近年来,世界不锈钢产量逐年增长,年增长幅度3~4%,相当于新建一座年产40万t的不锈钢板材厂。据统计数据表明,欧美各国不锈钢年消耗量已从50年代初的100万t增至1993年的1200万t左右。目前世界人均不镑钢材年消耗量已达3. 3kg而我国人均最高年消耗仅有0.58kg.可见,国内不锈钢市场潜力还很大。另据权威部门测算,到2000年国内不锈钢需求量在110万t左右,这与目前国内不镑钢材约25万t的年产量有很大距离。因此,我国的不锈钢生产也会有广阔的发展前景。
不锈钢精炼的发展历程1878年,人们注意到了铬可以提高钢铁产品的抗蚀性,之后的1895年~1910年则对不锈钢的理论研究有了显著进展。而作为不锈钢冶炼技术的实质性发展大致经历了两个阶段。
一步法工艺,只在炼钢炉(电弧炉、平炉)内进行熔化、精炼、还原和合金化。随着氧气在炼钢中的应用,大大提高了脱C速度,并可大量使用废不锈钢。电炉钢中C含量可达到K 0.1%甚至0.03%带来的问题是炉温升高,使耐火材料烧损严重。
60年代初是不锈钢冶炼起决定性变化的步法是60年代末出现的气体精炼技术(AOD)。进入70年代之后,不锈钢的精炼出现了许多新近年来出现的三步法,使不锈钢的精炼进入崭新阶段。三步法工艺是采用一个优化的工艺路线,即在电炉内熔化废钢和铁合金,在电炉内进行高速脱C,在脱气装置中进行最终脱C,从而获得了最佳的冶金效果和较低的冶炼成本。
几种不锈钢精练技术的分析与比较AOD精炼技术目前,采用AOD炉来精炼不锈钢仍然是不锈钢生产的主要方法之一。世界不锈钢产量的70%以上是用该技术生产的。从太钢开发AOD技术20余年的生产实践也证实了其独特的技术优势,如产量高、质量高;成本低、投资少等。近来AOD技术出现的精炼工艺有铁水一AOD直接精炼技术、铁水一AOD炉加铬矿技术及AOD炉顶吹氧技术。这使得AOD技术有了进一步发展,扩大了它的市场竞争力。
K一OBM技术即复吹转炉不锈钢精炼技术它可以直接处理高炉脱磷铁水。其主要特点是采用氧气顶吹和底吹。其顶吹氧枪为双流道,其下层喷口喷出的氧在溶池中产生的CO可通过上层喷口喷出的氧完全二次燃烧,增加了炉内热能,提高了热效率。
底吹喷嘴为双层套管,内管通氧气或氩气,环缝中吹入天然气或丙烷、丁烷,通过碳氢化合物裂解吸热冷却并保护浸入式喷嘴,可在炉底喷嘴处形成一层钢液凝结堆积物一蘑菇头,使高温反应区上移,减弱对炉底耐火材料的侵蚀,这一点比AOD炉有很大优势。
K一OBM技术的优点还体现在原料选择的灵活性强、可显著节能和优化吹炼工艺。太钢正考虑恢复和完善原有的K一OBM复吹工艺,用于生产铬不锈钢和硅钢等品种。
VOD精炼技术VOD技术也是生产不锈钢重要的真空精炼技术。鉴于VOD技术的设备费用高,处理时间长,其发展速度受到了一定的限制。
―VOD技术(强搅拌VOD技术)和VOD―PB技术(VOD喷粉技术)可用来生产超低碳和超低氮的不锈钢。另外,VOD技术用在三项技术的最后工序进行脱气处理已逐渐形成共识。
双K一BOP精炼技术该技术是采用两个顶底复吹(K一BOP或K一OBM)工艺。铁水经脱P后兑入第l座K一BOP炉内,加固态铁合金、焦炭、石灰等进行熔化还原,初炼出钢后再兑入第2座K―BOP炉,它主要用作脱C精炼。此后,还有SS―VOD炉或LF、RH等装置。
该技术由日本川崎公司首创,并获得了较好的经济效果。它适应于大型转炉钢厂的技术改造。
不锈钢精炼炉的技术选择对于国内不锈钢生产厂来讲,选择何种不锈钢冶炼工艺路线并配置精炼设备,既要考虑本企业的生产现状、总图布局、产品方案,还应与企业的发展规划,生产规模、投资效益结合起来,进行科学地分析,合理地配置。
下面通过对不同种类的原料来源,提出不同的不锈钢精炼炉配置方案。
全废钢十铁合金炉料这是冶炼不锈钢的经典配料,一般适用于没有铁水源的短流程钢厂精炼不锈钢。典型模式是二步法,即电弧炉在吹氧条件下加速废钢熔化,再将熔化的钢水兑入氧气转炉(AOD、CLU、K一OBM或K一BOP炉)进行精炼,最后在钢包处理站进行炉外处理。当生产超低碳或超低氮不锈钢时,可采用三步法冶炼工艺。其中德国曼内斯曼、德马克公司首先提出的“EAF―MRP―L好的经济效果,主要技术消耗指标为:2:~5m3/t,从配料至成品钢水Ci的总回收率达90%. 4.2液态铁水+废钢+铬铁水炉料用铁水和废钢作炉料时,电弧炉用来熔化废钢(还可酌情加入铬铁)铁水在铁水罐中进行脱磷然后将铁水、废钢分别兑入复吹转炉中进行脱碳和还原,亦可在复吹转炉内再兑入铬铁水进行精炼,最后进行钢包吹氮搅拌或者在RH中进行脱气处理。
液态铁水十固态铁合金炉料对于这种炉料,各公司可根据具体条件采用不同的冶炼方法。采用双K一BOP精炼法,可使用廉价的铁水和粗制的合金原料,从而大幅度降低不锈钢冶炼成本,它将成为今后不锈钢生产的一个重要手段。
另外,随着近年海绵铁或直接还原铁的规模化生产,作为炉料将部分替代非合金废钢。这不仅减缓非合金废钢供应紧张状况,更重要的是降低不锈钢有害杂质元素的含量,提高钢的内在质量,这些需引起冶金工作者的足够重视。