|
2#
![](static/image/common/ico_lz.png)
樓主 |
發(fā)表于 2008-3-21 16:14:14
|
只看該作者
不銹鋼冶煉工藝設(shè)備和工藝路線的選擇
3 不銹鋼冶煉工藝路線6 @: `9 b+ }( B' W* ~
生產(chǎn)不銹鋼的冶煉生產(chǎn)工藝可分為一步法、二步法和三步法,。) Z- m8 y: l e9 ?5 ]2 U
3.1一步法' W/ k q1 K2 _. t/ w
一步法是指在一座電爐內(nèi)完成廢鋼熔化,、脫碳、還原和精煉等工序,,將爐料一步冶煉成不銹鋼,。隨著爐外精煉工藝的不斷發(fā)展,一步法冶煉生產(chǎn)工藝由于冶煉周期長,,作業(yè)率低,,生產(chǎn)成本高,被逐步淘汰,,目前工業(yè)化生產(chǎn)中己難見其蹤,,僅僅偶見于小規(guī)模的生產(chǎn)廠。許多廠電爐己演進(jìn)為初煉爐,,承擔(dān)熔化廢鋼和合金料的任務(wù),。
5 Z n" Z' j( r/ A J! Y, H) |& N# I3.2二步法, [, `1 ?: y* d# E
二步法主要是以電爐為初煉爐熔化廢鋼及合金料,生產(chǎn)不銹鋼初煉鋼水,,然后在不同的精煉爐(如AOD ,CLU,、K-OBM、KC B,、MRP,、GOR ,VOD等)中進(jìn)行精煉成合格的不銹鋼鋼水,。初煉爐可以是電爐或轉(zhuǎn)爐。二步法中精煉爐又可分為在常壓和真空狀態(tài)下的精煉,,從而形成EAF一轉(zhuǎn)爐(AOD ,CLU ,K-OBM ,KCB ,M RP ,GOR)二步法工藝和EAF-真空吹氧(RH-OB ,RH- KTB,VOD)二步法工藝,。
" e) p- ~3 s* ]' x3.3三步法
F) }" w* ^1 v" R, @: w0 Q" ^ 三步法的基本工藝流程是初煉爐一AOD爐-真空吹氧精煉爐。初煉爐只起熔化初煉作用,,初煉爐可以是電爐或轉(zhuǎn)爐,,負(fù)責(zé)向AOD等精煉爐提供初煉鋼水。AOD爐的功能主要是快速脫碳,,并避免鉻的氧化,,與AOD爐具有同樣功能的冶煉設(shè)備常用的還有K-OBM-S ,K-TBOP ,MRP ,CLU ,KCB-S等。最后由真空吹氧精煉爐(VOD ,RH-OB ,RH-KTB等)完成最終成分的微調(diào),、純凈度的控制,。該法可用來生產(chǎn)超低碳、超低氮的不銹鋼,。
# F; ^5 v3 ^; d I5 V( q) w8 ~6 E3.4不同冶煉工藝路線的優(yōu)缺點(diǎn)比較& l/ @. W8 ^" d l
不同冶煉工藝路線的比較如表2所示,。0 Y$ H, B( Q# B
P2 p) k' x+ F% A表2 不同冶煉工藝路線的比較 H T) s; r! [( K* W$ X
工藝路線 鋼種
& d! R: b( w4 M& `6 D$ m9 f, Q( w% F- @- |適應(yīng)性 入爐% t1 `& R( k I/ a" a
原料 生產(chǎn)率 Ar氣6 F, G% h6 v. W
消耗 耐火材8 s) d$ w/ y6 A8 ~ E- `
料消耗 生產(chǎn)# F3 Z3 x* ?8 ~+ J
成本 工程投資. A3 ]- i, Y3 q& X, D. Z% A
一步法 差 苛刻 低 無 較高 高 最低
( N8 q6 t9 H9 l) C% f' L. V1 W二步法 EAF-轉(zhuǎn)爐 一般 適應(yīng)性強(qiáng) 高 高 低 低 低# D( d" W5 \9 j0 c" b
EAF-真空吹氧爐 一般 適應(yīng)性強(qiáng) 低 低 較高 最高 較高( |/ p$ J0 s9 E) ?# R0 W
轉(zhuǎn)爐-轉(zhuǎn)爐 一般 適應(yīng)性強(qiáng) 高 高 低 低 高) I9 E$ q! W* u; t+ P
三步法 強(qiáng) 適應(yīng)性強(qiáng) 高 小 高 高 最高) ]) a- q7 F8 G5 b% j: K) l' Q
