目前世界上不銹鋼冶煉方法有三種方法一步法 二步法 三步法 原理:即电炉一步冶炼不锈钢。不锈钢主要由电弧炉采用返回吹氧法生产,利用合金元素氧化放热使钢液升温到1400~1600,在高温下实现 工作过程:熔化废钢所需的热量是由电极和废钢间电弧提供的。废钢的熔化温度是由其成份决定的,一般在1400-1550 (304L熔点1454) 下开始熔化。当废钢熔化完毕后,仍然需要升温,以便精炼反应正常进行. 氧和碳可以直接吹入钢液和渣相.然而,反应产物可能会影响产品质量,因 此需要仔细控制.渣中通常加入发泡剂,比如:石灰,白云石和萤石.炉渣的 密度小于钢液密度,通常浮在钢液表面.炉渣除了可以吸附钢液中的杂质 和防止钢液被大气二次氧化以外,它还能保护炉壁免受电弧的辐射,可以 提高电的效率.因此选用高品质炉渣并使其具有发泡性能是非常重要的 缺點:由于一步法对原料要求苛刻(需返回不锈钢废钢、低碳铬铁和金属铬),生产中原材料、能源介质消耗高,成本高,冶炼周期长,生产 率低,产品品种少,质量差,炉衬寿命短,耐火材料消耗高,因此目前 很少采用此法生产不锈钢。 1965年和1968年,VOD和AOD精炼装置相继产生,它们对不锈钢生产工艺的变革起了决定性作用。前者是真空吹氧脱碳,后者是用氩气和氮气稀 释气体来脱碳。将这两种精炼设施的任何一种与电炉相配合,这就形成 了不锈钢的二步法生产工艺。 VOD缺點:采用电炉与VOD二步法炼钢工艺比较适合小规模多品种的兼容厂的不锈 钢生产。 AOD缺點:1、炉衬使用寿命短; 2、还原硅铁消耗大; 3、目前还不能生产超低C、 超低氮、不锈钢,且钢 中含气量较高; 4、氩气消耗量大。 是在二步法的基础上增加深脱碳的装备。通常的三步法有初炼炉AODVOD(LF)CC,初炼炉MRPVOD(LF)CC 多种形式。第一步,初炼炉只起熔化和合金化作用,为第二步的转炉冶炼提供液态金属。第二步是快速脱碳并防止铬的氧化。第 三步是在VOD 的真空条件或LF精炼炉对钢水进一步脱碳和调整成 配料:配料是电炉炼钢工艺中不可缺少的组成部分,配料是否合理关系到炼钢工能否按 照工艺要求正常地进行冶炼操作。合理的配料能缩短冶炼时间。配料时 应注意:一是必须正确地进行配料计算和准确地称量炉料装入量。二是炉料的大 小要按比例搭 配,以达到好装、快化的目的。三是各类炉料应根据钢的质量要 求和冶炼方法搭配使用。四是配料成分必须符合工艺要求。 转炉炼钢法这种炼钢法使用的氧化剂是氧气。把空气鼓入熔融的生铁里,使杂质硅、锰 等氧化。在氧化的过程中放出大量的热量 (含1%的硅可使生铁的温度升高200摄氏度), 可使炉内达到足够高的温度。因此转炉炼钢不需要另外使用燃料。 转炉炼钢是在转炉里进行。转炉的外形就像个梨,内壁有耐火砖,炉侧有许多小孔(风口),压缩空气从这些小孔里吹炉内,又叫做侧吹转炉。开始时,转炉处于水 平,向内 注入1300摄氏度的液态生铁,并加入一定量的生石灰,然后鼓入空气并转动转炉使它直立 起来。这时液态生铁表面剧烈的反应,使铁、硅、锰氧化 (FeO,SiO2 MnO,)生成炉渣, 利用熔化的钢铁和炉渣的对流作用,使反应遍及整个炉内。几分钟后,当钢液中只剩下少 量的硅与锰时,碳开始氧化,生成一氧化碳(放热)使钢液剧烈 沸腾。炉口由于溢出的 一氧化炭的燃烧而出现巨大的火焰。最后,磷也发生氧化并进一步生成磷酸亚铁。磷酸亚 铁再跟生石灰反应生成稳定的磷酸钙和硫化钙,一起 成为炉渣。 当磷于硫逐渐减少,火焰退落,炉口出现四氧化三铁的褐色蒸汽时,表明钢已炼成。这时 应立即停止鼓风,并把转炉转到水平位置,把钢水倾至钢水包里,再加脱氧剂进行脱氧。 整个过程只需15分钟左右。如果空气是从炉低吹入,那就是低吹转炉。 随着制氧技术的发展,现在已普遍使用氧气顶吹转炉 (也有侧吹转炉)。这种转炉吹如 的是高压工业纯氧,反应更为剧烈,能进一步提高生产效率和钢的质量。 在顶吹氧气转炉炼钢发展的同时,1978-1979年成功开发了转炉顶底复合吹炼工艺,即从转炉上方供给氧气(顶吹 氧),从转炉底部供给惰性气体或氧气,它不仅提高钢的 质量,而且降低了炼钢消耗和吨钢成本,更适合供给连铸 优质钢水 AOD(ArgonOxygen Decarburization)氩氧精炼法由美国的联合碳化 物公司与Josly 公司合作于1968 年发明的。AOD 炉二次精炼工艺的 诞生为大量生产高质量的不锈钢开辟了道路。据美国普莱可斯公司统 计,2006 年全球68.7%的不锈钢,是用普莱可斯许可的AOD 生产的。 AOD精炼工艺是把电炉粗炼好的钢水倒 入AOD 内,用一定比例的氧和氩的混合 气体从炉体下部侧部吹入炉内, 在O2-Ar 气泡表面进行脱碳反应。 由于Ar 对所生成的CO 的稀释作用 降低了气泡内的CO 分压,因此促成 了脱碳,防止了铬的氧化。 AOD法一般为电炉AOD 炉双联工艺。不锈钢的冶炼过 程大致分为三个时期:即熔化期、氧化期和还原精炼期。 熔化是在电炉中进行,氧化和精炼在AOD炉中进行。 熔化:在电炉中装入废不锈钢、合金铁(高碳铬铁、高碳镍铁、电解镍、NiO等)和造渣材料(石灰等)进行熔 化。炉料成分除了碳、硅、硫外,应接近钢号标准成分。 电炉钢水还原和成分调整后,达到1500左右出钢。 氧化脱碳:电炉钢水倒入AOD炉后首先吹入氩氧混合气体进行脱碳。脱碳后期为了控制出钢温度并有利于炉衬寿 命,需添加清洁的本钢种废钢冷却钢水。脱碳终了后根 据冶炼钢种不同可以进行扒渣处理。 还原精炼:钢中的含碳量降到规定值以后,即可停止吹O2,随后加入硅铁、硅铬、铝等还原剂和石灰造 渣材料调整成分,温度合适即可出钢。为提高还原 效率,希望在1700以上的高温下进行。 另外,AOD法的一项十分重要的技术进展就是移植 了顶吹氧的转炉经验,提高了脱碳初期的升温速度 和钢水温度。按照传统的AOD 操作,脱碳终了加入 硅铁进行Cr2O3 的还原操作,然后扒去85% 以上的渣 子再加入CaO、CaF2 及粉状FeSi 粉或CaSi 进行脱硫 的精炼操作,这样对成本、精炼时间、操作条件都 十分不利。新日铁光制所采用Al 代替FeSi 进行脱 硫,取得满意的效果,[S]