一種新的轉(zhuǎn)爐冶煉不銹鋼工藝

天上一顆星 · 發(fā)表于 2008-3-21 14:37:11

一種新的轉(zhuǎn)爐冶煉不銹鋼工藝
　　烏克蘭冶金工業(yè)基礎(chǔ)雄厚,，年產(chǎn)鋼能力約5100萬噸,，其中轉(zhuǎn)爐鋼2270萬噸,。不銹鋼年生產(chǎn)能力約60萬噸,，主要采用電爐一AOD爐兩步法生產(chǎn)工藝,，近年來用新開發(fā)的GOR工藝取代AOD工藝取得了很好的效果,。

　1998年7月就GOR工藝考察了烏克蘭冶金工廠，l0月烏克蘭國立治金學(xué)院的專家就此也來華進(jìn)行了技術(shù)交流,。

1．GOR工藝的開發(fā)和生產(chǎn)實(shí)績

　GOR工藝在烏克蘭國立冶金學(xué)院冶金實(shí)驗(yàn)廠首先開發(fā)成功,。該廠用1．5噸電爐熔化高碳鉻鐵和廢鋼生產(chǎn)不銹鋼母液，傾入1．0噸GOR轉(zhuǎn)爐精煉成不銹鋼鋼液,，澆注成1．0噸鋼錠,，再鍛造成不銹鋼管坯供應(yīng)市場，由于有效益,，這套試驗(yàn)裝置一直在生產(chǎn),。

　扎波羅熱鋼鐵廠是烏克蘭以不銹鋼帶材為主要產(chǎn)品的特鋼廠，裝備有電爐,、AOD爐等冶煉設(shè)備,。該廠出鋼量為60噸的GOR轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)不銹扁錠，在熱連軋機(jī)組上軋制成不銹熱帶卷,。GOR爐的建設(shè)大幅度降低了該廠不銹鋼冶煉成本,，在烏克蘭冶金工業(yè)很不景氣的狀況下，仍在正常生產(chǎn),，取得了好的經(jīng)濟(jì)效益,。

　此外，烏克蘭還有5噸,、10噸GOR轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的實(shí)例,。

　從現(xiàn)場初步考察和技術(shù)交流的情況看,，這種技術(shù)是成熟可靠的。它具有很高的生產(chǎn)效益和較低的生產(chǎn)成本,，而且除不銹鋼外,，它還可以生產(chǎn)耐熱鋼、高合金鋼,、優(yōu)質(zhì)碳素鋼等其它鋼種和某些合金,。

　這種工藝使用一種特殊的頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼，它可以用于煉鋼廠,，也可以用于鑄鋼廠生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼鑄件,。對于現(xiàn)有中小轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼具有一定的參考價(jià)值。

　德聶伯爾特鋼廠采用GOR工藝已經(jīng)生產(chǎn)了碳含量o．02％,？0．25％的5種89個(gè)鋼號的不銹鋼鋼種,，例如：02Crl8Nil0、03Cr20Nil6NMn6,、03Crl6Mn2Mo,、04Cr25Ni5M02等。

2．GOR工藝和操作實(shí)例

2．1 GOR轉(zhuǎn)爐工藝的基本原理在于使用多種組分的混合氣體吹煉預(yù)先溶化好的鋼水
<P&NBSP;&NBSP;&NBSP;&NBSP;>2．2 GOR工藝對AOD對比

①在吹煉工藝上,，GOR工藝采用天然氣(或其它碳?xì)浠衔?保護(hù)底吹噴咀向爐內(nèi)供應(yīng)氧氣、氬氣,、氮?dú)�,，而AOD爐采用側(cè)吹噴咀，用惰性氣體保護(hù)噴咀,。

②AOD工藝全程供氨氣(前期氧,、氬混吹)，而GOR工藝在吹煉后半期供氬氣,，前半期只供氧氣和天然氣,。GOR工藝供氣曲線。

③GOR爐爐容比幾乎是AOD爐的一倍,，采用可更換爐底,。

④表1為GOR與AOD的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
表1  GOR爐與AOD爐指標(biāo)對比
項(xiàng) 目 AOD GOR
爐容比/m3t-1 0.4~0.5 0.8~1.0
氣體壓力/MPa
氬氣 1.2~1.7 0.5~1.0
天然氣 1.2~1.7 0.3~0.6
吹煉時(shí)間/min 60~70 30~40
冶煉周期/min 90~120 65~90
鉻鐵耗量/kgt-1
高碳鉻鐵 145 145
微碳鉻鐵 <10 <10
氬氣耗量/       [c]>0.06% 12~14 6~7.5
m3t-1       [c]<0.03% 18~20 10~12
2．3GOR爐鉻的收得率為97％,？99％,，良好的熔池?cái)嚢璞ＷC了鋼液不會(huì)發(fā)生過氧化現(xiàn)象。

