上海金属以高炉铁水和废钢为主原料的不锈钢冶炼工艺及实践池和冰李冬刚江庆元茅卫东（宝山钢铁股份有限公司不锈钢分公司，上海2⑴431）艺和实践，生产实践表明，与全废钢为原料的冶炼工艺相比，具有明显的优点，是一种高效经济的不锈钢冶炼工艺。

　　宝山钢铁股份有限公司不锈钢分公司引进了世界一流的不锈钢冶炼技术，于2004年4月建成一条以高炉铁水和废钢为主原料的不镑钢生广线。该生产线投产后，当年即产出20万t不锈钢，并在不到一年的时间里通过技术攻关和生产实践，于2005年3月实现了月达产目标。在快速达产的同时，宝山钢铁股份有限公司不锈钢分公司十分重视不锈钢钢种研发和生产，迄今为止，已先后实现30416等常规奥氏体不锈钢、304L/316L等超低碳奥氏体不锈钢、410S/430等常规铁素体不锈钢、409L/410L/444等超低碳铁素体不锈钢以及420等马氏体不锈钢的工业化生产。

　　工艺设计思路24以经脱磷处理的高炉铁水和废钢为主原料选择以高炉铁水和废钢为主原料的不锈钢冶炼工艺路线，主要是基于降低能耗和成本减少废钢用量，简化原料管理等方面的考虑。

　　以高炉铁水代替全部碳钢废钢，其自身的物理热可大幅降低电炉熔炼所需的电能。采用50%~70%（文中均为质量百分比）高炉铁水作为电炉主原料后，不仅消除了不锈钢废钢和优质碳钢废钢供应不足之虞，且与全废钢不锈钢冶炼工艺相比，可降低成本约500元/t钢。

　　全废钢冶炼工艺极度依赖于原料质量，这是因为：（）不锈钢废钢中的铬、镍等主要合金成分波动较大；（2）原料中磷含量偏高，而高铬钢液的脱磷是十分困难的，磷高对不锈钢冶炼的影响是致命的。因此要求冶炼过程所用原料磷含量尽可能低且相对稳定；（3）原料中锰含量常常偏高，也增加了A0D精炼处理难度。因此，大量采用脱磷铁水是降低不锈钢原料管理难度，提高原料适应性的有效方法之一。

　　工艺流程设计宝钢不锈钢分公司不锈钢生产线设计年产能为72万t不锈钢，主体冶炼设备包括95t双工位铁水喷吹脱磷（DDD）装置、100t超高功率交流电弧炉（EAF）、120t侧顶复吹氩氧脱碳（AOD）炉以及120t强搅拌双工位真空吹氧脱碳（SS-VODLTS）处理装置。按不同的产品和生产计戈IJ，以EAF―AOD―LTS两步法和EAF―AOD―VOD三步法为主要生产工艺路线，两步法AOD设计炉容量为135t、三步法AOD设计炉容量为120t（主要用于生产超低C、N不锈钢）两步法工艺以经脱磷处理的铁水和不锈钢废钢为主要原料，在电炉内将其熔化和调整为不锈钢母液，在AOD精炼炉内完成脱碳、脱氮及合金化，在LTS完成终点成分和温度调整。三步法将部分脱碳、脱氮功能由AOD精炼移至VOD精炼，在VOD将钢水成分和温度调整到目标值。是宝山钢铁股份有限公司不锈钢分公司的不锈钢冶炼工艺流3工艺分析3.1电炉工艺分析以经脱磷处理的高炉铁水、不锈钢废钢以及铁合金为主原料冶炼不锈钢时，电炉工艺主要有3个特点：（1）经脱磷处理后，高炉铁水磷含量为001%左右，从而降低了不锈钢冶炼对废钢中磷含量以及铁合金磷含量的要求，简化了原料管理；（2）将高炉铁水兑入电炉以后，为满足成分要求，还须加入一定量的铬铁合金，但由于铬铁合金熔点很高，约1750°C左右，大量铬铁合金的加入可能给电炉熔化过程带来不良影响，严重时可能出现大量未熔料；（）高炉铁水碳含量很高，约4%左右，经电炉处理后，也仅能降低到约3%，相对于全废钢不锈钢冶炼工艺（碳含量约0.8%~1.5%）对后续工序AOD精炼操作工艺提出了更高的要求。

