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不锈钢三种冶炼工艺优缺点分析

时间:2019-10-27

目前,中国是不锈钢的主要生产国和消费国,其不锈钢种类繁多,并根据钢和原材料的使用形成了不同的冶炼工艺路线。近年来,中国的不锈钢冶炼技术在原材料和工艺设备方面一直朝着提高生产率,简化工艺,降低生产成本和提高钢水质量的方向不断优化。

这三种熔炼工艺各有优缺点:

目前世界上生产不锈钢的冶炼工艺主要分为一步法,两步法和三步法。 EAF + AOD的两步法(电弧炉+氩氧精制炉)约占70%,分三步。该过程约为20%。随着低磷铁水被广泛用于不锈钢生产中,越来越多的不锈钢制造商也采用了新型的一步法不锈钢熔炼工艺。为了适应不锈钢市场的激烈竞争,提高产品质量,降低生产成本,中国企业应根据实际情况选择合适的不锈钢冶炼工艺。

一步式不锈钢熔炼工艺。早期的一步不锈钢冶炼过程是指在电炉中将废钢进行熔化,脱碳,还原和精炼,然后将炉子材料冶炼成不锈钢的过程。随着熔炉外精炼工艺的不断发展以及AOD熔炉在不锈钢生产领域的广泛应用,这种仅用电炉熔炼不锈钢的一步式熔炼生产工艺由于熔炼周期长,成本低而逐渐被淘汰。开工率高,生产成本高。

目前,许多不锈钢生产商使用一些低磷或脱磷的铁水代替废钢,并以铁水和合金为原料进入AOD炉进行不锈钢冶炼,从而形成了新的一步冶炼过程。与较早的一步法相比,新的一步法熔炼工艺消除了生产过程中的电炉熔炼工艺。其优点包括:第一,减少投资;第二,降低生产成本;第三,高炉铁水冶炼降低了原料成本并降低了能源消耗。消耗量大,提高钢水纯度;第四,废钢比例低,适应现有废钢市场;第五,冶炼400系列不锈钢特别经济。

但是新的一步法对原料条件和产品计划有一定要求:首先,要求AOD小于炉中铁水的0.03%,因此必须增加铁水脱磷工艺在冶炼过程中;第二个不适用于构图。复杂的高合金不锈钢品种。

新的一步不锈钢生产工艺目前广泛用于生产400系列不锈钢。作为发展中国家,中国的废钢资源十分匮乏,并且是镍极贫的国家。此外,400系列不锈钢还用于日常生活和工业生产。这些客观条件使得新型一步法冶炼的不锈钢越来越多地被生产企业所使用。

两步不锈钢熔炼工艺。两步不锈钢代表了EAF→AOD,EAF→VOD(电弧炉→VOD真空精炼炉)的工艺路线。 EAF→AOD工艺的生产能力目前约占世界不锈钢生产能力的70%。电弧炉主要用于熔化废钢和合金原料,先生产不锈钢预熔体,再进行不锈钢预熔体,然后进入AOD炉熔炼成合格的不锈钢熔体。

两步法不锈钢熔炼工艺广泛用于生产各种系列的不锈钢。它的优点包括:电炉不需要高原料,生产周期比一步法短,灵活性好。它可以在氮不锈钢之外生产95%以上的超低碳不锈钢。

但是两步法在介质消耗和选择方案上仍需注意以下三点:第一,近年来,随着冶炼工艺的进步和操作水平的提高,氩气两步冶炼工艺的其他介质消耗量显着降低,但与一步法和三步法相比,氩气等介质的消耗仍略大;第二是当将AOD炉脱碳至终点时,钢水中的氧含量很高,必须添加硅铁以还原钢水中的氧。硅铁的消耗量很高;第三是目前不能用于生产超低碳氮不锈钢,钢中的气体含量高。

三步不锈钢熔炼工艺。三步法的基本过程是:初炉→双吹转炉/AOD炉→真空精制装置。三步法是冶炼不锈钢的一种先进方法。产品质量好,既适合专业厂家,也适合联合企业生产不锈钢。

不锈钢三步法是在两步法的基础上加深脱碳。冶炼工艺的优点如下:第一,分工明确,生产节奏快,操作优化。二是产品质量高,氮含量低。氢,氧和夹杂物含量低,可生产的品种范围广。第三是铁水可用于冶炼,对原料的要求不高,原料选择灵活。

