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發(fā)表于 2008-3-21 16:14:14
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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 {+ {6 J( ~" k' {7 v4 z7 i3 Q3 }
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,。
: w5 N. w# c) x8 q7 \3.1一步法* Y8 v7 T) ]0 y' J5 H( M
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),。
8 u6 K1 B! \ J1 i' H3.2二步法
3 I) L( V0 P8 t9 q" \$ M+ E L& n7 h" f 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。
$ ~5 Y0 b2 {6 g/ j5 j3.3三步法
, a9 n& n& T; b+ s# Z6 ]* x: v) ^, L 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,。
( z6 y1 q* N1 X E7 r; E4 }! y3.4不同冶煉工藝路線的優(yōu)缺點(diǎn)比較
+ d' Z7 j' E* A 不同冶煉工藝路線的比較如表2所示,。1 C0 r( h2 F. U0 g7 y
8 \/ }* V7 g. O+ r! z/ Z4 Z: O2 E表2 不同冶煉工藝路線的比較# N( e/ [. ?3 Z: A" @. m" V5 S
工藝路線 鋼種
8 m6 R2 T, z+ v! e, b; W7 D8 j( s適應(yīng)性 入爐5 J$ V" s+ H* O3 A
原料 生產(chǎn)率 Ar氣
% M- j+ w2 j x1 y4 u7 I$ ~4 i消耗 耐火材
2 d& I6 ^& L) d b( w# r* R6 Z# A料消耗 生產(chǎn)5 e- Y% M( v# _9 R7 K- `, u
成本 工程投資
9 d# \6 V3 h8 v3 Q- _; \一步法 差 苛刻 低 無 較高 高 最低0 H, K. o C1 j% [
二步法 EAF-轉(zhuǎn)爐 一般 適應(yīng)性強(qiáng) 高 高 低 低 低
1 ?8 F7 ]) s' H: B7 k; Q+ N EAF-真空吹氧爐 一般 適應(yīng)性強(qiáng) 低 低 較高 最高 較高' x+ j* Q: h- [' E; K3 K4 V$ e
轉(zhuǎn)爐-轉(zhuǎn)爐 一般 適應(yīng)性強(qiáng) 高 高 低 低 高8 Y" h$ e9 a1 @. }
三步法 強(qiáng) 適應(yīng)性強(qiáng) 高 小 高 高 最高2 x- r4 q i- \# F) E8 s8 \4 n
1 g& u$ n4 f4 U7 `3 b3 K" z+ Z. l# \& C 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%,。# `! |4 O/ H' o3 A6 t& |) r" W2 J
4 不銹鋼冶煉生產(chǎn)工藝路線的選擇8 h$ p: x$ t% u5 j' N- M; E
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,。$ w# X# L$ D4 P5 q+ t
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。
; D) |4 F% H/ i6 E( k! |4.1 生產(chǎn)規(guī)模$ Q7 G2 r& p& \
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。
) u, N c* A5 X( h# j 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)。% v$ f% u" _0 S) R
4.2 產(chǎn)品大綱* Z7 b4 E7 E+ x3 o/ k* n
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),。
: O+ j' P# ~4 e 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。
; n3 v3 }9 w5 G8 Y4 A4.3原材料供應(yīng)
0 Q/ v+ d2 E4 I1 @% a. B% Q 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。; {* h# j6 k# b( C7 c9 N
金屬料采用返回廢鋼或普通廢鋼時(shí),,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,。
2 ] E7 ?' G: n, i6 v& C 金屬料采用高爐鐵水時(shí),,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:1 E" Z2 \$ q! v) J& v* r+ ?, k
EAF(熔化合金)——+ d% Q+ [. h8 u9 S$ G
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,。
' h. e; ~! u' U* D: H& ` 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:
" t0 D6 J6 G0 \ w4 }" \+ j* I EAF(熔化合金)——5 [* h6 J8 U6 I7 s6 `- P2 q$ g
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,。# ^$ R6 g9 M5 x& g4 r- o
金屬料采用部分鉻礦石時(shí),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(shí)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,。2 J2 R) Q0 t/ O! t# z& n7 _# k
金屬料采用部分鉻鐵水+廢鋼時(shí),,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,。- i; I- v$ e8 {
4.4 現(xiàn)有車間狀況和動力供應(yīng)狀況
0 w& z5 {$ _/ F4 J) c 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,。8 o& W& y' w- H% c# ^
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,。% H1 y' m* o1 ^9 Q7 h% ^
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,�,;虿捎贸鯚挔t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。- Z T4 Z' L0 ?. R
5 結(jié)語 N9 z3 U% }% \& O4 j" l0 E; p) u
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,。
; P& L l* j+ D6 {+ P1 J* x' j& }9 T' N0 P z) k
表3 工藝設(shè)備和工藝路線選擇方案
- v, O, X1 e3 J* A7 |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
0 H, A7 l Y, K+ Z& {5 b 小 大 常規(guī)) q) w, |0 X' V! u5 r
碳氮 超低
# Z" B) e) q; V. H碳氮 高爐
2 _' Y$ [$ h) U鐵水 鉻礦 廢鋼 轉(zhuǎn)爐廠 電爐廠 新建 電力) E, O. V: K. G* h1 W
匱乏 氬氣/ j- Y3 ^ P! t) L) ^2 P( ^: e- p
匱乏
* u6 [8 Z' I' n5 h/ l0 W6 m預(yù)
; v' h* G* O1 E/ w& X處
: M. Q q) E- Y: C6 l( v理 鐵水脫硅 ∨ 5 L5 v5 V3 ^, H& E( N5 U
鐵水脫磷 ∨ ∨
5 D* f! M1 m2 P$ ^' c, Z& z4 U0 { 鐵水脫硫 ∨ ∨ & |2 {& t6 w0 m+ ~" y5 B- T
初" P/ @) i; S% e8 d/ K5 A
煉
" Z+ A* |7 ~, x8 N: B% r4 O- s& G爐 礦熱爐 ∨
) W2 W( A. ^; \6 _2 i0 j 感應(yīng)爐 ∨ ∨
( ^2 u3 f( B! M0 ~& {1 } 電弧爐 ∨ ∨ ∨ ∨ ★ ∨ ★ ∨ ∨ ★ . O, `; w5 _( p2 A) i* G5 o
轉(zhuǎn)爐 ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ . G$ F2 U& U! ?; Y4 E% l
精煉爐 AOD ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ★- o! y" Y+ ^; ?7 ?( {$ {
K-BOP ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ★ @, ~. O; z9 l1 }' I
K-OBM-S ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ★
+ T" [" ^* ^2 z6 k) u7 U+ @ MRP ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ★" M/ ?% b( t9 G6 O5 Q7 U
CLU ★ ∨ ∨ ∨ ∨
# h& `8 C5 u4 V KCB-S ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ★5 K0 T3 A t# q! X0 w
真空爐 VOD ∨ ∨ ∨
. V' ?$ ]: A0 D c( R2 } RH-OB ∨ ∨ ∨6 }) U" U- P3 g( N, [7 z
RH-KTB ∨ ∨ ∨8 v6 u) ]6 G6 f5 L4 _
工藝線 一步法 ∨ # K$ E% w7 Q1 ]" n3 X
二步法 ∨ ∨ ★6 u) ?8 h; A3 c- o
三步法 ∨ ★ ∨ ∨
# f. N* ^3 q( K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,。 |
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