2．4烏克蘭扎波羅熱廠60噸GOR爐的主要技術(shù)特性列于表2中,。
表2 60噸GOR轉(zhuǎn)爐技術(shù)特性
指  標(biāo)  名  稱數(shù) 量
額定容量/t    60
有效容積（新爐襯）m3    48
單位容積/m3t-1    0.8
鋼水溶池深度/mm    980
溶池表面積/m2    10.7
爐襯重量/t    200
傾爐驅(qū)動(dòng)功率/kw    4×32-128
回轉(zhuǎn)速度/轉(zhuǎn)min-1 　
額定速度    1.15
最小速度    0.1
噴咀數(shù)量/個(gè)    3
通過噴咀各種氣體最大消耗量m3h-1 　
氧氣    8000
天然氣    600
氮?dú)?nbsp;    4000
氬氣    4000
壓縮空氣    4000
噴咀前各種氣體最大壓力/MPa 　
氧氣    1.0~1.2
氮?dú)?nbsp;    1.0~1.2
氬氣    1.0~1.2
天然氣    0.5
壓縮空氣    0.3~0.6
噴咀內(nèi)各種氣體介質(zhì)最低壓力    0.25

2．5精煉作業(yè)具有很高再現(xiàn)性,，可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制。

2．6操作實(shí)例

以冶煉03Crl8Ni9和03Crl8ANi6(A一含氮鋼)鑄造用不銹鋼鋼液為例說明冶煉過程,。

2．6．1 03Crl8Ni9的冶煉

①配料

不銹廢鋼(08,？12Crl8Nil0Ti)約70％

碳素廢鋼(低磷)約13％

高碳鉻鐵145kg約,？14％

鎳？3％
②電爐熔煉

　上述鋼鐵料加入電爐后,，送電熔化,。為防止鉻的氧化損失，除用吹氧管切割爐料外,，基本不吹氧,。爐料熔清后提溫到？1600℃左右,，然后將母液經(jīng)出鋼口傾入鋼包中,。

③母液兌人GOR轉(zhuǎn)爐

　母液含碳1．5％？2．5％,、溫度1560,？1580℃兌人GOR轉(zhuǎn)爐。GOR的冶煉分三個(gè)階段進(jìn)行,。

　第一階段需18,？20分鐘，視母液中的碳含量和成品鋼碳含量要求不同而可能有較大變化,。在這一階段底吹氣體主要是氧氣和保護(hù)噴咀的天然氣(或其它碳?xì)浠衔?,。氧氣耗量1．6-1．8m3／mln、氧壓,？0．49MPa,；天然氣消耗0．15？0．20m3／rain,、壓力0.29,？o．49MPa。進(jìn)入下一階段時(shí)鋼中含碳量為0．2％,？0．25％,、溫度為1700？1760℃,。

　第二階段約需13,？18分鐘，這一階段底吹的氧氣比例逐漸減少,，開始底吹氬氣(或氮?dú)?,。隨著氧氣用量減少，在這一階段開始3,？4分鐘停吹天然氣,，逐漸加大氬氣量。氬氣的最大用量占底吹氣體量的80％。第二階段結(jié)束時(shí),，溫度降低40,？70℃，爐渣堿度≥3.0,，碳降到0.03％以下(根據(jù)鋼種需要,，最低為0.015％)。

　第三階段為3-5分鐘,，底吹氬(或氮)氣,，凈化鋼水，加入硅鐵還原氧化的鉻,，溫度1600℃時(shí)就可以出鋼,。

　對于不銹廢鋼資源短缺的地區(qū)，也可以增加碳素廢鋼和高碳鉻鐵用量,，減少爐料中不銹廢鋼比例,。還可以用轉(zhuǎn)爐吹煉低磷半鋼作GOR爐的母液。

2．6．2 03Crl8ANi6的冶煉

　減少不銹鋼中的鎳含量能顯著地降低不銹鋼生產(chǎn)成本,。合適的鋼中氮含量可以提高鋼的強(qiáng)度和鋼的抗腐蝕性能,，是理想的代鎳元素。烏專家長期研究的結(jié)論認(rèn)為鋼中氮含量提高0.1％,，可減少鋼中鎳含量2％,，以氮代鎳可以降低成本，不會(huì)給鋼的機(jī)械性能帶來不良影響,。

　對于鑄造用不銹鋼,，合理的以氮代鎳和鈦還能改善鋼液流動(dòng)性，提高鑄件成品率,。

　鋼中氮的加入方法，主要靠控制吹氮?dú)?還可節(jié)省氬氣),，也可通過加入含氮合金精確地調(diào)整成分,。

2．7除塵

　GOR爐煙氣粉塵含量很低，吹氧期最大值為4g／m3,，還原期小于1g／m3,，經(jīng)除塵后很容易達(dá)到o．1g／m3的排放標(biāo)準(zhǔn)要求，而且粉塵帶走鉻的損失量也大為減少,。