% y/ k! p0 j0 H
目前世界上大多數(shù)不銹鋼廠采用電爐一AOD爐二步法生產(chǎn)不銹鋼,其產(chǎn)量約占世界不銹鋼總產(chǎn)量的70%,,采用電爐一轉(zhuǎn)爐一VOD三步法生產(chǎn)不銹鋼,,其產(chǎn)量約占世界不銹鋼總產(chǎn)量的20%,而采用其它方法生產(chǎn)不銹鋼,,其產(chǎn)量約占世界不銹鋼總產(chǎn)量的10%,。3 M V m, C/ g/ M2 A0 L1 ~. X8 U
4 不銹鋼冶煉生產(chǎn)工藝路線的選擇
" E. ]3 h' `- u2 |% O. b 不銹鋼冶煉生產(chǎn)工藝的選擇取決于很多因素,首要因素是操作成本,,它受到生產(chǎn)規(guī)模,、產(chǎn)品大綱、原材料供應(yīng),、后續(xù)工藝,、現(xiàn)有車間狀況和動力供應(yīng)狀況的影響。由于各種因素隨著市場迅速變化,,生產(chǎn)工藝選擇應(yīng)該具有一定的靈活性,。9 } E0 x4 S. o; Q l: b
一般情況下,三步法的生產(chǎn)成本要高于二步法,,但由于上述各種因素的綜合影響,,最后要根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模產(chǎn)品方案及原料條件等實(shí)際情況,,具體分析,,合理選擇。# Q) F; m8 E! U4 }$ d0 M
4.1 生產(chǎn)規(guī)模5 ~, p3 v( W v9 B$ d, f7 k
不銹鋼的生產(chǎn)規(guī)模對冶煉生產(chǎn)工藝的選擇,,具有制約作用,。生產(chǎn)規(guī)模小,,一般年產(chǎn)3萬t不銹鋼,不銹鋼返回廢鋼有可靠保證的,,可以選用一步法冶煉生產(chǎn)工藝,。4 x) F/ B8 h) V) W: f+ a
不銹鋼的生產(chǎn)規(guī)模達(dá)到5萬t以上,不銹鋼的冶煉生產(chǎn)工藝不宜采用一步法,,應(yīng)該選用二步法或三步法組織生產(chǎn),。; @ U; L4 p) \ U, r& j; t% p
4.2 產(chǎn)品大綱5 q, |: z, O9 V3 W, s' Z7 e/ P: y
產(chǎn)品大綱中對少生產(chǎn)(C+ N) > 250~300ppm的不銹鋼,可選用二步法組織生產(chǎn),。若生產(chǎn)規(guī)模大,,產(chǎn)品范圍寬,考慮到生產(chǎn)節(jié)奏和能源供應(yīng)等因素,,宜配置三步法冶煉生產(chǎn)工藝路線的設(shè)備,,其中分產(chǎn)品按照二步法或三步法組織生產(chǎn)。: Y+ M/ Y! B' _
最終產(chǎn)品中若要求(C+ N) ≤250~300ppm,,如S44700,S44800等超低碳( 0. 01%),、超低氮( 0. 02%)鐵素體不銹鋼,必須選用三步法工藝流程,,在真空吹氧精煉爐中完成最終成分的微調(diào)和脫氣處理,。* `* A: \, m" U1 t
4.3原材料供應(yīng)0 C4 s5 T/ k& Q& h$ k5 A
不銹鋼冶煉的原材料,主要是金屬料和合金,。金屬料包括返回廢鋼,、普通廢鋼和高爐鐵水。合金主要包括高,、中,、低碳鉻鐵,電解鎳鐵,,金屬鎳或NiO,硅鐵,,錳鐵。含鉻鐵水和鉻礦石具有金屬料和合金的雙重性質(zhì),。不同的金屬料將會采用不同的冶煉生產(chǎn)工藝,。
4 c0 L( K# k, T3 r$ d9 v. o' Z/ ^ 金屬料采用返回廢鋼或普通廢鋼時,一般選用電弧爐作為初煉爐,,熔化廢鋼和合金料產(chǎn)生不銹鋼母液,,生產(chǎn)不銹鋼。典型的冶煉生產(chǎn)工藝是選用EAF- AOD二步法或選用EAF- AOD一VOD三步法組織生產(chǎn),。我國的太鋼不銹一煉鋼,、寶鋼五鋼公司和大連特鋼等企業(yè)均采用該生產(chǎn)工藝。/ I# ^' `$ ]; v0 i: M# l