　　AOD精炼工艺分析AOD精炼作为电炉的后续工序，当电炉以高炉铁水和废钢为主原料冶炼时，其母液的主要电炉熔化、升温后，其碳含量约3 %.在AOD精炼条件下，碳含量较高时铬的氧化相对较小，因此在AOD精炼前期可使用大流量、高O2N2（Ar）比进行吹炼，这样既可加快脱碳升温，也利于保铬，还可加快生产节奏。AOD精炼炉配置有一支顶枪和七支底侧枪，侧顶复吹的最大供氧量可达250Nm3Znin，完全可满足AOD炉前期大量、快速脱碳的工艺要求。

　　VOD精炼工艺分析VOD精炼为真空冶炼过程，其精炼原理与AOD精炼有相似之处，均藉助降低一氧化碳分压的方法来实现脱碳保铬过程。但是AOD精炼条件下脱碳速度开始下降时对应的碳含量即临界碳含量约为0.6%，而VOD精炼过程相应的临界碳含量约为0.06%，也即真空条件下的铬氧化量将大大减少，说明VOD更适于冶炼超低碳钢，如碳含量小于0.01 %的钢种，且更为经济。

　　生产实践1各冶炼工序的实践池和冰等：以高炉铁水和废钢为主原料的不锈钢冶炼工艺及实践1电炉冶炼实践以304钢种为例，在电炉冶炼过程中，一般先加入废钢，在高电能下使之熔化，待废钢熔化一半、供电量约18MWh时，停止通电并兑入铁水，铁水兑入的比例为总装入量的50%~70%兑入铁水后根据熔清情况逐步降低电能供给；当通电到约7MWh时，开始以1500Nm3的流量供氧以切割废钢，待废钢熔化到一定程度时将供氧量提高至2500Nm3l进行适当脱碳和搅拌，均匀母液成分；配料时配入部分高硅铬铁，以硅的氧化热加速铬铁合金熔化。在现行工艺条件下，电炉通电时间一般为50min、电耗约350kWh/t。

　　以高炉铁水和废钢为主原料的电炉母液规格，（mass%）温度厂〔：41.2AOD精炼实践在高碳母液条件下，AOD精炼采用二步法作业或三步法作业。在二步法中，AOD精炼过程各阶段的控制参数示于表2.其中2N2（Ar）比为8 3：1的吹炼期为侧顶复吹期，待钢中碳含量达到约0.6%时，停止顶枪供氧，仅作侧吹。三步法中，一般仅进行到O2N2（Ar）比为3.7：1的吹炼期终点就停止吹炼过程。

　　高碳母液条件下的AOD精炼供氧实践碳含量/%脱碳速度Zkg/minDt罐内压力的逐步氏j惠有不同的操作步聚、。命i两个g措施：1）/1/A：的吹fi.netbookmark2碳母液条件下AOD精炼过程极易出现过热。从实践效果来看，控制AOD熔池温度的关键在于加入冷却料的量和时刻。宝钢不锈钢分公司在AOD精炼过程中，一般预留一定量的废钢在O2N2（Ar）比为1：1的阶段中后期缓慢加入以调整温度。采用此措施后，AOD熔池最高温度基本出现在O2N2（Ar）比为1：1阶段的终点，约1720效果较好。表3为AOD炉以高碳母液冶炼不锈钢的实际效果。

