧化期和还原精炼期。熔化是在电炉中进行，氧化和精炼在AOD炉中进行。

熔化：在电炉中装入废不锈钢、合金铁（高碳铬铁、高碳镍铁、电解镍、NiO等）和造渣材料（石灰等）进行熔化。炉料成分除了碳、硅、硫外，应接近钢号标准成分。电炉钢水还原和成分调整后，达到1500℃左右出钢。

氧化脱碳：电炉钢水倒入AOD炉后首先吹入氩氧混合气体进行脱碳。脱碳后期为了控制出钢温度并有利于炉衬寿命，需添加清洁的本钢种废钢冷却钢水。脱碳终了后根据冶炼钢种不同可以进行扒渣处理。

还原精炼：钢中的含碳量降到规定值以后，即可停止吹O2，随后加入硅铁、硅铬、铝等还原剂和石灰造渣材料调整成分，温度合适即可出钢。为提高还原效率，希望在1700℃以上的高温下进行。

另外，AOD 法的一项十分重要的技术进展就是移植了顶吹氧的转炉经验，提高了脱碳初期的升温速度和钢水温度。按照传统的AOD 操作，脱碳终了加入硅铁进行Cr2O3 的还原操作，然后扒去85% 以上的渣子再加入CaO、CaF2 及粉状FeSi 粉或CaSi 进行脱硫的精炼操作，这样对成本、精炼时间、操作条件都十分不利。新日铁光制所采用Al 代替FeSi 进行脱硫，取得满意的效果，[S]＜0.001%，还原精炼时间可以大大缩短。

AOD優點：

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。AOD法可以一步将钢水中的碳脱