不銹鋼的幾種冶煉方法介紹

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不銹鋼的幾種冶煉方法介紹
9 O2 m, N+ P- g" _- P    不銹鋼是鉻含量為10％～30％的合金鋼,，鉻是主要的耐蝕成分,。不銹鋼具有漂亮的外觀,，閃閃發(fā)光,，經(jīng)久耐用,。通過(guò)改變鉻的含量,，并添加其他合金元素,，諸如鎳,、鉬,、錳、銅,、鈦,、鈮等等，即可形成奧氏體,、鐵素體,、馬氏體、雙相和沉淀硬化不銹鋼,，并具有不同的顯微組織,、物理、化學(xué)和力學(xué)性能,，以適應(yīng)特殊的應(yīng)用要求,。
# {" c" |# [1 `3 J    上世紀(jì)50年代，采用電爐“一步法”生產(chǎn)不銹鋼,，包括冶煉,、脫氧、合金化,、吹氧脫碳等,。這種方法的生產(chǎn)率不高。此后,，又采用了BOF,、電爐冶煉、鋼包處理,。
    上世紀(jì)60年代,，通過(guò)提高溫度和降低一氧化碳分壓來(lái)提高鉻的收得率，從而開(kāi)發(fā)了精煉工藝,，諸如AOD(氬氧脫碳),，采用電爐冶煉，提高了不銹鋼生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性,。
* A9 L4 P# `: D6 ^9 ]6 F) `    當(dāng)今,，68．7％的不銹鋼是采用AOD轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的，19．5％是通過(guò)BOF轉(zhuǎn)爐－VOD(真空吹氧脫碳),、6．8％是通過(guò)VOD,、5％是采用轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的，即所謂“二步法”和“三步法”,。
1 X4 W: S) j  R* P; O3 E    1．AOD精煉法
    AOD是一種轉(zhuǎn)爐,，通過(guò)轉(zhuǎn)爐側(cè)面的風(fēng)口噴吹氧氣,、氮?dú)�,、氬氣,、空氣和二氧化碳�(xì)猓�并從爐頂氧槍噴吹氧氣,、氬氣和氮?dú)�,。這種方法可以利用大量的廢鋼和高碳鉻鐵。初始碳含量為3％,，冶煉后可降至0．015％,。經(jīng)電爐冶煉的鋼水通過(guò)鋼包送入AOD爐，向熔池噴吹氧氣和氬氣,，降低碳含量,，增加鉻的氧化。為了確�,？焖倜撎�,，降低鉻損，節(jié)省氬氣,，吹煉初期應(yīng)采用低的氬氧比,。隨著碳含量的降低，提高氬氧比,。添加氧化物(如硅鐵),、熔劑(如石灰和螢石)，通過(guò)加強(qiáng)吹氬攪拌,，將氧化鉻轉(zhuǎn)化為金屬,，以生產(chǎn)低硫不銹鋼。如生產(chǎn)AISI304,，典型的消耗量是：氬氣約12Nm3／t鋼,，氮?dú)饧s10Nm3／t鋼，氧氣約＞6Nm3／t鋼,，石灰約5kg／t鋼,，晶石約3kg／t鋼，鋁約2kg／t鋼,，還原用硅約8kg／t鋼,，脫碳金屬料約135kg／t，從裝料到出鋼的時(shí)間通常為60min左右,。采用AOD法,，鉻的收得率約為96％，錳為88％,，總的金屬收得率為95％,。
    2．KAWASAKI－BOP和KAWASAKI－OBM－S法
    KAWASAKI－BOP轉(zhuǎn)爐類似于從爐頂氧槍吹氧的BOF氧氣轉(zhuǎn)爐，有7個(gè)可以吹氧的底部風(fēng)口,，用丙烷氣冷卻風(fēng)口(氣體裂化),。通過(guò)轉(zhuǎn)爐的風(fēng)口還可噴吹石灰粉,。