金屬料采用高爐鐵水時,,由于硅,、硫,、磷含量高,高爐鐵水必須首先進(jìn)行三脫處理,,獲得低硫,、磷不銹鋼母液,再經(jīng)過精煉爐精煉,。精煉爐目前大多選用AOD轉(zhuǎn)爐或頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐,,如果要冶煉低[ C]或低[N]不銹鋼,在后步工序還要配置RH-OB或VOD進(jìn)行真空精煉,。如果要冶煉Cr-Ni系或Cr-Nr-Mo系不銹鋼,,還需要配置電弧爐熔化鉬鐵和鎳鐵。典型的冶煉生產(chǎn)工藝是:
m! {# `7 z& Q8 i, Y8 ^. ^# i2 U EAF(熔化合金)——- X4 { d' V5 ?' a: o4 b
高爐鐵水一 鐵水預(yù)處理- 頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐一 真空精煉,。
1 J' x& Z- n' A* E0 u 日本川崎鋼鐵公司的K-BOP法采用了高爐鐵水一鐵水預(yù)處理一頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐LD-OBM一真空精煉VOD,。日本新日鐵公司室蘭制鐵所的RH-OB法.即采用高爐鐵水一鐵水預(yù)處理-頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐一RH- OB真空精煉。我國太鋼二鋼廠采用了:" n$ C7 d; J/ t6 e9 n
EAF(熔化合金)——) I' ^" p9 E$ {7 }/ d8 ~1 k/ {5 l. D
高爐鐵水一 鐵水預(yù)處理-頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐一 K-OBM-S-VOD真空精煉,。6 ^" z, z, X8 l3 e7 J
金屬料采用部分鉻礦石時,,一般以高爐鐵水作為主原料,鉻礦石主要是通過在轉(zhuǎn)爐中進(jìn)行還原,,提供金屬鉻,,降低不銹鋼生產(chǎn)成本。由于鉻礦石加入數(shù)量,、加入時機(jī)以及還原工藝國內(nèi)尚未完全掌握,,世界上僅日本川崎鋼鐵公司千葉廠采用該冶煉生產(chǎn)工藝。0 Q5 h$ l$ Q. T6 c, N+ E# b1 i+ ?
金屬料采用部分鉻鐵水+廢鋼時,,冶煉生產(chǎn)工藝可采用礦熱爐一EAF–AOD二步法或選用礦熱爐一EAF-AOD-VOD三步法,。它通過礦熱爐冶煉鉻礦石.生成含鉻鐵水。電爐作為初煉爐熔化廢鋼和合金料,,熔化半鋼與含鉻鐵水混勻,,制成不銹鋼母液。該工藝在國外鮮,,但在我國的寶鋼一鋼公司己經(jīng)成功采用,,杭鋼亞通特鋼公司也采用了該工藝路線。該工藝可以適用于鐵合金廠的改造或在鐵合金廠附近建設(shè)的不銹鋼工廠內(nèi)使用,。
+ r6 }! v- d0 B2 H7 ?. X6 p4.4 現(xiàn)有車間狀況和動力供應(yīng)狀況
; M; Q$ J$ H7 f* I& ~9 B3 R 新建不銹鋼廠,,可以根據(jù)需要確定合理、經(jīng)濟(jì)的工藝路線,。但對于舊廠改擴(kuò)建,,必須結(jié)合現(xiàn)有車間狀況和動力供應(yīng)狀況。
: _7 ^: N* f# D N% M% d 原車間沒有熔化電爐或感應(yīng)爐,又沒有充足的電力供應(yīng),,卻有高爐和轉(zhuǎn)爐設(shè)施,,可選擇高爐鐵水一鐵水預(yù)處理-頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐一真空精煉組成的典型冶煉生產(chǎn)工藝,。這將是我國部分轉(zhuǎn)爐工廠經(jīng)過工藝和設(shè)備改造后生產(chǎn)不銹鋼的便利途徑,。9 O. C7 E$ K3 Q
對于氬氣供應(yīng)不足,精煉爐不宜采用AOD爐,,而改為與AOD爐具有同樣功能的冶煉設(shè)備.如K-OBM-S ,K-BOP ,MRP ,CLU ,KCB- S等,。或采用初煉爐一AOD一真空吹氧精煉爐(VOD ,RH-OB ,RH-KTB等)三步法組織生產(chǎn),,以降低氬氣消耗,。