2．8高爐一GOR爐流程

　烏克蘭還開發(fā)了在600m3高爐上用鉻球團(tuán)礦作原料冶煉含鉻鐵水,，供GOR爐作為部分母液冶煉不銹鋼的工藝。

3．GOR轉(zhuǎn)爐冶煉鋼的質(zhì)量

　GOR轉(zhuǎn)爐可以生產(chǎn)含碳0.02％以上,，含鉻2％,？20％的各類不銹鋼。這座爐子可以完成脫碳,、脫硫,、脫氧,、脫氣和合金化等工作任務(wù)，必要時(shí)還可用于脫磷,。由于轉(zhuǎn)爐設(shè)計(jì)和吹煉技術(shù)可以保證在一個(gè)很寬的范圍內(nèi)控制和調(diào)節(jié)混合氣體的組分,，所以它可采用任何熔煉爐提供的合金化或未經(jīng)合金化的鋼水(母液)作原料，生產(chǎn)從高級合金到電工鋼和超深拉拔用碳鋼等多種鋼種,。

3．1化學(xué)成分和溫度控制

　這種工藝可以精確地控制冶煉終點(diǎn)的化學(xué)成分和出鋼溫度,。鋼水的清潔度很高，只要配料合理,，鉛,、鋅等有害雜質(zhì)含量可以控制到很低的水平。

　鋼中雜質(zhì)含量均低于用電爐生產(chǎn)的不銹鋼,，其數(shù)值見表3,。
表3 不同工藝鋼鐵液雜質(zhì)含量比較
冶煉
工藝統(tǒng)計(jì)
爐數(shù) [H]
cm3/100g [N]
10-3/×% [O]
10-4/×% [Pb]
10-5/×% [Sn]
10-5/×%
GOR 11 3.1？4.7
3.7 12.5,？20.5
16.2 26,？30
29 28？35
31 14,？23
16
EAF 15 6.8,？10.1
  7.3 15.0？25.0
19.4 29,？32
31 54 40

　因此,，在多數(shù)情況下，GOR工藝不必在其后配備真空脫氣或鋼包處理工序,。

　但是,，對于要求[C]<0.015％，[O]<20×10-4％等特殊用途的不銹鋼,，也可以在其后再配備真空工位,。

3．2內(nèi)部裂紋

　統(tǒng)計(jì)各15爐次電爐工藝和GOR爐工藝冶煉14CrNi2鋼內(nèi)部裂紋情況表明，GOR工藝明顯優(yōu)于電爐工藝,。

3．3機(jī)械性能

　統(tǒng)計(jì)電爐工藝和GOR工藝分別冶煉6類的不銹鋼數(shù)百爐,，軋制成的熱卷、冷卷,、管坯和型材后進(jìn)行強(qiáng)度,、延伸率和斷面收縮率等機(jī)械性能對比，結(jié)果表明,，兩種工藝生產(chǎn)的鋼材強(qiáng)度相似,，而GOR工藝生產(chǎn)的鋼材延伸率和斷面收縮率(型材)優(yōu)于電爐+AOD工藝。

4GOR轉(zhuǎn)爐工藝的優(yōu)越性

這種工藝有很高的生產(chǎn)靈活性，為用戶提供了開發(fā)新產(chǎn)品的潛力和可能性,。

這種工藝可以獲得很高的經(jīng)濟(jì)效益：

①可以利用現(xiàn)有轉(zhuǎn)爐進(jìn)行現(xiàn)代化改造,，在其前部配置提供母液的電爐或其它熔煉設(shè)備，轉(zhuǎn)爐本體不必做大的變動(dòng),，只需改造爐底,，增加氣體供應(yīng)和控制系統(tǒng)。這比新建煉鋼的投資費(fèi)用低許多,。也可以在現(xiàn)有電爐車間后部配置GOR轉(zhuǎn)爐,。在電爐和轉(zhuǎn)爐噸位相似的工廠，如果可以解決母液運(yùn)輸問題,，則改造費(fèi)用將更為節(jié)省,。

②由于脫碳速度可以高達(dá)0.13％／min，因此可采用高碳鉻鐵,、高碳不銹廢鋼作為冶煉原料,。對于不銹廢鋼資源緊缺的地區(qū)，還可以增加碳素廢鋼的比例,，也可采用轉(zhuǎn)爐脫磷后的半鋼作為GOR的部分母液,。爐料的靈活性大大降低了生產(chǎn)成本。

⑧由于爐容比大,，可以在保證不噴濺的前提下提高供氧強(qiáng)度,，吹煉時(shí)間控制在30分鐘以內(nèi)，大大提高了生產(chǎn)率,，幾乎是AOD爐工藝的一倍,。

   ④采用組合冷卻的可拆卸式爐底，爐襯浸蝕均勻,，爐齡提高,。爐底壽命可達(dá)100爐，爐體壽命可達(dá)250爐,，節(jié)省了耐火材料,。

   ⑤獨(dú)特的精煉工藝，節(jié)省了昂貴的惰性氣體(氬氣),。氨氣消耗量僅僅是AOD爐的50％？60％,。

   　烏克蘭國立冶金學(xué)院愿意向中國用戶提供技術(shù)決竅和專利使用權(quán),，還可以提供工程設(shè)計(jì)、關(guān)鍵設(shè)備供貨,、技術(shù)人員和工人培訓(xùn),、開工生產(chǎn)現(xiàn)場指導(dǎo)等服務(wù)。

sudukang · 發(fā)表于 2010-6-12 14:04:10

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