    Kawasaki－OBM－S轉(zhuǎn)爐是由奧鋼聯(lián)開(kāi)發(fā)的，是BOP法的發(fā)展,，風(fēng)口安裝于轉(zhuǎn)爐的側(cè)面或底部,，還裝有頂部氧槍。頂部氣體采用氧氣,、氮?dú)夂蜌鍤�,，通過(guò)底部風(fēng)口噴吹氧氣、氮?dú)�,、氬氣和烴類氣體,。天然氣和丙烷用于風(fēng)口保護(hù)和提高耐火材料的壽命。用這種轉(zhuǎn)爐精煉AISI304,，典型消耗量是：氧氣29Nm3／t鋼,，氮?dú)饧s為13Nm3／t鋼，氬氣約為16．5Nm3／t鋼,，用于還原的硅約為11kg／t鋼,，石灰約為50kg／t鋼，白云石20kg／t鋼,，螢石約為8kg／t鋼,。
# _7 R9 A8 r  M, `+ \1 t) _1 f    3．CREUSOTLOIREUD�睤EHOLM(CLU)法
    這種轉(zhuǎn)爐法采用蒸汽作為稀釋氣體，而不是通常所用的氬氣,。此工藝是由瑞典的Udde�瞙olm和法國(guó)的CreusotLoire共同開(kāi)發(fā)的,。這種轉(zhuǎn)爐從底部吹氧氣、蒸汽,、氮?dú)夂蜌鍤�,，同時(shí)，從爐頂吹氧氣,、氮?dú)夂蜌鍤�,。脫碳時(shí)，開(kāi)始吹氧氣－蒸汽混合氣體,。由于蒸汽和熔融金屬的吸熱反應(yīng)而且鉻損較AOD法大得多,，因此，該工藝的效率較低,。采用這種轉(zhuǎn)爐,，耗氬量降低，但耗硅量卻很高,，而且鋼中氫含量增加,。目前的趨勢(shì)是用更多的氬氣來(lái)取代蒸汽，以提高這種轉(zhuǎn)爐的效率。
- T5 z) M' G1 [% |  D) a6 M    用這種轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)AISI304,，耗氧量約為2Nm3／t鋼,，氮?dú)饧s為13．5Nm3／t鋼，蒸氣為10．4Nm3／t鋼,，氬氣為7Nm3／t鋼，還原用硅約為15．5kg／t鋼,，氫含量為5．9×10－6,。
    4．金屬精煉法(MRP)
    這種轉(zhuǎn)爐是由曼內(nèi)斯曼•德馬克開(kāi)發(fā)的，該工藝包括含鉻,、鎳熔融金屬的裝料,，采用氧和惰性氣體脫碳。通過(guò)轉(zhuǎn)爐底部的風(fēng)口交替地吹氣,，氧氣未經(jīng)惰性氣體稀釋,，只是吹氧后再吹惰性氣體，降低一氧化碳分壓,，加快脫碳率,，提高鉻的收得率，降低耗硅量和渣中的氧化鉻,。MRP－L轉(zhuǎn)爐是一種改進(jìn)型,，氧氣從爐頂吹入，惰性氣體從轉(zhuǎn)爐底部的多孔塞吹入并可取代底部風(fēng)口,。該工藝可采用比AOD法更高的噴吹率,，而且風(fēng)口侵蝕最少。在轉(zhuǎn)爐中的熔融金屬的中間碳達(dá)到一定水平后,，轉(zhuǎn)入脫碳,。
( _% J9 y  w" F$ @# H) c7 }! p    5．克虜伯復(fù)合吹煉法(KCB－S)
    該工藝由克虜伯開(kāi)發(fā)，是BOF轉(zhuǎn)爐的改進(jìn)型,，通過(guò)氧槍和轉(zhuǎn)爐側(cè)壁的風(fēng)口進(jìn)行復(fù)合吹煉,，同時(shí)，導(dǎo)入工藝氣體以提高脫碳率,。與AOD法相比,，冶煉305鋼的冶煉時(shí)間縮短。吹煉開(kāi)始時(shí),，同時(shí)從爐頂氧槍和側(cè)壁風(fēng)口吹純氧,，吹氧達(dá)到一定溫度后，加入鐵合金和廢鋼,。碳含量達(dá)到臨界值后降低工藝氣體的氧含量,，加入惰性氣體，如氮?dú)饣驓鍤猓�比例�?∶1,，2∶1,，1∶1，1∶2和1∶4,，逐漸降低碳含量,。碳含量達(dá)到0．15％時(shí)，中斷氧槍,，只從風(fēng)口導(dǎo)入工藝氣體,。達(dá)到目標(biāo)碳含量時(shí)，加硅以降低渣中的氧化鉻,，加石灰和熔劑,，降低溶解氧含量，優(yōu)化脫硫,。
0 y+ A9 I. t. F; k& g/ d# }    6．氬氣二次精煉法(ASM)