1 V4 j! u. _0 L! p. k' I4 x% ]5 結(jié)語
* ~1 `9 G9 ~$ ?! H8 i/ c, q 通過上述分析,根據(jù)不銹鋼冶煉的生產(chǎn)規(guī)模,、產(chǎn)品大綱,、原材料供應(yīng)、現(xiàn)有車間狀況和動力供應(yīng)狀況,,對不銹鋼冶煉主要工藝設(shè)備和工藝路線的選擇,,提出如下建議(見表3),供建設(shè)不銹鋼生產(chǎn)的廠家作為參考,。- B5 I/ U1 j; ~% U( W" w% O- Z9 }
2 A9 I% F# t' v' Z# K表3 工藝設(shè)備和工藝路線選擇方案$ h6 y5 X9 a: q+ }$ v
工藝設(shè)備或路線 生產(chǎn)規(guī)模 產(chǎn)品大綱 主要原材料 現(xiàn)有車間狀況 動力供應(yīng)狀況
; V X+ j# d; ? 小 大 常規(guī)
3 c1 p8 W+ M) Z; E4 s# b3 G. C碳氮 超低- p" }7 H: W, N5 T' u
碳氮 高爐
" u6 L% B3 T9 `$ c v鐵水 鉻礦 廢鋼 轉(zhuǎn)爐廠 電爐廠 新建 電力
/ Z/ V6 h% l2 k1 \$ I+ L匱乏 氬氣
# B0 G# _* G( H! s: ~( K8 v3 g匱乏1 h! s7 M$ A: R* S! l+ F
預(yù)" _2 i9 r; |- N% O. r
處! f, |& `8 D" ~ E5 ~ y
理 鐵水脫硅 ∨ / n' ?% f6 z0 r1 I
鐵水脫磷 ∨ ∨
. h6 Q a3 o8 O* G 鐵水脫硫 ∨ ∨
. N7 F1 M2 h/ W- k8 X9 A初
1 Z& W( O1 i" l7 n煉( ]# U7 q3 G5 w: F: r, t
爐 礦熱爐 ∨ & O: m) T+ f: V) ]4 L
感應(yīng)爐 ∨ ∨ : Z5 p1 t+ Y/ @ S u
電弧爐 ∨ ∨ ∨ ∨ ★ ∨ ★ ∨ ∨ ★ A/ ]) y5 t% @$ I6 F2 R
轉(zhuǎn)爐 ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨
) R0 P* n) k5 j( X1 C2 o" e+ Q精煉爐 AOD ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ★
. X( a1 b m* [% R6 F1 L K-BOP ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ★4 ]$ @9 w1 n. _% h: y6 ~
K-OBM-S ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ★, P5 |9 P) K3 e, A- v
MRP ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ★) q5 @6 ?6 a! Y* z
CLU ★ ∨ ∨ ∨ ∨
" y. ]$ X! H- p KCB-S ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ★+ e# F7 \7 }" \( z: u& l0 `
真空爐 VOD ∨ ∨ ∨
; C. r$ o5 d4 e# Y, F RH-OB ∨ ∨ ∨
2 Z* |( p$ b! J& X& } RH-KTB ∨ ∨ ∨
( n9 b1 j# s8 _4 R5 q6 v工藝線 一步法 ∨ 3 k: C4 e8 a7 W; M+ Y7 t
二步法 ∨ ∨ ★
$ f* {+ a* ~. v 三步法 ∨ ★ ∨ ∨
& B& m$ |# F) v) o! e注:(1)“∨”表示優(yōu)先選擇的設(shè)備或工藝,。(2)“★”表示次選的設(shè)備或工藝輔助設(shè)備。 |
|