但是,三步不锈钢冶炼工艺将逐步实现冶金功能,对生产投资产生以下影响:第一,工艺环节增加,投资和生产成本高;其次,真空设备系统复杂,维护量大。

联合钢铁企业流程的选择更加灵活:

不锈钢生产商的原材料条件,生产规模,产品计划,运营成本和工人的操作习惯将影响不锈钢冶炼生产工艺的选择。由于原材料,经营成本和产品计划等因素受市场波动的影响较大,现代不锈钢冶炼车间的生产工艺选择应具有一定的灵活性,生产工艺和产品方案可以根据实际情况进行调整。市场情况。

中国大多数大型不锈钢生产企业都是联合型钢铁企业,例如太钢,九钢和宝钢,它们既生产不锈钢又生产碳素钢。对于这些联合钢铁公司而言,原材料范围很广,铁水和废钢供应充足,可以满足需求。这些公司在选择不锈钢冶炼工艺路线方面具有更大的灵活性。

太钢不锈钢冶炼工艺。太钢有三个不锈钢冶炼车间,分别是第三炼钢厂,第二炼钢厂的第二区和第二炼钢厂的北部。

第三炼钢厂使用的冶炼工艺为:EAF→AOD,主要生产双相不锈钢,耐热钢,高合金不锈钢和高附加值不锈钢。第二炼钢厂南部采用的冶炼工艺为:铁水预处理→K-OBM-S炉→VOD→LF炉,主要用于生产铁素体和马氏体不锈钢。第二炼钢厂北部采用的冶炼工艺为:脱磷转炉→AOD→LF炉/VOD和电炉→AOD→LF/VOD。第二座炼钢厂在北部地区具有灵活的工艺路线,可以采用一种新的一步法。不锈钢也可以分两步和三步生产。

不锈钢冶炼工艺。酒泉不锈钢炼钢厂的冶炼生产过程如下:1个铁水罐顶喷雾脱磷站,1个脱磷转炉,1个电炉,2个AOD,2个LF精炼炉。其产品涵盖了广泛的产品,包括200系列,300系列和400系列不锈钢。

酒泉钢铁公司的不锈钢炼钢车间主要采用以下两个过程进行不锈钢冶炼:第一个是铁水罐顶喷雾→EAF→AOD→LF的脱磷,这是一个分两步的生产过程,主要用于生产200系列和300。不锈钢;第二步是脱磷转炉→AOD→LF,这是一种新的一步生产工艺,主要用于生产某些400系列的钢种。

宝钢不锈钢分公司的冶炼工艺。宝钢不锈钢分公司的不锈钢生产工艺配置为:2套铁水罐顶喷雾脱磷站,2 120tEAF,2 135tAOD,1 LTS处理站和1 120tVOD。

宝钢股份不锈钢分公司采用的工艺流程比较多样化。流程一:铁水罐顶喷脱磷→EAF→AOD→LTS处理站/VOD,生产200系、300系和400系不锈钢;流程二:铁水罐顶喷脱磷→AOD→VOD,生产200系和400系的部分钢种;流程三:电炉→AOD→LTS处理站/VOD,生产200系、300系和400系不锈钢。

从上述对比分析来看,中国大型不锈钢生产企业均以新型一步法和二步法作为不锈钢生产的主要工艺流程,只有在生产超低碳、氮等高品质不锈钢时才使用三步法工艺流程。

因地制宜选择工艺路线

不锈钢冶炼工艺路线的确定,首先应以产品大纲为出发点,以不锈钢冶炼的原料组成和不锈钢精炼机理为依据,选择合适的不锈钢冶炼工艺路线。对于大型不锈钢生产企业,车间工艺设备的配置应能满足多样化工艺路线的选择要求,从而满足原料价格大幅波动的需要,适时更新和选择最佳的原料配比方案,同时冶炼设备应能满足不同原料配比的冶炼工艺。

于中国不锈钢废钢资源缺乏,以废钢为主原料的不锈钢冶炼过程配料成本高,加上全废钢冶炼能耗高,以及废钢品质不好带入钢水有害元素多等原因,中国越来越多的不锈钢生产企业倾向于利用经脱磷的高炉铁水冶炼不锈钢。特别是钢铁联合型企业,利用碳钢系统的高炉供部分铁水给不锈钢冶炼系统,可有效降低吨钢原材料成本。与此同时,脱磷处理设施被普遍应用于不锈钢生产工艺。脱磷处理设施的应用既可降低不锈钢生产对原材料的要求,也可降低生产成本,从而使高炉铁水、普通废钢、高磷生铁和高磷合金能被大量用于不锈钢的生产。

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