    該工藝由德國(guó)MANGHH開(kāi)發(fā),，風(fēng)口位于轉(zhuǎn)爐的底部，吹氧氣,、氮?dú)夂蜌鍤�,。這種轉(zhuǎn)爐是在配有爐頂氧槍的ASM－L轉(zhuǎn)爐的基礎(chǔ)上稍加改進(jìn)而成。
    7．住友頂?shù)讖?fù)吹法(STB)
. [9 K0 K  @; M! d) u8 n    該工藝是被住友金屬工業(yè)公司概念化的工藝,。該工藝克服了單從頂部或單從底部吹氣的困難,，將二者結(jié)合起來(lái)，有助于降低風(fēng)口的侵蝕,，通過(guò)爐頂氧槍加大富氧氣體的吹量,，提高了脫碳率，縮短了脫碳時(shí)間,。
    8．頂?shù)讖?fù)吹氬法(TMBI)
6 C" ^# u4 y0 h9 g    該工藝為AlleghenyLedlum公司所采用,，類似于BOF轉(zhuǎn)爐，底部裝有風(fēng)口,，吹入惰性氣體,，為氬氣或氮?dú)狻４禑挸跏�,，先從爐頂吹入混合氣體,，作為中間轉(zhuǎn)爐，加鉻以后再轉(zhuǎn)入另一座轉(zhuǎn)爐,。該工藝主要用于生產(chǎn)鐵素體不銹鋼,。
    9．RUHRSTAHL－HEREUSOB法
, A. g' G; I- a0 q+ V& {( `    該工藝由新日本鋼鐵公司開(kāi)發(fā)，高爐鐵水直接送入BOF爐,，進(jìn)行鉻合金化和吹煉,，在不銹鋼二次精煉爐RH－OB中進(jìn)行最終脫碳,，直至碳含量降至0．5％～0．6％。
    10．AOD／VCR法
    大同鋼公司和新日本鋼鐵公司進(jìn)行試驗(yàn),，應(yīng)用轉(zhuǎn)爐上方真空的概念,，縮短脫碳時(shí)間，減少鉻的氧化,，并將氬氣消耗量降至最低,。在AOD爐中將碳含量降至0．085％～0．10％，取樣,、用真空蓋定位,，進(jìn)行脫碳，加硅,，還原氧化鉻。該工藝降低了氬氣和硅的消耗量,，在送進(jìn)AOD爐前,，在鋼包內(nèi)先行脫硫。該工藝的問(wèn)題是耐火材料消耗量較高,，不能熔煉廢鋼,，維護(hù)成本較高。
$ l! ?( ^  Q7 ?7 }# ]' q. X    11．真空吹氧脫碳法(VOD)
8 a, r& {4 J* `# b6 A    該工藝是生產(chǎn)不銹鋼最合適的真空法之一,，被認(rèn)為是生產(chǎn)低碳,、低氮、低氬不銹鋼的最有效方法,。鋼包中的鋼水經(jīng)過(guò)處理,，碳含量降至1％左右。該工藝從真空度為100～250torr(1torr＝133．322Pa)的爐頂氧槍吹氧,，硅首先被氧化,，接著是碳被氧化。在熔池達(dá)到一定溫度和硅含量時(shí),，一氧化碳開(kāi)始生成,，脫碳開(kāi)始。監(jiān)測(cè)CO∶CO2值,，熔池碳含量達(dá)到0．08％時(shí),，該比值快速升高。此后,，脫碳率下降,，與氧氣流速無(wú)關(guān)。停止吹氧,，轉(zhuǎn)爐壓力降低,，吹氬攪拌，以加強(qiáng)溶解氧和殘余碳的反應(yīng)。加鋁,、還原硅,，同時(shí)，加石灰和螢石以更有效地脫硫,。
    12．精煉法的選擇
0 n8 L' s/ t1 |4 W    精煉法的選擇取決于投資費(fèi)用,、運(yùn)行成本、原料,、物流,、下游設(shè)備的利用以及所生產(chǎn)不銹鋼的種類。在此基礎(chǔ)上,，精煉法可分為二步法或三步法,。廢鋼成本高，則利用高碳鉻鐵,，提高脫碳率,；碳鋼廢鋼用作冷卻劑。鐵合金或不銹鋼廢鋼太貴的地方可代之以鉻礦石,。氬氣成本高,，可采用真空法，并安裝鋼包爐,。

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