　　AOD炉以高碳母液冶炼不锈钢的实际效果工艺终点C/%冶炼时间铬收得率还原硅消耗ig/t消耗/Nm3二步法三步法4.1.3VOD精炼实践在三步法中，AOD精炼出钢碳含量约0.20%~0.55%，其它成分基本满足钢种要求。VOD精炼钢包净空高度一般为1500~1800mm，底部通过三个透气砖向钢包中持续吹入氩气，随（1）在从大气压降至约2000Pa的过程中，对钢水进行搅拌，均匀钢水温度和成分；（）罐中压力降至约2000Pa时，开始吹氧，供氧流量约2000Nm3/，同时加入渣料造渣；（3）吹氧脱碳过程结束，在高真空度条件下强搅拌自然脱碳；（4）脱碳过程结束，开始还原和脱硫操作；（5）还原、脱硫期结束即破真空，VOD处理结束。

　　VOD冶炼409L不锈钢实绩真空时铬收得还原硅消Ar消耗终点C终点N间率/% 42钢种冶炼实践AOD精炼和VOD精炼均具有很强的脱碳能力，从宝钢不锈钢分公司的冶炼实践来看，采用二步法时脱碳在AOD炉内完成，三步法时脱碳则由AOD与VOD联合完成。

　　以采用二步法冶炼316L超低碳钢为例，为实现超低碳控制，在AOD精炼过程主要采取了期结束后再增加一个2N2（Ar）比为1：的吹炼愚（2）提高2如2（Ar）比为1：1的吹炼期终点温度至约1740°C左右，以提高脱碳末期的冶炼效果。采取上述两项措施后，AOD精炼过程可将终点碳含量控制在0.015%以下。表5为二步法冶炼316L不锈钢的AOD精炼处理模式。

　　常规铁素主的超低碳铁素体3%的常规奥氏主的超低碳奥氏体宝钢不锈钢分公司已生产不锈钢品种分布表5二步法冶炼316L不锈钢AOD精炼模式吹炼各阶段吹气强度侦5、顶枪吹炼方式主吹炼动力氧化学1学2学3学4顶枪侧枪温度/C以采用三步法冶炼409L超低碳、超低氮不锈钢为例，在AOD精炼过程中全程吹氩，终点碳含量约0. 3%~0.5%、钢包氮含量约10Fgg进入VOD处理后，经脱碳、还原、脱硫，终点碳含量最低可达0.010%以下。表6为VOD处理409L的生产实绩。

　　VOD处理409L超低碳不锈钢实绩开始钢液量/终点钢液量/初始温度/C初始吹氧温度/C真空结束温度/C终点温度/C处理时间/min真空处理时间/min供氧时间/min初始碳含量/%脱碳终点碳含量/%终点碳含量/%终点氮含量/% 4.3品种分布及产量实绩宝钢不锈钢分公司1生产线自投产以来，使用了不同的工艺路线和组织方法，已能生产目前市场上所需的大部分不锈钢钢种，如所4.4成本宝钢不锈钢分公司采用以高炉铁水和废钢为主原料的不锈钢冶炼工艺后，对钢铁料、合金料以及电耗等三方面进行了成本测算，以二步法为例，铁水替代废钢可降低钢铁料成本约3680元/t；合金替代部分不锈废钢将使成本增加约3280元/铁水自身所带热量替代电能可降低成本约100元L与全废钢工艺相比，合计可降低成本5结语宝钢不锈钢分公司以高炉铁水和废钢为主原料冶炼不锈钢，以二步法和三步法为主要生产方法，实践证明是高效的、经济的，其大多数指标均达到或者超越了全废钢冶炼工艺，且具备生产超低碳、超低氮钢的能九如304L、316L、409L、410L等。以高炉铁水和废钢为主原料的不锈钢冶炼工艺有明显的优势，但含钛不锈钢321和439等系列钢种、含铌不锈钢444等系列钢种以及双相不锈钢的冶炼等目前尚未进行，工艺优势的深度体现还需进一步检验。